Взаимодействие лазерного излучения с материалами

ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С МАТЕРИАЛАМИ [c.7]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С МАТЕРИАЛАМИ [c.515]

Таким образом, процесс взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемым материалом хорошо описывается тепловой моделью и разделяется на следующие стадии поглощение света с последующей передачей энергии тепловым колебаниям решетки твердого тела нагревание материала без разрушения, включая и плавление разрушение материала путем испарения и выброса его расплавленной части остывание после окончания воздействия. Нагревание и плавление используются при термообработке и сварке различных материалов, а на тепловом разрушении и выбросе расплавленной части основаны операции резки и сверления отверстий. [c.110]

Если сравнить феррит и пластины тонкого кремния, то последний является менее стойким к лазерному воздействию, и поэтому рассмотрим несколько подробнее процесс взаимодействия лазерного излучения с кремнием. Спектр поглощения кремния показывает, что только длины волн меньше 1,1 мкм могут быть использованы с достаточно высокой эффективностью для печатания цифр на этом материале, поскольку для более длинных волн кремний становится прозрачным. [c.154]

В зависимости от интенсивности и длительности воздействия лазерного излучения различают следующие стадии взаимодействия излучения с материалом при лазерной обработке подвод лазерного излучения к материалу, поглощение светового потока и передача его энергии твердому телу, нагрев материала без видимого разрушения, расплавление материала, испарение и вымывание продуктов разрушения, остывание материала после окончания лазерного воздействия. [c.7]

До настоящего времени в литературе появлялись лишь разрозненные данные об упрочнении материалов лазерным излучением, а издания, в котором обобщались бы результаты исследований по данному методу обработки, показывались его технологические особенности, возможности реализации этого метода, примеры его практического применения, не было. В предлагаемой вниманию читателей книге сделана попытка восполнить этот пробел. Авторы в общих чертах представили физику процесса взаимодействия излучения ОКГ с веществом в разных режимах, конструктивные особенности различных типов лазеров, характеристики лазерного излучения и другие специальные вопросы, уделив особое внимание технологическому аспекту проблемы, примерам промышленного использования новой технологии. В книге представлены новые результаты исследования упрочнения материалов с помощью непрерывного излучения СОг-лазеров. [c.6]

Процессы распыления материалов, основанные на взрывном эффекте взаимодействия излучения с веществом, в зависимости от вида материала и его оптических и теплофизических характеристик требуют обеспечения длительности импульсов от 10 до 10- с. В последние годы в связи с организацией устойчивого производства технологических лазерных установок возникло новое технологическое направление — контроль характеристик долговечности оптических лазерных элементов. Наиболее объективным методом контроля лучевой прочности поверхности оптических элементов (а следовательно, и качества ее полировки) в настоящее время является способ измерения порога разрушения поверхности лазерным лучом ( метод искры ). Такой контроль осуществляется с помощью импульсов излучения длительностью 10- с при энергии 0,1 и 1 Дж в одномодовом и многомодовом режимах работы лазера соответственно. [c.116]

Поскольку в процессе обработки материалов происходит взаимодействие излучения лазера с веществом, очень важным вопросом является выбор параметров как первого, так и второго. При использовании лазера не только пространственная когерентность и мощность излучения играют определяющую роль, но и генерируемая длина волны, которая должна рассматриваться в сочетании с поглощательной способностью обрабатываемого материала. Требуется определенный режим работы лазера для того, чтобы получить эффекты нагревания, плавления или испарения при имеющемся сочетании лазер—материал. Существенное влияние на диаметр лазерного пятна, создаваемого оптической системой, оказывает модовый состав излучения лазера. [c.104]

