- •Часть II
- •Содержание
- •0. Лазерный нагрев материалов 7
- •1. Лазерное разрушение поглощающих материалов 92
- •0. Современные представления об оптическом пробое прозрачных сред 136
- •Глава 0. Воздействие сверхкоротких лазерных импульсов на материалы 150
- •Введение
- •0. Лазерный нагрев материалов
- •0.1. Общая характеристика нагревания лазерным излучением
- •0.0.0. Тепловые эффекты в конденсированных средах
- •0.0.1. Основные особенности температурной кинетики при лазерном воздействии на металлы
- •0.0.2. Теплопроводностные механизмы отвода тепла. Уравнение теплопроводности, начальное и граничные условия
- •0.1. Термические эффекты, сопровождающие лазерный нагрев
- •0.1.0. Термомеханические эффекты
- •0.1.1. Фазовые переходы в твердом состоянии (лазерное упрочнение)
- •0.1.2. Эмиссионные процессы
- •0.1.3. Основные особенности лазерной активации процессов аррениусовского типа. Лазерное окисление
- •0.1.4. Диффузионно-химические явления
- •0.1.5. Экзотермические эффекты при импульсном лазерном воздействии на металлы
- •0.2. Линейные режимы лазерного нагрева
- •0.2.0. Понятие температуры электронной и решеточной подсистем
- •0.2.1. Нагрев полупространства экспоненциально спадающим с глубиной тепловым источником
- •0.2.2. Нагрев металла импульсным излучением постоянной мощности
- •0.2.3. Нагрев материала лазерным пучком с гауссовым профилем
- •0.2.4. Нагрев материала постоянным лазерным излучением, луч сфокусирован в пятно круглого сечения
- •0.2.5. Влияние временной зависимости интенсивности лазерного излучения
- •0.2.6. Лазерный нагрев тонких слоев и пленок
- •0.2.7. Нагрев материалов в интерференционном лазерном поле
- •0.2.8. Особенности нагрева материала движущимся световым пятном.
- •0.3. Нелинейные режимы лазерного нагрева
- •0.3.0. Нагрев с учетом температурной зависимости поглощательной способности
- •0.3.1. Изменение поглощательной способности окисляющихся материалов при лазерном нагревании. Тепловая неустойчивость
- •0.3.2. Интерференционные явления в окисном слое
- •0.4. Лазерное плавление поверхности
- •0.4.0. Вакансионная модель плавления
- •Контрольные вопросы к разделу 1
- •1. Лазерное разрушение поглощающих материалов
- •1.0. Общая характеристика механизмов лазерного разрушения
- •1.0. Механическое низкотемпературное разрушение хрупких материалов
- •1.0.0. Разрушение упругими напряжениями
- •1.0.1. Разрушение остаточными напряжениями
- •1.1. Химические механизмы разрушения
- •1.2. Высокотемпературные механизмы с участием испарения
- •1.3. Поляритонный механизм формирования лазерно-индуцированного поверхностного рельефа
- •1.4. Лазерное испарение
- •1.4.0. Кинетика испарения плоской поверхности
- •1.4.0.0. Испарение в вакуум и среду с противодавлением
- •1.4.0.1. Температурная граница перехода от нагрева к испарению
- •1.4.1. Теплофизика перехода от нагрева к испарению
- •1.4.2. Одномерная задача о лазерном нагреве с испарением
- •1.4.2.0. Установление стационарного режима. Определение квазистационарных параметров
- •1.4.2.1. Зависимость температуры и скорости лазерного разрушения от плотности светового потока.
- •1.4.3. Вытеснение расплава избыточным давлением паров
- •1.5. Свойства лазерного пара и плазмы, их влияние на процесс разрушения
- •Контрольные вопросы к разделу 2
- •0. Современные представления об оптическом пробое прозрачных сред
- •0.0. Физические представления об оптическом пробое идеальных диэлектриков
- •0.0.0. Оптический пробой газов
- •0.0.1. Оптический пробой идеально чистых твердых тел
- •0.1. Тепловой механизм оптического пробоя реальных сред
- •0.1.0. Основные экспериментальные закономерности и особенности оптического пробоя и разрушения оптически неоднородных сред
- •0.1.1. Тепловая неустойчивость
- •0.1.2. Статистическая концепция оптического пробоя
- •0.1.3. Размерная зависимость порога пробоя
- •Контрольные вопросы к разделу 3
- •Глава 0. Воздействие сверхкоротких лазерных импульсов на материалы
- •0.0. Двухтемпературная модель при сверхкоротком воздействии
- •0.1. Особенности экспериментального изучения воздействия фемтосекундных лазерных импульсов на материалы
- •0.2. Особенности разлета вещества при фемтосекундном лазерном воздействии
- •0.3. Плавление при воздействии сверхкоротких лазерных импульсов
- •0.3.0. Термическое плавление с высокими скоростями
- •0.3.1. Нетермическое плавление
- •0.4. Фотофизическая абляция
- •0.5. Уплотнение электронного газа и кулоновский взрыв в поверхностном слое проводника
- •0.6. Формирование лазерно-индуцированного поверхностного рельефа при воздействии сверхкоротких лазерных импульсов
- •0.6.0. Механизм образования поверхностных периодических структур при воздействии сверхкоротких импульсов
- •0.6.1. Резонансная дифракция на плоской поверхности с периодической модуляцией оптических свойств
- •0.6.2. Формирование периодического профиля поля температур
- •0.6.3. Эволюция периодических поверхностных структур в расплавленном поверхностном слое
- •0.7. Силовое действие сверхкоротких импульсов на прозрачные диэлектрики
- •Контрольные вопросы к разделу 4
- •Список рекомендуемой литературы
- •Кафедра лазерных технологий и экологического приборостроения
- •История кафедры лт и эп делится на
- •4 Разных периода:
- •1) Лазерное формирование многофункциональных зондов (мз) для зондовой микроскопии с целью создания универсальных зондовых микроскопов.
