ФИЗИКА
УДК 533.93
Ю. Ю. П р о т а с о в, Т. С. Щ е п а н ю к
О ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ В ПОЛЕ ЛАЗЕРНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ УМЕРЕННОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
В ВАКУУМНЫХ УСЛОВИЯХ
Приведены результаты исследования теплофизических и газодина-
мических процессов взаимодействия (в квазиодномерной постанов-
ке) лазерного излучения плотностью мощности
10
6
. . .
10
8
Вт/см
2
(
λ
≈
1
,
06
мкм,
λ
≈
0
,
69
мкм,
τ
= 10
−
4
. . .
10
−
8
с) с простран-
ственно ограниченными мишенями (легкоплавкие металлы и ди-
электрики полимерного ряда), необходимые для анализа макро-
структуры зоны взаимодействия и динамики фазовых переходов.
При интенсивностях лазерного излучения, меньших порогов опти-
ческого пробоя, экспериментально определены условия перехода
волны развитого испарения в волну термической ионизации для го-
могенных газовых потоков и потоков с конденсированной фазой.
Исследования лазерно стимулированных процессов фазовых пере-
ходов и их динамики представляют помимо общефизического и боль-
шой практический интерес. Это связано с разработками устройств
и систем плазменных и фотонных технологий и фотонной энергетики
высокой плотности мощности (конверторов энергии лазерного излуче-
ния в кинетическую и электрическую, систем активной теплозащиты
летательных аппаратов и т.п.) [1–3].
Фазовые переходы жидкость–пар во фронте дозвуковой волны
испарения.
Известно [4, 5], что фазовый переход конденсированного
вещества в пар является одним из возможных механизмов разрушения
материалов мощным оптическим излучением, поглощение энергии ко-
торого приводит к разогреву поверхностного слоя мишени в зоне об-
лучения до температуры в несколько тысяч градусов. В результате
развивается интенсивное испарение вещества мишени, фронт испаре-
ния (граница раздела фаз) движется внутрь мишени вдоль лазерного
луча; его установившееся одномерное движение рассматривают как
волну испарения. Скорость движения фронта волны по холодному
веществу
u
совпадает со скоростью волны в лабораторной системе
координат (
v
=
u
)
. Волна испарения приводит к разрушению матери-
ала в зоне облучения и образованию характерного кратера в мишени,
а инжекция паров навстречу излучению создает реактивное давле-
ние отдачи на мишень. Давление отдачи, развитие кратера и вынос
массы вещества определены экспериментально. Основные энергоба-
лансоые соотношения можно оценить следующим образом [6]. Режим
волны испарения возникает при значениях интенсивности излучения
46
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2008. № 4
