长脉冲激光辐照LY一12铝靶烧蚀表面的后退速度.PDF

άÆÕ×ÊѶ 第3卷第l斟 强 激 光 与 粒 子 束 vo】3，N 1991年 2H HIGH POW ER LASER AND PARTICLE BEAM S Feb．，199 长脉冲激光辐照 LY一12铝靶 烧蚀表面的后退速度 张 可 星 (西南流体物理研究所) 摘 要 用烧穿靶法测最 自由振荡长脉冲l06,urn会聚激光束烧蚀LY 12铝台盘靶时 间，用电子微量天平．盘相显激仪，收集器等测量激光烧蚀铝靶材参量Am和h的技术，给 出激光束烧蚀铝靶 的烧蚀表面后退速度和烧蚀速度 的结果 当烧蚀靶材的擞光通量 ， lO～i0W ／cm 时，烧蚀表面后退速度为 0．5～3．8m／s，烧蚀速度为 l～8g／s 关键词 烧穿靶法 饶蚀表面后退速度 烧蚀速度 一 、 引 言 激光与物质的相互作用和强激光引起的破坏效应，是人们极为重视和广泛研究的课题 激光对材料的破坏机理，与激光脉冲持续时间、波长、能量流量、光强能量，脉冲尖峰结构、 材料热物理性质等密切相关 对不透明固态金属，通量等于或低于 105W ／cm2的长脉冲激光， 熔融烧蚀 占主导：通量在 10W ／cm 范 围内，液汽化喷溅 冲刷机 制 占主导：通量达 lOW ／cm 、脉冲持续时间大干 100,~s时，汽化机制 占主导。这种热烧蚀破坏机制，把材料 烧蚀成坑或烧穿成孔，物理过程可用相转变模型描述…。实验研究方法是测量热烧蚀率 ，有 效烧蚀热 (能比系数 )，烧蚀表面后退速度，烧蚀速度，汽化波阵面速度，透明波阵面速度 等参量，以及它们与烧蚀激光能量、能流密度，通量等的关系。 实验研究激光烧蚀材料速度，在解决了视量【激光烧蚀靶材质量 Am，烧蚀澡度 h等后的 关键问题，是测量激光束烧蚀材料的时间。它可用激光束截断技术和纹影方法等得到激光烧 蚀靶材的时间，但这些方法的技术复杂，投资大、设备 多、困难大。本文介绍的烧穿靶法， 是测量激光烧蚀靶材时间的实用 ，可靠的一一种简便方法。它不但可用来研究烧蚀表面后退速 度和烧蚀速度，而且还可用来研究激光烧蚀靶材的汽化波阵面速度 表面反射系数 R等参 数以及靶蒸汽、等离子体对入射激光束的吸收，即 “屏蔽 效应 二■…、测…量原～理和I…实验 1．烧蚀表面后退速度测量原理 激光脉冲持续时间f烧穿靶材的时间记为 f，烧穿靶材的能量为 △ ，则 ff= T— T (1a) AE =E—E (1b) 990年 5月 17日收到束稿 I990年 6 月25=Il收到改稿 άÆÕ×ÊѶ ! 璺 堂 垄 兰垫 ± 查 兰 童 式 中T是烧穿靶后的激光脉冲持续时间，丘是透过烧穿靶后的激光能量 设 Am，、h，分别是 与 t对应的烧蚀质量 烧蚀厚度，则激光烧蚀靶材的后退速度和烧蚀速度定义为 ： 烧蚀表面后退速度 。=^／t，=hi／(T—T) (2a) 烧蚀速度帆：Am，／t=Am ／(T—T) (2b) 为了研究这些烧蚀参量与激光能量 E、通量 ， 烧蚀时间 等的关系