Исследование светоэрозионных оптических разрядов. I. Исследование импульсных светоэрозионных оптических разрядов в радиально ограниченных каналах
Опубликовано: 19.11.2013
Авторы: Локтионов Е.Ю., Протасов Ю.С., Протасов Ю.Ю.
Опубликовано в выпуске: #10(22)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-10-1039
Раздел: Машиностроение | Рубрика: Плазменные технологии
Радиальные ограничения области воздействия при лазерной абляции создаются как естественным образом (при сверлении глубоких отверстий), так и искусственно, преимущественно для увеличения эффективности генерации импульса отдачи или интенсивности коротковолнового излучения. В статье приводятся результаты экспериментального исследования динамики и макроструктуры оптических разрядов с аблирующей стенкой (время возбуждения τ ~ 10-8 с) в квадратном канале, как в атмосферных, так и вакуумных условиях.
Литература
[1] Голуб В.В., Баженова Т.В. Импульсные сверхзвуковые струйные течения. Москва, Наука, 2008, 279 с.
[2] Brajdic M., Hermans M., Horn A., Kelbassa I. In situ measurement of plasma and shock wave properties inside laser-drilled metal holes. Measurement Science and Technology, 2008, vol. 19, no. 10, p. 105703
[3] Watanabe K., Sasoh A. Impulse Generation Using 300-J Class Laser with Confinement Geometries in Air. Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, 2005, vol. 48, no. 159, pp. 49-52
[4] Salvador I.I. Static and hypersonic experimental analysis of impulse generation in air-breathing laser-thermal propulsion. Dis. ... Ph.D. Troy, 2010, 200 p.
[5] Katsurayma H., Komurasaki K., Arakawa Y. Pulse-Laser Powered Orbital Launcher. Duarte F.J., ed. Laser Pulse Phenomena and Applications. InTech, 2010, pp. 3-18
[6] Yeates P., Kennedy E.T. Plasma dynamics of a confined extreme ultraviolet light source. Physics of Plasmas, 2010, vol. 17, no. 9, p. 093104-8
[7] Theobald W., Ovchinnikov V., Ivancic S., Eichman B., Nilson P.M., Delettrez J.A., Yan R., Li G., Marshall F.J., Meyerhofer D.D., Myatt J.F., Ren C., Sangster T.C., Stoeckl C., Zuegel J.D., Van Woerkom L., Freeman R.R., Akli K.U., Giraldez E., Stephens R.B. High-intensity laser-plasma interaction with wedge-shaped-cavity targets. Physics of Plasmas, 2010, vol. 17, no. 10, p. 103101-7
[8] Yeates P., Kennedy E.T. Spectroscopic, imaging, and probe diagnostics of laser plasma plumes expanding between confining surfaces. Journal of Applied Physics, 2010, vol. 108, no. 9, p. 093306-12
[9] Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Шулепов М.А., Любченко Ф.Н., Феденев А.В. Исследование влияния лазерной абляции на формирование механического импульса плазмы капиллярного разряда. Письма в ЖТФ, 2009, т. 35, № 3, с. 53-59
[10] Sasoh A. In-tube rocket propulsion using repetitive laser pulses. Journal of Thermal Science, 2011, vol. 20, no. 3, pp. 201-204
[11] Kleine H., Vo Le C., Takehara K., Etoh T. Time-resolved visualization of shock-vortex systems emitted from an open shock tube. Journal of Visualization, 2010, vol. 13, no. 1, pp. 33-40
[12] Ushio M., Komurasaki K., Kawamura K., Arakawa Y. Effect of laser supported detonation wave confinement on termination conditions. Shock Waves, 2008, vol. 18, no. 1, pp. 35-39
