Взаимодействие наносекундных лазерных импульсов средней интенсивности с твердыми мишенями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОЮ КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.И.ЛОБА НЕВСКОГО

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НАНОСЕКУНДЫЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ СРЕДНЕЙ ИНТЕНСИВНОСТИ С ТВЕРДЫМИ МИШЕНЯМИ

01.04.03 - радиофизика

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи

ЛУЧИН Валерий Иванович

Автореферат

Нижний Новгород - 1992

Работа выполнена в Институте прикладной физики АН СССР, г.Нижний .Новгород

Научный руководитель: доктор физико-математических на^к

С.В.ГЛПОНОВ

. Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

М.Н.ЛИБЕНСОН

кандидат физико-математических наук В.Б.ИАРЕГРАДСКИЙ

Ведущая организация: Институт общей физики АН СССР

(г.Москва)

Защита состоится . ^ . февраля 1992 г. в .

•часов на заседании, специализированного совета К 063.77.03 • ' ".по загните диссертаций на соискание ученой степени'кандидата физико-математических наук в Нижегородском государственном университете им.Н.И .Лобачевского (603600, г.Н.Новгород, ГСЙ-20, пр.Гагарина, 23, корпус 4, радиофизический факуль- • те1* ауд.2£?2).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского госуниверситета.

Автореферат разослан ,* января 1092 г.

Ученый секретарь /

специализированного совета /

кандидат физико-математических наук В.В.ЧЕРЕПЕННИКОВ

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Среди разнообразных практических при-менекй лазероз видное место занимают технологические и аналитические методы, в которых используется воздействие на погло-

цавдие материалы импульсного излучения с интенсивностью q ™ Т 10 2 '

VI0 - 10 Вт/см . К ним относятся лазерные метода формирования менок и,модификации поверхноомых слоев кристаллов, размерная I термохимическая обработка материалов, лазерные масс-спектро-¡етрил и спектральный анализ.

Ввиду многообразия взаимосвязанных процессов, происходящих при лазерном воздействии, до сих пор отсутствует единая ■есретическая модель испарения вещества в, данном режиме. Источником информации, необходимой для оптимкызцкп технологически и аналитических методов, служат експержентзлыше и теоре-ическне работы, направленные на .изучение • отдельных сторон запшдейетЕия излучения с ышснь». Несмотря на большое число аких исследований, можно выделить ряд нерешенных вопросов, редставляющих физический интерес и имеющих прикладное значе-ке. К ним относятся рассматриваемые в диссертационной работе опросы о елиянии условий обличения мишеней и индивидуальных ьойств веществ на формирование крупномасштабного рельефа по-зрхности, фазового состава и пространственной структуры проектов эрозии.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в исследовании данамики фэрмирования ?озионного потока под действием лазерного излучения с длиной

хяш Я = 1,06 мкм, длительность» импульса т = 10-30 не

, 7 10 2

интенсивностью q «10 — 10 Бт/см при диаметре зоны, испаре-

1Я й= 0,01 - 1 мм и включала в себя следующие задачи:

1. Изучение особенностей испарения вещества в условиях' ^одномерного разлета плазмы.

2. Исследование угловых характеристик разлета испаренного щества.

3. Изучение механизмов образования крупномасштабного рельефа поверхности и выноса капель расплава с яишени.

ШУЧЕШ НОВИЗНА работы заключается в следующем:

1. Экспериментально исследовано влияние размера облученного пятна на динамику испарения поглощзщих материалов. йзме-реш временные аьисимоети оптической толщина эрозионной плазма з диапазоне 4 = 20 - 100 мкм.

2. Экспериментально установлена зависимость пространственной структуры »¿фазового состава лазерного факела от тепло-физических свойств мишеней.

3. Экспериментально и численно исследованы зависимости углового распределения испаренного материала от условий облучения (с, Т 1(1) и свсйста вещества миигени, Обнаружен о{фект резкого измерения ширины распределения при й " 0,7 ш. Численно исследована динамика формирования углового распределения.

