- •Физические особенности взаимодействия лазерного излучения с поверхностью твердых тел и формирования лазерной плазмы (обзор литературы)
- •1.1. Общие сведения
- •Разлет лазерной плазмы в вакууме
- •1.3 Энергетические и пространственные спектры ионов лазерной плазмы
- •Относительный выход ионов химических элементов из лазерной плазмы
- •Однозарядные ионы
- •Многозарядные ионы
- •Использование лазерной плазмы
- •2.1.1 Нагревание поверхности непрозрачного тела
- •2.1.2 Отражение и поглощение излучения.
- •2.1.3 Нагревание поверхности металла.
- •2.2.Плавление и испарение металлов
- •2.2.1 Плавление металлов.
- •3.1. Экспериментальная установка и ее основные модули
- •Особенности лазерного излучения. Фокусировка лазерного излучения
- •Параметры лазерного излучения
- •Монохроматичность
- •Форма и расходимость луча
- •Фокусировка лазерного излучения
- •1.3. Разрушение прозрачных твёрдых тел
- •1.3.1. Разрушение идеально чистых тел
- •1.3.2. Разрушения, обусловленные локальными микроскопическими примесями
- •1.3.3. Эффект накопления
- •1.3.4. Форма микродефектов
- •2.1. Установка для лазерной обработки материалов
- •4. Исследование формы микродефектов и визуализация рассеяния света в зависимости от угла падения
4. Исследование формы микродефектов и визуализация рассеяния света в зависимости от угла падения
Рис. 24. Снимок микродефектов, на котором отчётливо различима их форма.
Если обратить внимание на сделанный снимок (рис.6), то нетрудно заметить, что микродефекты действительно имеют вытянутую форму. На рис.24 это видно более отчётливо. Природа этого явления объясняется тем, что при фокусировке лазерного излучения по вертикальной координате Z, мы получаем пробой, возникающий не только в точке фокусировки, но и в близлежащих её окрестностях по оси Z, ввиду того, что плотность мощности в этих областях не превышает пороговую. В случае, когда энергии в точке фокусировки достаточно для пробоя, но энергия в окрестностях этой точки меньше порогового значения, то в момент пробоя часть энергии передается молекулам вещества из области пробоя в её окрестность, и тем самым приводит к возникновению вторичных пробоем. Таким образом, становится ясно, что видимый глазом продолговатый дефект был образован благодаря возникновению нескольких, взаимно перекрывающихся пробоев. На рис.8 показан схематический вид микродефекта, который условно представлен в виде эллипса с большим радиусом R приблизительно равным 150 мкм и меньшим радиусом r, размерами от 70 мкм до 100 мкм. Данные размеры соответствуют энергии 10,5 Дж, с ростом энергии размеры микродефектов б удут увеличиваться. Область (1) на схеме представляет собой окрестность, в которой значение энергии близко пороговому. Поскольку в области (2) лазерное излучение полностью отсутствует, то энергии поглощаемой участком в результате пробоя в точке фокусировки, граничащей с областью (2), не хватает для разрушения структуры стекла. Как следствие, в горизонтальном направлении структура стекла изменяется слабо.
С
Рис.25.
Рис.26. Схема подсветки областей прямоугольника
В качестве простейшего примера в стеклянной заготовке был создан прямоугольник (рис.26), стороны которого различаются между собой расположением точек. У точек в области (а) большие радиусы R расположены горизонтально, в то время как в области (б) радиусы R расположены вертикально. Подсветка синим и красным светом производилась перпендикулярно большим радиусам. Результат можно видеть на снимке (рис.27). В данном случае красный свет усиливается, проходя через область (б), но полностью перекрывается синим освещением в области (а) без смешения цветов.