Ряд интересных особенностей фрикционного взаимодействия связан с характером поведения тонких поверхностных слоев полимерных материалов при фрикционном взаимодействии. По-видимому, наиболее явно роль фрикционного переноса проявляется при трении и изнашивании полимеров и материалов на их основе [25]. Вид и кинетика образования пленок переноса у полимеров определяют их коэффициент трения и интенсивность изнашивания, в особенности в контакте с металлами, когезионная энергия которых значительно выше, чем у полимеров. При исследовании трения и изнашивания полимерных материалов выявлена связь фрикционных характеристик с такими фундаментальными характеристиками материалов, как энергия связи, спектры поглощения электромагнитного излучения и т. д. В этой связи чрезвычайно интересно открытие у полимерных материалов явления аномально низкого трения (Е. А. Духовской, А. А. Силин и др.), возникающего при облучении их поверхностных слоев частицами высокой энергии. Это открытие в явном виде обнаруживает связь основных характеристик фрикционного взаимодействия с энергетическим состоянием поверхностного слоя твердого тела. Указанная связь прослеживается и при обработке по>гр-хностных слоев такими высокоэнергетическими методами, как ионная имплантация, лазерное, электронное и ионное облучение. [c.30]

Наконец, надо иметь в виду, что нмепно эти вопросы — лазерной обработки материалов и осуществления лазерного термоядерного синтеза — сейчас и в ближайшем будущем являются теми вопросами в общей проблеме взаимодействия лазерного излучения с веществом, которые имеют наибольшее общечеловеческое виачение. [c.17]

Настоящий раздел содержит две главы — 7 и 8. Гла ва 7 посвящена рассмотрению вопросов взаимодействия лазерного излучения видимого диапазона длин волн с сегнетоэлектрическими кристаллами, в основном с ниоба-тами и танталатами щелочных и щелочноземельных металлов. Рассмотрение этих вопросов представляет большой научный и практический интерес, так как большинство этих материалов применяется в качестве модуляторов и преобразователей излучения квантовых генераторов. Здесь следует отметить, что рассматривается взаимодействие излучения с кристаллами, приводящее к появлению неоднородностей показателя преломления (эффект фоторефракции). Как следствие этого эффекта возрастает остаточное светопропускание и увеличивается интервал температурного синхронизма генерации второй гармоаики. [c.291]

Вводные замечания. Исследования резонансного взаимодействия коротких импульсов лазерного излучения с полупроводниковыми материалами пол)лшли в середине 70-х годов мощный практический стимул в связи с открытием в нашей стране явления импульсного лазерного отжига поверхности полупроводниковых материалов, используемых в микроэлектронике. Воздействие мощных лазерных импульсов с энергией фотона, превышающей ширину запрещенной зоны, приводит к быстрой (в диапазоне 100 НС — 10 мкс) и высококачественной рекристаллизации аморфизи-рованных в результате ионной имплантации или иных причин приповерхностных слоев полупроводников — происходит отжиг их ранее разупорядоченной поверхности [22]. Лазерный, а в последствии и ламповый (с помощью мощных ламп-вспышек) отжиг стал хорошо освоенным тех коло ги чес ки м приемом обработки изделий полупроводниковой микроэлектроники в то же время эксперименты по импульсному лазерному отжигу поставили целый ряд принципиальных физических вопросов, касающихся поведения полупроводников в сильном импульсном лазерном поле. [c.141]

Хотя стеклянные волоконные С. первоначально разрабатывались в качестве линейной передающей среды для систем оптич. связи, оказалось, что они являются перспективным нелинейным материалом. Оптическая нелинейность в стеклянных волоконных С. возникает в результате зависимости показателя преломления п от интенсивности лазерного излучения I п = п + п 1, где пд — линейная часть показателя преломления при произвольно низких значениях интенсивности, не зависящая от интенсивности пЧ — нелинейная добавка, п. — коэф., величина к-рого для кварцевого стекла равна 3,2.10 см Вт. Малая величина п для кварцевого стекла показывает, что оно не является хорошим нелинейным материалом. Однако, когда стекло используется в виде волоконного С,, нелинейность может иметь большой аффект, что связано с малым сечением сердцевины одномодового волоконного С. 10 см . Это означает, что при введении в С. лазерного излучения мощностью 1 Вт интенсивность / 1 МВт/см , Такая высокая интенсивность сохраняется на больших длинах С. вследствие его низких ои-тич. потерь, обеспечивая длину взаимодействия высоко интенсивного излучения с веществом вплоть до неск. км. В результате в стеклянных волоконных С. эффективно протекают разнообразные нелинейные процессы при пороговых мощностях 1 — 10 мВт. [c.462]

