Электрофизические и теплофизические процессы и явления при лазерном воздействии на твердые диэлектрики (13.04.2009)

Автор: Савинцев Алексей Петрович

10. Разрушение поверхности полиметилметакрилата за счет лазерно-индуцированного теплового пробоя (пиролиза) начинается при поверхностной плотности средней мощности лазерного излучения порядка 10 кВт/см2.

Сканирование сфокусированного излучения по объему полиметилметакрилата дает канал термодеструкции диаметром порядка размера перетяжки лазерного пучка.

11. Для поверхностной плотности средней мощности лазерного излучения порядка 3.3 кВт/см2 и поверхностной плотности импульсной мощности излучения порядка 60 МВт/см2 в объеме полиметилметакрилата может возникать устойчивая тепловая линза, наблюдаемая визуально после прекращения лазерного облучения.

В области визуализированной тепловой линзы регистрируется трек лучевого разрушения, который, зарождаясь в фокусе линзы, далее двигается к ней.

12. Порог многоимпульсного пробоя полиметилметакрилата лазерными импульсами длительностью 20 нс в области 33 ( 3 мкм достигается при критической напряженности поля 270 ( 40 кВ/см.

Важную роль в достижении порогов пробоя полиметилметакрилата играют тепловые линзы в объеме и линзоподобные образования на поверхности, которые создают дополнительную концентрацию излучения лазера.

13. Сравнение теоретических расчетов сужения запрещенной зоны на поверхности ионных диэлектриков за счет поверхностных состояний с вычислениями по экспериментальным данным показывает, что они хорошо согласуются для иодида калия, не совсем согласуются для хлорида натрия и плохо согласуются для хлорида калия.

14. В случае лазерного пробоя поверхности у хлорида калия может возникать состояние с отрицательной поверхностной энергией, а у хлорида натрия и иодида калия – нет. Это подтверждается экспериментом, в котором порог лучевого пробоя поверхности хлорида калия высокого качества оказался выше порога пробоя объема; тогда как у хлорида натрия и иодида калия пороги лазерного пробоя поверхности ниже, чем в объеме.

15. Во время ультракороткого подвода энергии к поверхности классические теплофизические процессы не успевают развиваться, поскольку наблюдаемые явления очень скоротечны.

Тонкий слой вещества (расплава) удаляется фемтосекундным лазерным импульсом за счет абляции, оставляя на поверхности пятно повреждения (кратер).

16. Критическая напряженность поля оптического повреждения лазерными импульсами длительностью 80 фс поверхности грани (100) составляет для хлорида натрия 76 МВ/см, хлорида калия – 64 МВ/см, иодида калия – 80 ( 10 МВ/см.

Порог оптического повреждения грани (110) хлорида натрия лазерными импульсами длительностью 80 фс в 1.5-2 раза выше, чем порог повреждения грани (100).

17. Оценка абляционных давлений для ионных кристаллов, облучаемых фемтосекундными лазерными импульсами, дает величину 1.5-2 Мбар. Для таких давлений допустимо рассматривать возможность фазового перехода диэлектрик-металл и ультрабыстрого нагрева среды за счет интенсивного поглощения излучения ”металлическим“ зародышем, возникающим вследствие скачкообразного схлопывания запрещенной зоны диэлектрика в сильных лазерных полях.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Савинцев А.П. Воздействие излучения активной среды на органические диэлектрики // Известия вузов. Физика. 2001. Т. 44. № 7. С. 57-61.

Савинцев А.П., Созаев В.А., Шидов Х.Т. Изучение структуры алмазоподобных пленок на кремнии с использованием лазерного микроскопа // Письма в журнал технической физики. 2001. Т. 27. № 19. С. 49-52.

Савинцев А.П. Влияние лазерного облучения на состояние органических диэлектриков // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2001. № 4. С. 85-87.

Савинцев А.П., Темроков А.И. Влияние лазерного облучения на диэлектрические потери и проницаемость органических диэлектриков // Физика и химия обработки материалов. 2002. № 2. С. 9-11.

