Технологии
<<  Лазерная технология Энергосберегающие технологии  >>
Лазерная технология
Лазерная технология
Методы исследования взаимодействия мощного лазерного излучения с
Методы исследования взаимодействия мощного лазерного излучения с
Схема экспериментальной установки
Схема экспериментальной установки
Скоростная фоторегистрация
Скоростная фоторегистрация
Кинетика разрушения
Кинетика разрушения
Кинетика разрушения
Кинетика разрушения
Скоростные фоторегистрограммы
Скоростные фоторегистрограммы
Динамика разрушения поверхности
Динамика разрушения поверхности
Методы измерения импульса давления на поверхности
Методы измерения импульса давления на поверхности
Методы измерения импульса давления на поверхности
Методы измерения импульса давления на поверхности
Методы измерения импульса давления на поверхности
Методы измерения импульса давления на поверхности

Презентация: «Лазерная технология». Автор: Савельев. Файл: «Лазерная технология.ppt». Размер zip-архива: 1660 КБ.

Лазерная технология

содержание презентации «Лазерная технология.ppt»
СлайдТекст
1 Лазерная технология

Лазерная технология

Кафедра №37 «ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА»

Лекция-8

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

Факультет экспериментальной и теоретической физики

2 Методы исследования взаимодействия мощного лазерного излучения с

Методы исследования взаимодействия мощного лазерного излучения с

веществом

Исследуются следующие параметры: вынос массы ?m [мг] удельный вынос массы ? = ?m/E [мг/Дж] удельная энергия разрушения ? =E/?m = 1/? [Дж/г] интегральный импульс отдачи I [н с] удельный импульс отдачи J = I/Q [н с / Дж/см2], где Q [Дж/см2] – плотность энергии кинетика разрушения: – зависимость диаметра и глубины лунки от времени – d(t), h(t), h/d (t). порог разрушения W [Дж/см2] скорость фронта плавления vm [см/c] скорость фронта испарения vb [см/c] скорости разлета частиц, пара, плазмы [см/c] критические плотности мощности qc1, qc2, qc3 [Вт/см2], порог плазмообразования qпл [Вт/см2], давление на поверхности P [атм] температура плазмы Tпл и ее зависимость от расстояния до поверхности. Оптические свойства: - поглощающая способность A = 1-R; коэффициент поглощения ? [см-1] зеркальный коэффициент отражения Rз диффузный коэффициент отражения коэффициент отражения Rд

3 Схема экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки

Излучение мощного лазера через систему пассивных фильтров, отклоняющую и фокусирующую оптические энергетические системы и создает на поверхности образца необходимые плотности мощности и плотности энергии для проведения того или иного технологического процесса. Система пассивных фильтров служит для дискретного изменения плотности мощности на образце без изменения параметров лазерного импульса. С целью изменения формы импульса в установке предусмотрена возможность выбора типа резонатора: плоско- параллельный, сферический, полу- сферический, а также возможность модуляции добротности резонатора с помощью активных фильтров. Часть излучения отклоняется для осуществления мониторинга импульса с помощью измерителя энергии и фотодетектора. Блок синхронизации служит для запуска записывающего осциллографа и скоростного фоторегистратора, регистрирующего результат воздействия лазерного излучения на исследуемый образец.

4 Скоростная фоторегистрация

Скоростная фоторегистрация

Скоростной фоторегистратор (например ВФУ-1) может работать в двух режимах: в режиме щелевой развертки и в режиме лупы времени. В первом случае в объективе регистратора устанавливается узкая щель, изображение которой над поверхностью материала фиксируется на фоточувствительной пленке. Движение изображения щели по пленки с помощью быстро вращающегося зеркала позволяет фиксировать во времени процесс разлета частиц, пара и плазмы, возникающих на поверхности под действием лазерного излучения. На фоторегистрограмме появляются траектории движения частиц, пара и плазмы, причем тангенс наклона к оси времени дает значение скорости разлета. В режиме лупы времени перед чувствительной пленкой вкладывается вставка из набора мини-линз, каждая из которых фиксирует изображение поверхности образца в определенный момент времени.

