Рис. 3. Максимальная глубина
h
кра-
тера на алюминиевой мишени в зави-
симости от плотности мощности из-
лучения с острой фокусировкой (
1
);
зависимость удельного импульса от-
дачи (CH
2
)
n
-мишени от плотности
мощности излучения с острой фоку-
сировкой (
2
), в режимах с К-фазой (
3
),
развитого испарения (
4
)
кратер, увеличивающий во вре-
мени свои размеры в трех из-
мерениях; его диаметр превыша-
ет размер пятна фокусировки, что
подтверждает влияние на форми-
рование кратера (помимо тепло-
вого испарения) вторичных объ-
емных фото- и газодинамических
процессов, когда большой телес-
ный угол раскрытия испаряемого
потока трансформируется в напра-
вленную струю. При увеличении
I
0
> I
0 крит
скорость пара
V
п
может
превосходить скорость звука
v
0
, a
его ускорение происходит в тон-
ком приповерхностном слое ми-
шени, определяемом эксперимен-
тально (см. рис. 3). В этом слу-
чае сверхзвуковой режим истече-
ния пара связан с образованием
ударно-волновой структуры в пото-
ке и в ряде зон (в зависимости от
химического состава мишени, гео-
метрии кратера, плотности вещества полимерной мишени) происходит
ускорение пара при резком охлаждении — его конденсация в микро-
капли (с
T
k
T
пов
)
. Результирующая скорость движения границ испа-
рения
˜
v
0
(разность скоростей испарения и конденсации) за счет обрат-
ного столкновительного потока, определенная экспериментально, для
(CH
2
O)
n
-мишеней cоставляет
≈
0
,
8
v
зв
.
В зависимости от параметров лазерного импульса (
I
0
, λ, E, t
u
)
и
теплофизических характеристик мишени доля конденсированной фа-
зы (К-фазы) в потоке пара может составить
n
k
≈
10
. . .
50 %
(
n
k
также
растет с увеличением величины
λ
т
(
T
п
−
T
и
))
, уменьшая (из-за экра-
нировки/рефракции излучения) количество тепла, поглощаемого ми-
шенью, плотность пара у поверхности мищени и массовый расход.
При достижении пороговых для плазмообразования плотностей мощ-
ности лазерного излучения
I
0
> I
0
происходит оптический пробой
пара, облегченный (
I
0
≈
(2
. . .
3)
∙
10
7
Вт/см
2
)
поверхностью мише-
ни за счет легкоионизуемых примесей в паре, и возникновение плаз-
менного слоя, что существенно изменяет динамику генерации пара,
ослабляя (плазменный слой отражает падающее лазерное излучение)
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2008. № 4
51