[13] Zeng X., Mao S.S., Liu C., Mao X., Greif R., Russo R.E. Plasma diagnostics during laser ablation in a cavity. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2003, vol. 58, no. 5, pp. 867-877
[14] Zeng X., Mao X., Mao S.S., Wen S.-B., Greif R., Russo R.E. Laser-induced shockwave propagation from ablation in a cavity. Applied Physics Letters, 2006, vol. 88, no. 6, p. 061502
[15] Katsurayama H., Komurasaki K., Hirooka Y., Mori K., Arakawa Y. Numerical Analyses of Exhaust and Refill Processes of a Laser Pulse Jet. Journal of Propulsion and Power, 2008, vol. 24, no. 5, pp. 999-1006
[16] Mori K., Komurasaki K., Arakawa Y. Nozzle Scale Optimum for the Impulse Generation in a Laser Pulsejet. Journal of Spacecraft and Rockets, 2004, vol. 41, no. 5, pp. 887-889
[17] Hirooka Y., Katsurayama H., Mori K., Inoue C., Komurasaki K., Arakawa Y. Nozzle Performance of a RP Laser Thruster. 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. 20-23/07/2003. Huntsville, AIAA, 2003, p. AIAA-2003-4429
[18] Протасов Ю.Ю. Лазерно-плазменный инжектор. Приборы и техника эксперимента, 2003, № 2, с. 60-64
[19] Ageev V.P., Barchukov A.I., Bunkin F.V., Gorbunov A.A., Hudyakov V.M., Konov V.I., Korobeinikov V.P., Putyatin B.V. Some characteristics of the laser multi-pulse explosive type jet thruster. Acta Astronautica, 1981, vol. 8, no. 5-6, pp. 625-641
[20] Булгакова Н.М. Исследование динамики и механизмов лазерной абляции в режимах милли-, нано- и фемтосекундных импульсов. Дис. ... д-ра физ.-мат. наук. Новосибирск, 2002, 388 с.
[21] Zhou Y., Tao S., Wu B. Backward growth of plasma induced by long nanosecond laser pulse ablation. Applied Physics Letters, 2011, vol. 99, no. 5, p. 051106
[22] Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. Москва, Наука, 1977, 440 с.
[23] Hauer M., Funk D.J., Lippert T., Wokaun A. Time resolved study of the laser ablation induced shockwave. Thin Solid Films, 2004, vol. 453-454, pp. 584-588
[24] Sinko J. Vaporization and shock wave dynamics for impulse generation in laser propulsion. Dis. ... Ph.D. Hunstsville, 2008, 249 p.
[25] Локтионов Е.Ю., Протасов Ю.Ю. Исследование динамики и макроструктуры лазерно-индуцированных оптических разрядов с аблирующей стенкой. Инженерная физика, 2010, № 8, с. 13-23
[26] Локтионов Е.Ю., Овчинников А.В., Протасов Ю.Ю., Ситников Д.С. Исследование газодинамических процессов фемтосекундного оптического разряда с аблирующей полимерной стенкой в атмосферных и вакуумных условиях. Теплофизика высоких температур, 2011, т. 49, № 3, с. 415-425
[27] Yoh J.J., Lee H., Choi J., Lee K.-c., Kim K.-h. Ablation-induced explosion of metal using a high-power Nd:YAG laser. Journal of Applied Physics, 2008, vol. 103, no. 4, p. 043511-6
[28] Zeng X., Mao X.L., Greif R., Russo R.E. Experimental investigation of ablation efficiency and plasma expansion during femtosecond and nanosecond laser ablation of silicon. Applied Physics A: Materials Science & Processing, 2005, vol. 80, no. 2, pp. 237-241
[29] Yoh J.J., Gojani A.B. Metal and polymer melt jet formation by the high-power laser ablation. Applied Surface Science, 2010, vol. 256, no. 8, pp. 2423-2427
[30] Ben-Eliahu Y., Haas Y., Welner S. Laser Initiation of the Decomposition of Energetic Polymers: Shock Wave Formation. The Journal of Physical Chemistry, 1995, vol. 99, no. 16, pp. 6010-6018