5 Кинетика разрушения

Кинетика разрушения

Для реализации возможности одновременного наблюдения процесса разлета частиц и пара над поверхностью образца и динамики образования лунки и разрушения материала внутри образца используется метод полупрозрачной мишени. В этом случае к полированной поверхности металлического образца механически прижимается кварцевая (стеклянная) пластина, а лазерное излучение фокусируется на границу раздела так, что она делит лазерный луч пополам. Половин излучения проходит свободно через прозрачную мишень, в то время, как другая половина испаряет металл. При этом настроенный для наблюдения через прозрачную мишень фоторегистратор в режиме лупы времени позволяет наблюдать как процессы над поверхностью образца, так и под его поверхностью, т.е. фиксировать динамику разрушения.

6 Кинетика разрушения

Кинетика разрушения

На рисунке приведены кинокадры, показывающие развитие лунки и формирование струи испаренного металла при воздействии импульса лазера на стекле с неодимом с энергией 150 Дж и длительностью 2 мс на полупрозрачную мишень магний- кварц, снятые со скоростью 105 кадров в секунду.

7 Скоростные фоторегистрограммы

Скоростные фоторегистрограммы

Характерные фоторегистрограммы разлета частиц, пара и плазмы при воздействии импульса рубинового лазера на поверхность алюминия при атмосферном давлении. Можно наблюдать что скорость разлета частиц падает при удалении от поверхности за счет противодавления атмосферы. Однако присутствуют также и ускоряющиеся в процессе разлета частицы. Это возникает вследствие испарения частиц под действием лазерного излучения, приводящего к эффекту реактивного движения.

При увеличении плотности мощности на поверхности до qпл ? 108-109 вт/см2 над поверхностью возникает эрозионный плазменный факел, фронт движения которого также фиксируется на фоторегистограмме. Можно наблюдать, что периодически происходит разрыв фронта вследствие гашения плазмы из-за эффекта сильной экранировки поверхности плазмой, активно поглощающей лазерное излучение.

8 Динамика разрушения поверхности

Динамика разрушения поверхности

Динамика разрушения поверхности свинцовой мишени при воздействии импульсом рубинового лазера с энергией 20 Дж и длительностью импульса 1.2 мс. Съемка произведена на скоростном фоторегистраторе ВФУ-1 (максимальная скорость съемки – 2,5 106 кадров в секунду) при подсветке поверхности зондирующим лазером, работающим в режиме упорядоченных пульсаций. Число пичков с импульсе зондирующего лазера составляет 12, что соответствует числу кадров скоростной фотосъемки.

9 Методы измерения импульса давления на поверхности

Методы измерения импульса давления на поверхности

Пьезоакустический метод, основанный на использовании пьезочувствительных материалов, эффективно преобразующих механическое воздействие в электрический сигнал. В качестве датчиков при длительностях импульса в милисекундном диапазоне удобно использовать пьезокерамики, в микросекундном диапазоне – кварц, в наносекундном диапазоне – тонкие полимерные пленки. Принципиальная схема датчика: образец, на поверхность которого воздействует лазерный импульс размещается на пьезодатчике, соприкасающимся другой поверхностью со звукопроводом, окруженным звукопоглощающим материалом (звукоизолятором). Материал звукопровода должен подбираться из условий минимального коэффициента отражения упругой волны ? на границе пъезоэлемент-звукопровод. ? = (?2s2 - ?1s1/ ?2s2 + ?1s1)2, где s2 , s1 – скорости звука, ?2 , ?1 – удельные плотности сред. Отсутствию отражения соответствует условие равенства акустических сопротивлений ?2s2 = ?1s1 .

10 Методы измерения импульса давления на поверхности

Методы измерения импульса давления на поверхности

Электрический сигнал с такого датчика U(t) достаточно точно повторяет функцию давления отдачи P(t), возникающего на поверхности образца.

Верхний луч – лазерный импульс, нижний луч – сигнал давления при плотности мощности ниже порога плазмообразования.

11 Методы измерения импульса давления на поверхности

Методы измерения импульса давления на поверхности

Электрический сигнал с такого датчика U(t) достаточно точно повторяет функцию давления отдачи P(t), возникающего на поверхности образца.

Верхний луч – лазерный импульс, нижний луч – сигнал давления при плотности мощности выше порога плазмообразования. Наблюдается автоколебательный процесс вследствие экранировки плазмой поверхности.

«Лазерная технология»
http://900igr.net/prezentacija/pedagogika/lazernaja-tekhnologija-89388.html
cсылка на страницу
Урок

Педагогика

135 тем
Слайды