(скачать PDF)

(скачать PDF)

Аннотация:
В работе исследованы процессы абляционного формирования каналов в стали импульсами неодимовых лазеров пикосекундной и наносекундной длительности. Установлено, что значительная экранировка падающей энергии излучения (до 80-90%), наблюдаемая в этих диапазонах длительности, вызывается пробоем воздуха, содержащего аблированные микрочастицы. Оценены пороги пробоя, времена оседания и размеры частиц. Показано, что такая экранировка характерна для достаточно глубоких аблированных каналов, и возникновение ее сопровождается уменьшением линейной скорости абляции и значительным уширением каналов. Для повышения производительности лазерной обработки предложены и реализованы способы устранения низкопорогового пробоя на микрочастицах. С этой целью проведены исследования лазерной абляции в зависимости от давления окружающего воздуха и частоты следования импульсов. Показано, что уже незначительное разрежение до уровня 300-400   мбар позволяет избежать данного типа пробоя и вызываемой им экранировки. В случае абляции с высокой частотой повторения импульсов обнаружено, что при достижении значений порядка нескольких килогерц в аблированной области реализуются условия эквивалентные "вакуумным".

Аннотация:
В статье представлен комплексный оптический метод одновременного определения оптических и теплофизических свойств твердых тел (истинной температуры, коэффициентов отражения, пропускания, поглощения и экстинкции, температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности) в широком диапазоне температур (до 2700╟ С), а также результаты проведенных экспериментов и их анализ. Созданная установка характеризуется значительным быстродействием (общее время для записи всех измеренных параметров - от миллисекунд до десятков секунд) и позволяет исследовать весьма малоразмерные образцы (порядка 1 мг), что имеет свои преимущества при изучении новых или дорогостоящих материалов. Исследовались новые и широко используемые материалы: керамики (AlN, Al2O3, Si3N4, SiC, Al2O3 /SiC), металлы (стали C45, 16MnCrS5, 115CrV3, X5NiCr18 9, X12CrNi17 7, Sd, Stellite 6, медные и алюминиевые сплавы E-Cu, CuSn, AlMgSi1 и AlCuMgPb), поликристаллические (chemical vapor deposited) алмазные пленки при скоростях нагрева 10³-10⁴ град/с в различных атмосферах - в воздухе и аргоне при давлениях 1 и 10^-3 атм. Выполненная работа демонстрирует высокую эффективность и информативность предложенного метода исследования. Полученные данные могут быть использованы для п остроения теоретических моделей, описывающих структуру и свойства твердых тел в области высоких температур в окислительной, нейтральной или восстановительной атмосфере.

Аннотация:
Приведен обзор экспериментальных данных о процессе генерации наночастиц металлов и полупроводников при их лазерной абляции в жидкостях. Обсуждается зависимость морфологии наночастиц благородных металлов от рода жидкости и лазерных параметров. Приведены данные о кинетике образования сплавных наночастиц Au - Ag при лазерном облучении смеси коллоидных растворов индивидуальных наночастиц. Обсуждаются эффект самовоздействия пучка фемтосекундного лазера при абляции металлов в жидкостях через генерацию второй гармоники на нанокластерах Ag . Приводятся данные о генерации оболочечных наночастиц при лазерной абляции сплавов, а также при наличии химического взаимодействия образующихся наночастиц с окружающей жидкостью. Показано, что лазерная абляция кристаллов CdS и ZnSe приводит к образованию квантовых точек этих полупроводников в растворе. Обсуждаются параметры, определяющие свойства наночастиц при абляции в жидкостях и возможные практические применения метода.

Аннотация:
Приведены результаты математического моделирования фотоакустического сигнала при наличии плавления и испарения в образце, облучаемом наносекундными лазерными импульсами. Показано, в частности, что плавление сопровождается появлением сравнительно узкого пика давления на фотоакустическом сигнале, по величине которого можно судить о скорости движения фронта плавления. Для экспериментального наблюдения подобных эффектов с помощью пьезодатчиков давления необходимо иметь достаточно однородное (постоянное) распределение лазерной интенсивности по пятну облучения.

Аннотация:
На основе одномерной тепловой модели с дополнительными поверхностями раздела исследуется процесс объемного вскипания поглощающих конденсированных сред, нагреваемых лазерным излучением. В рамках такого подхода показано, что при действии наносекундных лазерных импульсов могут наблюдаться периодические взрывные вскипания при условии, что время нуклеации короче 0.1 нс. Для наблюдения такого режима необходимо также, чтобы давление на облучаемой поверхности не превосходило критическое давления Pc для перехода жидкость-пар. Исследованы зависимости основных особенностей подобного процесса от интенсивности и длительности лазерного импульса и кинетики испарительного процесса. В рамках предлагаемого подхода анализируется также процесс вскипания прозрачной жидкости на импульсно нагреваемой подложке и величина фотоакустического сигнала в подложке до начала вскипания.

Аннотация:
При воздействии наносекундных лазерных импульсов на алюминиевую подложку под водяным слоем в определенном диапазоне интенсивностей экспериментально обнаружено появление двухпиковой структуры фотоакустического сигнала давления. Первый (по времени) из этих пиков обусловлен тепловым расширением подложки, а второй - взрывным вскипанием перегретой жидкости. При малых интенсивностях наблюдается только первый пик, а при достаточно больших интенсивностях из-за быстрого роста испарительного давления сигнал, регистрируемый пьезодатчиком, снова становится однопиковым, причем его ширина уменьшается по сравнению с шириной двухпиковой структуры вследствие смещения начала вскипания на более ранние времена.