Исследование светоэрозионных оптических разрядов…
5
В течение первых микросекунд (τ ~ 1…4 мкс) после воздействия
на шлиренграммах регистрируются несколько следующих друг за
другом ударных волн (рис. 4,
б
–
д
). Взаимное расположение фронта
паров и внешней ударной волны свидетельствует о том, что после-
дующие ударноволновые фронты образуются в светоэрозионных па-
рах, т. е. уже после лазерного воздействия генерируются несколько
волн испарения с поверхности мишени, что описано теоретически в
[20], но скрыто от наблюдателя при воздействии наносекундных им-
пульсов лазерного излучения на плоскую неограниченную мишень.
Отражение внутренних ударных волн от внешней ограничивает осе-
вую компоненту скорости разлета паров. Аналогично отражение от
стенок канала ограничивает ее радиальную составляющую. Рекомби-
национное свечение светоэрозионных паров регистрируется на шли-
ренграммах до τ ~ 1 мкс после лазерного воздействия.
Динамика паров и при наличии радиального ограничения, и при
его отсутствии для заданного соотношения диаметра канала и пятна
фокусировки излучения мало отличается в первые микросекунды по-
сле лазерного воздействия (рис. 4,
а
–
г
). Однако после отражения
ударной волны от стенок канала возникают существенные различия,
связанные со схлопыванием отраженных «хвостов» ударноволновых
фронтов (рис. 5), приводящим к гомогенизации и выталкиванию впе-
ред части облака паров мишени, что хорошо иллюстрируется тене-
граммами на рис. 6, и к равномерному заполнению канала остатками
паров мишени в отличие от имеющего четкие границы факела, обра-
зующегося на свободной поверхности.
Динамика паров (CH
2
O)
n
-мишени с радиальным ограничением
потока в канале существенно отличается от случая плоской про-
странственно неограниченной мишени: через τ ~ 50 мкс осевая со-
ставляющая скорости расширения паров меняет знак, что приводит к
растеканию паров вдоль поверхности мишени (модель этого явления
кратко рассмотрена в [21]), однако наличие радиального ограничения
канала препятствует этому процессу, в результате чего регистрирует-
ся вихревое движение паров у стенок канала, при этом вблизи оси
потока пары продолжают двигаться по направлению к мишени, при-
водя к образованию своего рода провала. Пары регистрируются в
приповерхностной зоне аблирующей мишени вплоть до τ ~ 3 мс.
Анализ параметров ударноволнового фронта (давления
P
УВ
и тем-
пературы
T
УВ
) и эффективности преобразования энергии воздействую-
щего лазерного излучения в энергию ударной волны η
УВ
выполнен на
основе теории Седова — Тэйлора для сильного взрыва [22]:
1 2
2 2
2
,
s
E R
t