4. {Исследован механизм образования крупномасштабных структур с характерным размером в плоскости мишени Ю - 30 мкм

5. Найдены механизмы, выноса капель расплава с поверхности мишени. <~ оделены критерии отрыва капель и их средние размеры

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ диссертации состоит в следующем:

Резулг^аты исследования зависимостей скорости испарения и состава эрозионной плазмы от размера облученного пятна могут бить использованы в лазерных спектральном аналигг? и масс-спек-трометрии при решении задач микролокального анализа. Сведения о механизме удаления расплава с поверхности юшек: могут быть привлечены для объяснения процессоз размерной обработки материалов. При выборе оптимальных условий нанесения тонких пленок необходима информация о ширине углового распределения различных материалов^и присутствии в потоке капель кидкой фазы Предложенные в работе модели позволяют проводить оценки.параметров излучения, обеепечиващкх формирование эрозионного потока с требуемой равномерность» распределения частиц и не содержащего

макроЕКлючений.

.4ПР0БАШЙ РЕЗУЛЬТАТОВ. Материалы диссертации докладывались на ТУ, У, УГ, УП и УШ Всесоюзных конференциях по нерезо-нанснсму рзакмодействию оптического излучения с веществом (Ленинград, 1878; Ленинград, 1981; Паланга, 1984; Ленинград,1988; Ленинград,1990), У Всесоюзной конференции по получению п анализу веществ особой чистоты (Москбз, 1976), Всесоюзных конфе-

*

ренциях -"Применение лазеров б технологии" (Ленинград, 1981; Таллин, 1987), X Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Киев, 1980), Всесоюзном симпозиуме по взаимодействию атомных частиц с поверхностью твердого тела (Ташкент, 1979); У Всесоюзном семинаре "Фотофизика поверхности" (Ленинград, 1939).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИЙ. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. -Она содержит 101 страницу основного текста, 43 рисунка и 4 таблицы. Список литературы включает 139 наименований.

П. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВС ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность теш диссертации, сформулирована ее цель, кратко изложено содержание диссертации, и приведен}! основные научные положения, выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассматривается динамика испарения материалов с различными теплофизическкми свойствами в условиях неодномерного разлета эрозионной плазмы. Известно, что в данном • режиме испарения велика роль поглощающего плазменного слоя, экранирующего поверхность от излучения. Оптическая толщина плазмы определялась по изменению в ее присутствии прошедшего через отверстие в мишени и отраженногно от поверхности лазерных импульсов [I]. Для.повышения пространственного разрешения измерений до 10 дам при регистрации отраженного излучения использовалась проекционная схема (п.1.1.1). В качестве мишеней наряду-с пластинками применялись тонкие пленки на прозрачней подложке. По

изменению прозрачности пленки в течение шпульеа найдены време! ше зависимости скорости испарения Еольфрама и сурьмы (п.1.1.2 . Приводятся оценки температуры поверхности для бесплазменно! . стадии испарения. Изменение температуры в течение всего лазера .го импульса получено из решения уравнения теплопроводкост: с привлечением &ксперименталькнх данных "о поглощении лазерного излучения в плазме, отрайеюш от поверхности и затратах анергии на испарение. Сопоставление оценочных расчетов основанных на результатах измерения оптической толщины плззмз и скорости испарения, с результатами численного анализа динамики процесса ^2] ^ает основания говорить об адекватности модели поверхностного испарения б условий/ экранировки.

Б п.1.1.3 приводятся результаты измерений оптической толщины ерозионного плазменного слоя. Отмечается стабилизация ее величины на уровне Т) = 3 - 4, начинающаяся примерно в максимуме лазерного импульса. Насыщение оптической толщины наблюдается также на зависимости от интенсивности излучения! что согласуется с данными, полученными в работе [35 с использованием интегриру* ''ей сферы.

В п.1.2 экспериментально исследуется еффект увеличения глубины кра?ера в диапазоне размеров пятна облучения <К100мкм. Приводятся данные о динамике экранировки в етой области значений (1. Показана, что наиболее сильная размернал зависимость оптической толщины плазмы и глубины кратера приходится на диа-- пазон 4 = 10 - 40 мкм. Обсуздаются возможные причгаы увеличения „'лубинк кратера от значения Ь - 0,04 ккм при больших раз-

мэрах облученной площадки до И = 2 мкм при д = 10 мкм ( я = о 2

=2.10 Вт/"см ). Оск-вным фактором является падение оптической толщины плазмы при малых размерах пятна, вызванное уменьшением геометрической толщины экранирующего слоя и его коэффициента поглощения. 0 падении коэффициента поглощения косвенно свидетельствуют данные масс-спектрометрических измерений, в которых

фиксируется уменьшение кратности ионов при ¿<130 мкм (аффект обнаружен в [ V1 и независимо в нашей работе.¡-Л]).