- •3) Наноструктурирование тонких металлических и полупроводниковых слоев.
- •4) Управление микрогеометрией, наношероховатостью и физико–химичекими свойствами поверхности материалов
- •2. Лаборатория лазерной очистки и реставрации произведений культуры и искусства (пкин) организована совместно с фирмой ооо «Мобильные лазерные системы».
- •Взаимодействие лазерного излучения с веществом (силовая оптика).
1. Лазерное разрушение поглощающих материалов 92
1.0. Общая характеристика механизмов лазерного разрушения 92
1.0. Механическое низкотемпературное разрушение хрупких материалов 93
1.0.0. Разрушение упругими напряжениями 93
1.0.1. Разрушение остаточными напряжениями 99
1.1. Химические механизмы разрушения 102
1.2. Высокотемпературные механизмы с участием испарения 109
1.3. Поляритонный механизм формирования лазерно-индуцированного поверхностного рельефа 111
1.4. Лазерное испарение 114
1.4.0. Кинетика испарения плоской поверхности 115
1.4.0.0. Испарение в вакуум и среду с противодавлением 115
1.4.0.1. Температурная граница перехода от нагрева к испарению 116
1.4.1. Теплофизика перехода от нагрева к испарению 117
1.4.2. Одномерная задача о лазерном нагреве с испарением 119
1.4.2.0. Установление стационарного режима. Определение квазистационарных параметров 120
1.4.2.1. Зависимость температуры и скорости лазерного разрушения от плотности светового потока. 122
1.4.3. Вытеснение расплава избыточным давлением паров 126
1.5. Свойства лазерного пара и плазмы, их влияние на процесс разрушения 129
Контрольные вопросы к разделу 2 135
0. Современные представления об оптическом пробое прозрачных сред 136
0.0. Физические представления об оптическом пробое идеальных диэлектриков 136
0.0.0. Оптический пробой газов 137
0.0.1. Оптический пробой идеально чистых твердых тел 139
0.1. Тепловой механизм оптического пробоя реальных сред 141
0.1.0. Основные экспериментальные закономерности и особенности оптического пробоя и разрушения оптически неоднородных сред 142
0.1.1. Тепловая неустойчивость 145
0.1.2. Статистическая концепция оптического пробоя 146
0.1.3. Размерная зависимость порога пробоя 147
Контрольные вопросы к разделу 3 149
Глава 0. Воздействие сверхкоротких лазерных импульсов на материалы 150
0.0. Двухтемпературная модель при сверхкоротком воздействии 151
0.1. Особенности экспериментального изучения воздействия фемтосекундных лазерных импульсов на материалы 156
0.2. Особенности разлета вещества при фемтосекундном лазерном воздействии 159
0.3. Плавление при воздействии сверхкоротких лазерных импульсов 163
0.3.0. Термическое плавление с высокими скоростями 164
0.3.1. Нетермическое плавление 167
0.4. Фотофизическая абляция 171
0.5. Уплотнение электронного газа и кулоновский взрыв в поверхностном слое проводника 174
0.6. Формирование лазерно-индуцированного поверхностного рельефа при воздействии сверхкоротких лазерных импульсов 180
0.6.0. Механизм образования поверхностных периодических структур при воздействии сверхкоротких импульсов 182
0.6.1. Резонансная дифракция на плоской поверхности с периодической модуляцией оптических свойств 183
0.6.2. Формирование периодического профиля поля температур 184
0.6.3. Эволюция периодических поверхностных структур в расплавленном поверхностном слое 187
0.7. Силовое действие сверхкоротких импульсов на прозрачные диэлектрики 189
Контрольные вопросы к разделу 4 191
Список рекомендуемой литературы 192