Савинцев А.П., Темроков А.И. О поверхностных состояниях окислов бария и магния // Журнал технической физики. 2002. Т. 72. Вып. 4. С. 126-127.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Связь между давлением металлизации и предельной оптической прочностью диэлектриков // Известия РАН. Серия физическая. 2002. Т. 66. № 6. С. 815-818.

Савинцев А.П., Темроков А.И. Воздействие импульсно-периодического лазерного излучения на поливинилхлорид // Теплофизика высоких температур. 2002. Т. 40. № 4. С. 558-562.

Савинцев А.П., Темроков А.И. Влияние неполяризованного лазерного излучения на органические диэлектрики // Химия высоких энергий. 2002. Т. 36. № 5. С. 381-385.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. О возможной связи между оптическим пробоем и “металлизацией” предельно чистых прозрачных диэлектриков // Доклады РАН. 2003. Т. 388. № 1. С. 41-45.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Особенности поверхностного пробоя прозрачных диэлектриков // Поверхность. 2004. № 2. С. 53-57.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. О возможности смены знака поверхностной энергии ионных диэлектриков при высоких давлениях // Доклады РАН. 2005. Т. 404. № 3. С. 333-335.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Учет искажений поверхностной области кристалла при исследовании полиморфных превращений в наноразмерных кристаллах // Доклады РАН. 2006. Т. 411. № 6. С. 762-765.

Савинцев А.П. Оптическое повреждение поверхности хлоридов натрия и калия фемтосекундными лазерными импульсами // Письма в журнал технической физики. 2008. Т. 34. Вып. 3. С. 66-69.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Об аномальном поведении поверхностных характеристик некоторых ионных кристаллов при высоких давлениях // Доклады РАН. 2008. Т. 419. № 2. С. 179-183.

Савинцев А.П., Темроков А.И. Спектроскопия поверхностных состояний и контактного плавления // Физика экстремальных состояний вещества-2001: Сборник статей / Под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2001.

С. 122-124.

Савинцев А.П., Созаев В.А., Шидов Х.Т. Изучение микроструктуры алмазоподобных пленок на кремнии методом лазерной проекционной микроскопии // Труды 12 Международного симпозиума “Тонкие пленки в электронике”, Харьков, 2001. С. 151-152.

Савинцев А.П., Темроков А.И. Действие лазерного облучения на температурные зависимости диэлектрических потерь и проницаемости фторопласта и полиэтилена // Физика экстремальных состояний вещества-2002: Сборник статей / Под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2002. С. 140-142.

Савинцев А.П., Темроков А.И. Действие интенсивных потоков энергии на органические диэлектрики // Физика экстремальных состояний вещества-2002: Сборник статей под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2002. С. 145-146.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Фазовый переход “диэлектрик-металл” на поверхности кристалла в интенсивных электромагнитных полях // Труды Международного симпозиума ОМА-2002. Ч. 1. Ростов н/Д, 2002. С. 129-133.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Об одном из механизмов поверхностного лучевого пробоя прозрачных ионных кристаллов // Физика экстремальных состояний вещества-2003: Сборник статей / Под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2003. С. 25-27.

Савинцев А.П., Темроков А.И. Воздействие мощных импульсов медного лазера на ПММА // Физика экстремальных состояний вещества-2003: Сборник статей / Под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2003. С. 27-29.

Савинцев А.П. Действие поляризованного лазерного излучения на ПММА // Физика экстремальных состояний вещества-2003: Сборник статей / Под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2003. С. 29-30.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. О состоянии конденсированного вещества с отрицательной поверхностной энергией // Труды Международного симпозиума ОМА-2003. Ростов н/Д, 2003. С. 148-151.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Поверхностные характеристики наноразмерных кристаллических объектов // Физика экстремальных состояний вещества-2004: Сборник статей / Под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2004. С. 38-40.

Карпенко С.В., Савинцев А.П., Темроков А.И. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение полиморфных модификаций щелочно-галоидных кристаллов // Физика экстремальных состояний вещества-2004: Сборник статей / Под ред. акад. В.Е. Фортова и др. Черноголовка, 2004. С. 40-42.


загрузка...