В п.1.3 анализируется влияйте теплофизических свойств мишени на режим испарения. Приводятся экспериментальные данные, свидетельствующие о достаточно четком разделении материалов на дЕе группы по следующем признаках?. Глубина кратера для ряда

материалов, наппимес, тугоплавких металлов (Ь = 0,04 мкм пси о

Ч = 10° Вт/см" и ти = 30 но) примерно на порядок меньсе, чем у другой группы (например, на Сй, ЭЬ, ?Ь, Б1 Ь. = 0,2-0,8 мкм). В несколько раз вти материалы отличаются по количеству газовой фазы з составе продуктов врозии. Образование глубоких кратеров сопровождается выбросом части вещества в жидком состоянии. В работе обнаружена зависимость пространственной структуры лазерного факела от свойств вещества. На теневых фотографиях факелов при образовании мелких кратеров отсутствует непрозрачное ядро, характерное для материалов другой группы и наблюдавшееся ранее {£■'} на графите.

Рассмотрены различные модели испарения, основываясь на которых монно объяснить разделение мишеней на группы по названным признакам. Из параметров, входящих в критерии разделения материалов на две группы в наиболее широких пределах изменяется в зависимости от вещества мишени его удельная теплота испарения. Б число возможных входит модель поверхностного испарения из жидкой фазы, в которой отличие свойств материалов сказывается на скорости и продолжительности испарения. Присутствие в продуктах эрозии ряда материалов капель кидкой фазы, составляющих непрозрачное ядро, факела, объясняется'в рамках этой модели развитием кеустойчкЕостей на поверхности расплава (п.2.2).'■

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ исследуются механизмы образования крупномасштабных структур в пятне облучения и выноса капель .расплава с поверхности мишени. Крупномасштабный ( 30 - 100 мкм) рельеф наблюдался в ряде работ (см., например, [6 ]). В п.2.1

рассматривается механизм генерации- структур, связанный с неустойчивостью капиллярных волн в поле давления лазерного факела. Пространственная модуляция давления в приповерхностном слое плазмы возникает благодаря локальным фокусировке и дефокусировке потока испаренного вещества,направленного по нормали к поверхности мишени. Возмущение давления газа над неплоской поверхностью найдено из решения линеаризованной газодинамической задачи (п.2.1,1). Приведено дисперсионное уравнение капиллярных вй/н Ц учетом модуляции давления пара над расплавом, определены оптимальная длина волны и максимальный инкремент неустойчивости. Близкое по виду дисперсионное уравнение получено е работе ' [■? ] при анализе устойчивости фронта волны ю парения в случае малого числа Маха на границе пара с жидкостью

В п.2.1.2 исследуются условия образования крупномасштабных структур на различных материалах в зависимости от лазерной интенсивности, давления фоновой среды и угла падения излучения. Приведется качественно!? объяснение влияния давления окруаь

• 4

юцего газа в диапазоне ^ - 10 Па и угла падения на скорость р та рельефа. Показано, что влияние интенсивности проявляется ввиду зависимости от втого параметра ко9ф±иии-ента поглог'зния приповерхностной плазмы. Разница оптической толщины над горбами к углублениями приводит к модуляции температуры поверхности и давления пэра и сглаживанию рельефа. Конкуренция процесса, обеспечивающего рост структуры, и ек-рашфовки дает максимум в зависимости скорости роста от Из дисперсионного уравнения капиллярных волн, полученного с учетом данного эффекта, определено условие роста структур, в которое наряда с ?,овф$ицкентом поглощения приповерхностной плазмы входят теплота испарения, поверхностное натяжение и атомная масса испаряемого вещества.Рассмотрена роль термока-пилляркого аффекта в формировании рельефа; показано, что в зависимости' от знака <Ю/а? поверхностные структуры имеют вид

системы ямок или столбиков. Рассчитаны характерный масштаб и скорость роста рельефа при многократном воздействии лазерных ЕМПуЛЬСОВ. .. '

■ В п.2.2 предлагаются новые механизмы выноса расплавленного материала с поверхности шиеяи. Рассмотрены три типа неус-тойчивостей каверзности расплава, развитие котррых можуг водйть к отрызу капель от мишени.' Предполагается, что. средний радиус капли равен четверти оптимальной: длины волны неустойчивости [&]. В оценочном критерии отрыва капель сравниваются кинетическая бнв-ргия элемента поверхностного слоя, скорость которого равна скорости царасганкя неустойчивости, а объем - объел

му капли, и поверхностная энергия капли.

Первый механизм образования капель (п.2.2-Л) связан с неустойчивость», ответственной за рост крупномасштабных структур. У материалов, для. которых скорость развития рельефа столь высока, что выполняется указанный критерий, отрыв капель предотвращает образование рельефа. Оценки показывают, что этот механизм вылета капель реализуется при разрушения материалов с низкой теплотой испарения.

■ В случае, если условие. вылета капель не -выполняется в течение импульса, их образование возможно' при многократном облучении мишени {п.2.2.2), При многоимпульсном формировании рельефа расплавленный поверхностный слой перетекает из ямок на горбы. При обтекании выпуклых участков жидкость находится в поле центробежной силы и на границе жидкости и пара может развиваться неустойчивость рэлей-тейлоровского типа. Из дисперсионного уравнения капиллярных волн в поле центробежной силы найдены эпткймльшй масштаб и максимальный инкремент неустойчивости. Показано, что условие отрыва капель выполняется для многих материалов, на которых наблюдается рост структуры. „ .

Третий механизм попадания капель в орсзионный поток (п.2.2.3) реализуется на нелинейной стапчи- развития рельеФа,

когда горбы трансформируются в вертикальные столбики. Скорость пара значительно .превышает скорость жидкого слоя и поверхность столбиков является неустойчивой границей тангенциального разрыва. Развитие неустойчивости в течение одного импульса приводит, как и в предыдущих случаях, к вылету капель. Бри многократном облучении мишени ' возможны образования "и отрыв сферических макрочастиц с радиусом г „ 10 мкм.

Для различных механизмов определены интервалы значений скоростного напора-; эрозионного штока , при которых выполняется условие выброса капель(п.2.2.4). Оценены соответствующие им интенсивности излучения, зависящие от удельной теплоты испарений материала, и средние рззыеры макрочастиц, лежащие в интервале

Л Л

г Л, 10 - 10'°си.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена експериментальному и числешому исследованию разлета испаренного вещества. Методом частиц ячейках моделируется нестационарный неоднсмерный процесс формирования углового распределения расширяющегося в вакуум пара (п.^.1Л).Стадия испарения выглядит в модели как вылет газа со скоростью У0 и температурой Т0 в течение времени т 'с круглой площадки ■ рад»^ оа г . Последующее движение частиц описывается, системой газодинамических, уравнений, дополненной уравнением состояния идеального газа. П раыетрами задачи являются безразмерное время испарения 0 = начальное число Маха М к постоянная адиабаты 7.В данном варианте не рассматривается относительно непродолжительная неадиабатическая стадия разлета и пара!,;-'-рем \'ок ¡^соответствуя"? реальные значения скорости и • числа Маха, достигаемые.к концу лазерного импульса.

В п.3.1.2 к 3.1.3 приводятся характерные угловые распределения ряда материалов, построенные по профилю пленгси на стеклянной подложке,' располагавшейся на пути разлета продуктов врозии. Получены экспериментальные зависимости ширины углового распределения от радиуса' светового пятна на шшени (г "=

0,1-1мм), длительности импульса (т = 10 - 30 не), интенсиБйсти

q 2

излучения-(q = (1-4)10" Вт/см ). Отмечается влияние на ширину распределения теплофизических свойств и атомной массы вещества.

В п.3.1.4 проводится сравнение результатов экспериментов и численного моделирования. Связь ширины рассчитанного асимпто- • тического распределения с реальными параметрами устанавливается по ее зависимости от П при фиксированных М и 7 . Влияние атомной массы ц и интенсивности излучения пролвляется благодаря зависимости от этих параметров скорости разлета

1/9 * |") с ^

= М (К?/)Л) и температуры (Т „ о''1 [Б]) плазмы. Увеличение угла разлета испаренного вещества с ростом параметра и хо-рощо согласуется с нгблвдаемым расширением распределения в области малых значений г , ¡.I и больших с, т Продолжительность испарения, как показано в п.1.3, мозет не совпадать с длительностью импульса. Угол разлета материалов, время испарения которых ограничивается частью импульса, существенно меньше, чем у веществ с низкой удельной теплотой фазового перехода.

Обнаруженная в експерименте особенность зависимости угливого распределения свинца от размера пятна не нашла объяснения в рамках адиабатической моделй. Для учета пог.още-кия лазерного излучения тонкому слою эрозионной плазмы, граничащему с вакуумом, в Течение импульса сообщается тепловая энергия. Холодная часть пара нагревается при этом в волн.е сжатия, распространяющейся от нагретой зоны. При радиусе пятна облучения г < 0,4 ш волна сжатия выходит за зону одномерного разлета, не успев сообщить энергию основной массе испаренного вещества. Оставаясь холодным, газ разлетается в меньший телесный угол, чем в случае г > 0,4 ш. В результате зависимость-евкринц углового распределения от размера пятна оказывается немонотонной .

В п.3.2 показаны особейКости разлета испаренного вещества з разреженный газ. При давлении фона р « 0,1 Topp формируется

- IG -

узкая, струя, при р > 0,15 Topp она разделяется на две и более струй. Сужение и разбиение потока зафиксировано по форме светящейся области и распределении толщины пленки, осажденной на -подложке. Механизм образования сукекия может быть аналогичен механизму появления бочкообразных перетяжек на недорасширенной сверхзвуковой струе газа, истекающей из сопла'[&]. Разделение потока на отдельные струйки объясняется е работе УО] развитием релей-тейлороБской- неустойчивости на фронте тормозящегося в фоновой среде •• эрозионного сгустка.

Б ЗАКЛЮЧЕНИИ рриведеш основные результаты диссертации.

, Ш. ¿ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТ^' РАБОТЫ ■ • • • I. Исследована дакамика испарени.: вещества в условиях не-'одномерного разлета эрозионной плазмы при размере облученного пятна d<o „т , где с - скорость звука'в плазме. Показано,что

ос

рост скорости испарений к снижение вн*ргш эрозионного потока в диапазоне d ~ 10 — 400 мхм связана с ограничением оптической толщины не одномерно расширяющейся плазмы на уровне Т)< I. - '■ 2. Экспериментально установлена зависимость структуры ла-•'верного 'Чкела от тешюфизическах свойств мишеней. Исследованные материалы условно разделяйтся на две группы, отличающиеся ■по количеству, и фазовому составу' продуктов ерозки. Показано, что от.шчпе обусловлено ^граничением скорости к продолжитель-... ности испарения материалов с высокой удельной теплотой фагового перехода. • ' .

3. Исследованы угловые характеристики разлёта .испаренного вещества. Численно изучена''динамика формирования углового рас-иреде'леш^.я. Рассчитанные с помощь» газодинамической модели зависимости ширины асимптотического"'распрзделенкя от лазерных параметров и свойств материала согласуют^ с экспериментальные/ми результатами. Установлено влияние атомной массы и теплофизике ских свойств вещества на угловое раояределение. Найдены зависимости его ширины от интенсивности, длительности имлульса

- и -

и размера пятна облучения. Обнаружена особенность в зависимости ширины распределения от размера пятна, проявляющаяся в резком увеличении угла разлета в диапазоне d от 0,6 ш до 0,8 мм.

'4. Экспериментально и теоретически исследован эффект образования крупномасштабных структур на поверхности мишени. Определены уславдя роста структур в зависимости от давления фонового газа, интенсивности и угла падения лазерного излучения. Показано, что генерация структур вызвана неустойчивостью капиллярных волн в поле давления лазерного факела. Рассчитаны характерный масатаб и скорость роста рельефа при многократном воздействии лазерных импульсов.Выявлены роли блокировки и термокапиллярного аффекта в формировании поверхностных структур.

5. Найдены механизмы выноса капель с поверхности миаени. В зависимости от величины скоростного напора испаренного вещества на поверхности расплавленного слоя нарастают неустойчивость капиллярных волн в поле давления лазерного факела, неустойчивость рэлей-тейлоровского типа, возникающая в поле центробежной силы при обтекании расплавом выпуклых участков рельефа, или неустойчивость тангенциального разрыва на вертикальной границе рельефа и врозионного потока Определены критерии отрыва капель, образующихся в результата развития указанных нзустойчивостей, и их средние размеры.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1,Гзпонов C.B., Девятых Г.Г., Ковалев И.Д., Ларин Н.В., Лучин В.И., Максимов Г.А., Пснтус Л.И., Сучков А.И. О возможности микролокального анализа на лазерном масс-спектрометре // Письма в ЖГФ. 1976. Т.2, В.19. С.906-910.

2. Гвпонов C.B., Лучин В.И., Максимов Г.А., Салащенко H.H., Смирнов В.П. Напыление тугоплавких и многокомпонентных веществ излучением ОКГ //Электронная техника. Сер. Технология и организация произвол?тва и оборудование, Î978. D.3 (88). С.18-20.

" 3. Гапонов C.B., Гудков A.A., Лусгаш Б.M., Лучин В.M., Сала-щенко H.H. Отражение лазерной плазмы от нагретого экрана // Письма в УМ>. 1979. Т.5, В.8. ^.475-480. .

. 4. Лучин В.И. Влияние тешюфизичееких свойств мишени на режим испарения под действием лазерного излучения //-Известия вузов. Радиофизика. 1980. Т.23,' Б.2. С. 177-182.

5. Ахсахалян А.Д., Битюрин D.A., Гудков A.A., Лучин В.И. Характеристики эрозионной лазерной плазмы, используемой для вакуумного напыления й»ештаксии ': Препринт ИПФ АН СССР H 21. Горький, 1981. 40 с.

S. Ахсахалян А.Д., Битюриа Ю.А., Районов C.B., Гудков A.A., Лучин В.Я. Процессы'в эрозионной плазме д..и лазерном вакуумом напылении. пленок. // SI®. 1982. Т.52, В.8. C.I584-I589.

7. Лучин В.Ii., Чередник В.И., Чириыанов А,П. Численное моделирование неодномерного разлета вещества, испаренного под действием импульсного лазерного излучения // ЖТФ. 1933. Т.53, В.6. С.1172-П75.

8. Ахсахалян А.Д., Гапонов C.B., Лучин В.И. Динамика обрэзова1 ния ьрозионкой лазерной плазмы и энергетический спектр ионов// Получение и анс.ляь чистых веществ. Горький, ГГУ. 1984.С.21-25.

9. Ахсахалян А.Д., Гапонов C.B., Гусев С.А., Лучин В.И., Платонов Ю.Я., Салащекко H.H. Искусственные многослойные отражающие и селективные элементы для мягкого рентгеновсчого излучения. 2. Изготовление многослойных зеркал для мягкого рентгеновского излучения методом импульсного лазерного напыления // KTî>. . JÖ4. Т.54, Е.4. С.755-7

•10. Ахсахалян А.Д., Гапонов C.B., Лучин В.И. 0 неустойчивости фронта испарения & условиях интенсивного поглощения плазмой лазерного излучения // Известил АН СССР. Сер.Физическая. 1985. Т.49, Я 4. С.77.6-778.

II. Агеер В.П., Айсахалян А.Д., Гапонов C.B.. Горбунов A.A., Конов В.И., Лучин Б.И. Влияние длины волны лазерного излучения

на энергетический состав эрозионной плазмы // ЖТФ. 1988. Т. 58, Б.5. С.930-935.

12, Ахсахалян А.Д., Гапонов С.В., Лучин В.И., Чириманов А.П. Угловое распределен;« разлетающейся ■ в вакуум эрозионной лазерной плазмы // ТО. 1988. Т.58, В.10. C.I885-I892.

13. Ерайловский А.В., Дорофеев И.А., Езерский А.В., Ермаков В.А., Лучин В.И., Семенов В.Е. Формирование крупномасштабного рельефа поверхности мишени при многократном импульсном воздействии лазерного излучения // IT'S. 1991. Т.61, B.S. С.129-138.

/

I4-. Brailovsky А.В., Gaponov S.V., Dorofeev I.A., Lutschin V.I., Semenov V.E. Formation of'large-scale relief on a target • surface under multiple pulsed aotion of4laser radiation // Proceedings of SPIE (Optical radiation interaction with natter). 1990. V.1440. P.84-89.

ЩГИРЗПЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

I. Дымшиц Ю.И., Неверов В.Г. ъ5 измерении прозрачности плазменного факела в поле интенсивной световой волны // ЖТФ.1977. Т.47, B.I. С.174-182.

