Околокритические состояния и фазовые переходы, индуцированные лазерным излучением наносекундной длительности на поверхности металлов, механически нагруженной слоем прозрачного диэлектрика

• Автор: Ивочкин, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Глава 1. Поля температуры и давления при лазерном облучении механически
нагруженной поверхности металла при отсутствии фазовых переходов
1.1. Постановка связанной задачи термоупругости в прозрачной и
поглощающей средах
1.2. Температурное поле в приближении постоянства теплофизических
параметров металла и диэлектрика
1.3. Поле давления при постоянных теплофизических параметрах
1.4. Влияние изменения теплофизических параметров на распределения
температуры и давления
1.5. Численное моделирование полей температуры и давления с учетом
температурной зависимости теплофизических параметров
1.6. Результаты Главы
Глава 2. Особенности лазерно-индуцированных фазовых переходов первого
рода в условиях механического нагружения поверхности металла
2.1. Плавление металла в условиях механически нагруженной поверхности.
Постановка задачи
2.2. Поле температуры при плавлении. Численное решение
2.3. Генерация давления при плавлении металла
2.4. Кипение металла в условиях механически нагруженной поверхности
2.5. Результаты Главы

Глава 3. Экспериментальная методика одновременного измерения давления,
температуры и отражательной способности поверхности металла с
наносекундным временным разрешением
3.1. Обзор работ по методам измерения давления в импульсных процессах с
высоким временным разрешением
3.2. Методика измерения импульсов давления, индуцируемых лазерным
излучением наносекундной длительности на поверхности металла, механически нагруженного слоем прозрачного диэлектрика
3.3. Оценка погрешности измерения давления на поверхности мишени
3.4. Обзор работ по бесконтактным методам определения температуры с
высоким временным разрешением
3.5. Измерение отражательной способности поверхности образца
3.6. Конструкция мишеней
3.7. Результаты Главы
Глава 4. Экспериментальное исследование лазерно-индуцированных фазовых
переходов в свинце и ртути в условиях механически нагруженной поверхности „85
4.1. Выбор материала мишени
4.2. Схема экспериментальной установки
4.3. Акустические сигналы в свинце при отсутствии плавления
4.4. Влияние плавления на форму акустических сигналов в свинце
4.5. Искажение профилей акустических сигналов значительной амплитуды
при распространении в иммерсионной среде
4.6. Динамика измерения отражательной способности поверхности свинца
при воздействии лазерного излучения
4.7. Экспериментальное исследование фазовых переходов в ртути

4.8. Результаты Г лавы
Основные результаты работы
Список литературы

На Рис. 1.6 представлены импульсы давления на поверхности образца, нормированные на плотность энергии лазерного излучения, причем при плотности энергии Е0 - 0.4 мДж/см2 расчеты с учетом тепловой нелинейности и без дают одинаковый результат (тепловой нелинейности нет), а уже при Е0 = 4 мДж/см2 вклад тепловой нелинейности значителен.
Рис. 1.8 Эффективность генерации давления при различных плотностях энергии лазерного излучения: 1 - 4 мДж/см2, 2-8 мДж/см2, 3-12 мДж/см2, 4-16 мДж/см2
На Рис. 1.7 показаны временные профили давления при плотности энергии Е0 =16 мДж/см2 с учетом нелинейности и без, нормированные на максимум. Видно, что под действием нелинейности максимум давления несколько смещается в область больших времен и импульс становится несимметричным. Это объясняется тем, что максимум поглощенной интенсивности также сдвигается по оси времени благодаря сильному росту поглощательной способности с температурой. На Рис. 1.8 показаны графики зависимости эффективности генерации давления Т) от времени в процессе действия лазерного импульса, рассчитанные по формуле: