Исследование плазмообразования в воздухе при импульсно-периодическом лазерном воздействии на металлы
Во введении указан объект исследования - металлические образцы, подвергающиеся воздействию лазерного излучения умеренной (технологической) интенсивности как в одноимпульсном, так и в двухимпульсном режиме. Указаны причины актуальности проведения подобных исследований. Целью данной работы является исследование плазмы при одно- и двухимпульсном лазерном воздействиях с длиной волны лазерного излучения λ = 0,69 мкм на металлы в воздухе при атмосферном давлении и ее влияния на форму зоны лазерного разрушения. В основной части работы описана методика экспериментальных исследований взаимодействия лазерного излучения с металлическими образцами с использованием как одноимпульсного, так и двухимпульсного режима воздействия излучения на вещество. В частности, подробно описано применение скоростной голографической киносъемки для визуализации динамики развития лазерной плазмы, образующейся у поверхности обрабатываемого образца. Описана методика обработки восстановленных с голограмм интерференционных картин и расчета полей плотности электронов в различные моменты времени после начала воздействия лазерного излучения на облучаемую мишень. Показано, что плотность плазмообразования на границах пятна облучения и в центре различны. Эффект связан с различными условиями потерь энергии из плазмы, обусловленных боковой разгрузкой. Наблюдается и отличие в положении максимумов концентраций при различных режимах воздействия. Так, если для одноимпульсного воздействия максимум располагается в центре пятна облучения, то при двухимпульсном воздействии имеются два максимума, симметрично отдаленных от центра. Это может быть связано с рефракцией лазерного излучения в уже существующей плазме. Скоростные фоторазвертки показывают, что каждый лазерный импульс вносит отдельный вклад в формирование приповерхностного лазерного плазмообразования. Для плазменных сгустков, образуемых вторым и последующими лазерными импульсами характерно наличие нескольких плазменных фронтов, поддерживаемых лазерным излучением и распространяющихся вдоль лазерного луча в обоих направлениях. В заключении указано, что обнаруженные особенности импульсно-периодического лазерного воздействия на металлические образцы расширяют возможности применения импульсного лазерного излучения для обработки материалов. Полученные результаты могут быть применены на промышленных предприятиях, использующих лазерную обработку материалов.