¿. Мажукин В.И., Пестрякова Г.А. Численный анализ влияния эрозионной лазерной плазмы на процесс поверхностного испарения // Изв.АН СССР. Сер.Физическая. 1985. Т.49, 'ft 4. С.7&3--790.

3. Fabbro R., Founder G., Eallard P., Devaux D., Yirmont J. Physical study of laser-produoed plasma in confined geometry .// J.Appl.Phys. 1990. V.68, N 2. ?. 775-784.

4. Быковский Ю.А., Сильное C.M., Шарков Б.Ю., Шувалов C.M., Шерозия. Г.А. Влияние начального размера лазерной плазш на процессы ионизации и рекомбинации /7 Физика плазмы. 1976. Т.2, N 2. С.248-253.

5. Васов Н.Г., Грибков В.А., Крохин O.K., Склизков Г.В. Исследование высокотемпературных явлений, происходящих при фокусировании мощного излучения лазера на твердую мишень // ЖЭТФ. 1968. Т.54, В.4. С.1072-1087.

6. Агеев В.П., Горбунов А.А., Коков В.К. Отражение излучения ХеС1-лазера от элшиниевой мишени в прйсутствии ерозионной плазмы // Квантовая електрояика. 1935. Т. 16, К 6. С.Ш4-1221.

7. Левченко Б.В., Черняков А.Л. Об устойчивости плоского фронта волны испарения хидкости // ШТФ. 1982. N 6. С.144-150.

8. Jolineon 'R.b., O'Keefe J.В. Laser burnthrough time reduction due to tangential airflow. An interpolation formula // AIAA Journal. 1974. V.12,: N8. P. 1106-1109'.

9. Абрамович; Г.if-. .Прикладная газов.ая динамика. М.: Наука, 1976. 888 с.

10. Большое Л.^, Дергач O.K., Каневский М.Ф., Леонов А.Г., Малюта Д.Д., -Новобранцев И.В., Себранх А.Ю., Степанова К!.А. Динамика разлета плазмы металлов, создаваемой ишульеами ХеС1-лазера // Изв.. АН СССР. Сер.Физическая. 1988. Т.52, К 9-C.I852-I85S.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

рздение................................................

Глава I. ОСОБЕННОСТИ ИСПАРЕНИЯ СИШ&ПОГЛОДАЩИХ: МАТЕРИАЛОВ Г УСЛОВИЯХ НЗОДНСЖРНОГО РАЗЛЕТА ЭРОЗИОННОЕ

. ЛАЗЕРНОЙ Ш1АЗШ ...'...............................

I.I Изменение оптической толщины плазменного слоя в течение лазерного импульса и динамика ■ испарения .'..................................

1.1.1. Экспериментальная методика ........... '

1.1.2. Динамика испарения тонкой пленки .....

1.1.3. Оптическая толщина эрозионной плазмы .

1.2. Образование кратера на поБеркнсти мишени при кеоднс. рном разлете эрозис :ой плазмы ......

1.3. Влияние теплофнзических свойств мишени на решм испарения .......................

Глава 2. ДИНАМИКА РАСПЛАВЛЕННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ШЕЕЙ ...........................................

2.1. Нормирование крупномасштабного рельефа поверхности мшени при многократном •импульсном воздействии лазерного излучения...

2.1.1. Линейная теория генерации поверхностных структур в поле давления лазерного факела ............

2.1.2. Экспериментальные результаты и их обсуждение ...........................

2.2. Механизмы образования капель на поверхности мшени..........................

2.2.1. Неустойчивость капиллярных воли в

*

поле давления факела .................

2.2.2. Рэлей-тейлоровская неустойчивость поверхности расплава на выпуклых участках рельефа .....................

2.2.3. Неустойчивость тангенциального разрыва на вертикальной границе рельефа и эрозионного потока ...................

2.2.4. Условия вын'оса макровключений: и их характерные размеры ^. ................

Глава 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛЕТА НЕЙТРАЛЬНОГО КОМПОНЕНТА

эрозионной ЩАЗШ..................;.............

3.1. Угловое распределение испаренного вещества при разлете в вакуум........................

3.1.1. Теоретическая модель .................

3.1.2. Экспериментальная методика...........

3.1.3. Результаты исследований..............

3.1.4. Обсуждение результатов ...............

3.2. Особенности разлета эрозионной плазмы в разрезенный газ .............................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......;.......................................

ЛИТЕРАТУРА ............................................