В монографии обобщены литературные данные и собственные экспериментальные и теоретические результаты авторов в области упруго-пластических, прочностных и кинетических свойств материалов различных классов при ударно-волновом нагружении, приведены необходимые сведения из механики сплошных сред, обсуждается современная техника экспериментов. Суммированы результаты экспериментальных исследований и расчетные модели вязко-упруго-нластической деформации и разрушения материалов различных luia oB, включая металлы и сплавы, хрупкие керамики и горные породы, монокристаллы и стекла, полимеры и эластомеры, в ударных волнах. Представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Анализируется механический эф кт взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом. Представлен обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных волнах. Подбор и изложение материала ориентированы на расчетное прогнозирование действия взрыва, высокоскоростного удара, импульсных лазерных и корпускулярных пучков. В мо1юграфию включены сведения справочного характера. [c.1]

При подготовке монографии мы стремились сделать ее полезной как для специалистов, так и для заинтересованных представителей смежных профессий и студентов. Для полноты представления материала в первых двух главах кратко изложены сведения из механики сплошных сред в объеме, необходимом для обсуждения экспериментов, и обзор современных экспериментальных методов. В третьей и четвертой главах обсуждаются результаты экспериментальных исследований вязкоупруго-пластической деформации материалов различных классов в ударных волнах и расчетные модели неупругого деформирования. Сопротивление разрушению конденсированных сред в субмикросекундном диапазоне длительностей нагрузки изучается путем анализа откольных явлений при отражении импульса ударного сжатия от поверхности тела. Механизм и динамика откольного разрушения в конструкционных металлах и сплавах, пластичных и хрупких монокристаллах, керамиках и горных породах, стеклах, полимерах, эластомерах и жидкостях обсуждаются в пятой главе. В шестой главе представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Некоторые вопросы взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом, что является одним из новых приложений физики ударных волн, обсуждаются в гл.7. Восьмая глава представляет собой обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных вол- [c.7]

Однако более важными являются нетепловые применения лазера на углекислом газе. Среди этих возможных применений — оптическая связь как на Земле, так и в космосе. В этом случае для передачи через земную атмосферу наиболее привлекательны оптические окна , прозрачные для волн с длиной от 9 до 14 микрон. Высокая мощность и эффективность лазеров на углекислом газе с длиной волны 10,6 микрон делает их идеальными кандидатами для таких целей. Лазер на углекислом газе является идеальным для оптических радарных систем снова из-за малых потерь в атмосфере. Другая возможность — использование лазера на углекислом газе для исследования оптических взаимодействий с веществом на длине волны 10,6 микрона, так как многие полупроводники, непрозрачные для видимой части спектра, прозрачны для этой длины волны. Еще одно применение мощного лазера на углекислом газе — использование 10,6-микронного излучения в качестве насоса для изучения нелинейных свойств новых материалов, которые могли бы служить для создания действительно непрерывно настраиваемых источников инфракрасного излучения. В связи с этим мои коллеги и я провели ряд интересных экспериментов, которые включают в себя генерацию вторых гармоник, параметрическое усиление излучения в далекой инфракрасной области, двухфотонпое получение пары электрон — дырка в полупроводниках, изучение нелинейностей в полупроводниках, возникающих благодаря электронам проводимости, и рамановского рассеяния в полупроводниках на электронах с уровня Ландау. Некоторые из этих механизмов оказались достаточно сильны для того, чтобы позволить нам создать настраиваемый лазерный вибратор в инфракрасной части спектра. Такой настраиваемый лазер, накачиваемый лазером на углекислом газе с фиксированной частотой, может использоваться как вибратор в системе оптической связи или в радаре. Более того, такие инфракрасные настраиваемые источники полностью революционизируют инфракрасную спектроскопию. Описание этих экспериментов может быть предметом особой статьи. В заключение достаточно сказать, что лазеры на углекислом газе уже открыли дорогу физическим исследованиям, о которых нельзя было раньше и мечтать, и обещают в будущем много плодотворных экспериментов. [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...