光子学报
2023, 52(12): 1214001
1 北京交通大学 电气工程学院, 北京 100044
2 北京交通大学 工程力学研究所, 北京 100044
研究了强激光辐照碳/碳复合材料靶材引起的烧蚀现象及蒸气压对烧蚀速率的影响。基于傅里叶定律, 建立了强激光辐照靶材的热传导模型, 模拟了忽略蒸气压影响时烧蚀速率随功率的变化; 通过Mott-smith近似方法描述了Knudsen层间断区域, 分析了间断两侧表面粒子状态参数; 结合质量连续方程和蒸气压与温度关系方程, 并由气体状态方程描述蒸气流状态, 对蒸气压条件下激光烧蚀碳/碳复合材料靶材的速率随功率变化的关系进行了数值模拟。结果表明, 在高能激光对靶材的烧蚀过程中, 蒸气压力变化会导致靶材的饱和蒸气温度发生变化, 进而影响烧蚀速率且使其随功率呈非线性变化, 与忽略蒸气压作用时的线性变化规律相差较大, 从理论上解释了忽略蒸气压导致的实验数据与理论结果的差异。
激光 蒸气压 烧蚀速率 Knudsen层 laser vapor pressure ablation rate Knudsen layer 强激光与粒子束
2018, 30(2): 021002
1 华中科技大学 强电磁工程与新技术国家重点实验室, 武汉 430074
2 广西机电职业技术学院 电气工程系, 南宁 530007
采用板-板电极,在放电间隙距离为2 mm、放电电流峰值为22 kA条件下,对黄铜、钨铜电极的烧蚀特性进行了对比研究。利用高精度天平测量放电过程中的电极质量损失,分别获取了阴极、阳极及总的平均烧蚀速率。通过放电后电极表面微观形貌、微观元素组成的分析及液体中金属离子的含量分析,对水中脉冲放电金属电极的烧蚀机理进行了探讨。结果表明,水中脉冲放电时,钨铜电极的抗烧蚀性能明显高于黄铜电极。黄铜电极的主要烧蚀是以中心的大量孔洞及其边缘的波纹结构为表现形式的液体金属的溅射; 钨铜电极的突出物及较平整的表面暗示了气相侵蚀的作用。以电弧的焦耳热效应为催化剂,钨铜与水的电化学反应更为强烈,因此电化学腐蚀是水中放电电极烧蚀的形式之一。
脉冲放电 电极烧蚀 烧蚀速率 形貌特征 烧蚀机理 电化学反应 pulse current electrode erosion erosion rate morphology characteristic erosion mechanism electrochemical reaction 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045007
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 电子科技大学物理电子学院, 四川 成都 610054
针对激光驱动惯性约束聚变(LICF)装置中靶室常用的几种铝合金和不锈钢材料，采用波长为1064 nm、脉宽为8 ns 的基频激光进行烧蚀实验，研究了不同激光能量密度下其质量损失同辐照激光脉冲数的关系，测试了烧蚀深度随激光能量密度增长的关系。研究表明，铝合金在激光能量密度大于1.0 J/cm2时有明显烧蚀，激光通量为1.2~5.2 J/cm2时，质量烧蚀速率增长缓慢，平均质量烧蚀速率为2.31±0.89 μg/cm2/shot。铝合金的烧蚀深度随激光能量密度增加而增加，不锈钢的烧蚀深度先增加而后呈下降趋势；铝合金的烧蚀深度明显高于不锈钢的烧蚀深度。基于材料对激光的吸收率明显的不同，分析了其烧蚀机理。该研究对LICF 靶室材料的选取及金属的激光打孔、切割等加工有一定的参考意义。
激光技术 激光烧蚀 铝合金 不锈钢 烧蚀速率 烧蚀深度
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
理论计算了诊断系统空间分辨对辐射热波烧穿图像平整度的影响，发现它会显著降低图像平整度。优化了三色谱仪诊断系统空间分辨并在神光Ⅱ装置上开展了验证性实验，结果表明420 eV能区29 μm空间分辨设置下测量到的热波图像平整区域有了明显改进，热波前沿涨落不超过4.7 ps，远小于X光条纹相机约20 ps的测量不确定度。在此改进下，热波烧穿图像平整度已经不是影响数据分析可靠性的主要因素。
激光聚变 辐射热波 烧蚀速率 平整度 laser fusion thermal wave ablation rate planarity 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3131
Author Affiliations
Abstract
College of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Ji'nan 250014
The vaporization threshold was measured under the irradiation of 1064-nm, 10-ns pulsed laser. Then we calculated the vaporization temperature based on the conservation law of energy and analyzed the vaporization time based on our established model. These results coincided well with the information from the micrograph of scanning electron microscope (SEM) and the spectra of the plasma. Besides, the laser ablation rate was also computed and discussed theoretically.
蒸发阈值 蒸发时间 激光烧蚀速率 140.0140 Lasers and laser optics 140.3440 Laser-induced breakdown 140.6810 Thermal effects Chinese Optics Letters
2007, 5(8): 468
上海大学,上海市应用数学和力学研究所,上海,200072
本文通过对固体表面的烧蚀过程采用积分近似的分析方法,建立了固体烧蚀速率与表面加热功率之间的近似计算关系式.对不同速率的烧蚀过程的表面加热功率的规律进行了计算和对比分析.为表面烧蚀过程控制提供一个简便的计算关系式.
烧蚀速率 表面加热功率 ablation problem surface heating power
1 华中科技大学激光技术国家重点实验室 激光加工国家工程研究中心, 武汉 430074
2 Optical Institute, Department of Physics, Technical University, BerlinBerlin, Germany
研究了LD抽运YAG激光烧蚀W,Ta,Nb,Fe等金属和单晶硅、金刚石等材料的速率与机理,结果表明材料的熔点、沸点、导热性、晶体结构等参数对激光烧蚀速率影响很大。对激光烧蚀的物理模型进行了初步分析。
YAG激光 微区烧蚀 烧蚀速率
