О верификации методов определения импульса отдачи в микронаноньютоновом диапазоне при лазерной абляции твердотельных мишеней - page 10

В.И. Захаров, Е.Ю. Локтионов, Ю.С. Протасов, Ю.Ю. Протасов
10
схемы VISAR [26, 71, 72], с помощью которой регистрируются свето-
индуцированные колебания поверхности мишени. Отличительными
особенностями этой схемы являются широкий диапазон регистрируе-
мых величин одиночных импульсов
I
M
~ 10
–9
…10
–3
Н
с, практически не
требующий перестройки системы, и высокое временнóе разрешение
Δτ ~ 10
–8
c. К недостаткам же относится сложность точного определе-
ния доли энергии, рассеиваемой в процессе колебаний, особенно при
многократном воздействии на мишень, изменяющем ее механические
свойства. При воздействии в атмосферных условиях значительный
вклад в формирование импульса отдачи дают ударные волны, возника-
ющие вследствие разлета абляционного газоплазменного потока. Оцен-
ки показывают, что удельный механический импульс отдачи в случае
плоской мишени может достигать
I
М
~ (4…6)
10
–3
Н
с, что значительно
больше, чем аналогичный показатель для абляционных потоков в чи-
стом виде. Фоторегистрационные методы, в отличие от всех остальных,
позволяют оценить характеристики ударных волн (скорость, давление
на фронте, энергию источника, импульс отдачи) с позиции теории силь-
ного взрыва [73].
Для определения механического импульса отдачи скоростные
измерения должны быть дополнены измерениями массового расхода
вещества мишени, что с учетом чувствительности аналитических ве-
сов (Δ
m
~ 10
–4
г, в отдельных случаях Δ
m
~ 10
–7
г) требует осредне-
ния массового расхода по результатам нескольких (часто более 100)
воздействий. Массовый расход вещества аблирующей мишени может
быть также определен по данным механической [74] или оптической
[75] профилометрии, электронной микроскопии [76] области воздей-
ствия с разрешением Δ
m
~ 10
–8
г и гравиметрии [77]. Чаще всего для
измерения массового расхода используются ex situ методы, что весь-
ма неудобно для исследования процессов в глубоком вакууме, так
как требуется длительное время на откачку экспериментальной каме-
ры после ее разгерметизации. Чтобы избежать таких неудобств,
необходимо использовать либо гравиметрические кварцевые датчи-
ки, требующие сложной абсолютной калибровки и имеющие ограни-
чение как по максимальному накопленному массовому расходу, так и
по массе мишени, либо интерференционные методы [70] (для диф-
фузно-отражающих, шероховатых поверхностей — спекл-
интерферометрию [78]).
Для анализа доли рассеянной в объеме мишени энергии исполь-
зуются как контактные методы (калориметрия [79]), так и бескон-
тактные (радиометрия [80], пирометрия [81]), а для оценки доли по-
глощенной энергии — спектрофотометрия.
Результаты сравнительного анализа рабочего диапазона, чувстви-
тельности, временного разрешения и инструментальной сложности
1,2,3,4,5,6,7,8,9 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,...22
Powered by FlippingBook