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      如何降低激光切割加工的熱量?
      - 2020-02-13-

      南京激光切割加工燒蝕形成材料蒸氣和噴濺物的噴射,其反沖壓力引起向材料內部傳播的應力波。高功率激光束可引起靶材中十分短促的強沖擊波,造成靶材內部的損傷和斷裂,是目前應變率較高的實驗加載手段。

      激光切割加工燒蝕形成材料蒸氣和噴濺物的噴射,其反沖壓力引起向材料內部傳播的應力波。高功率激光束可引起靶材中十分短促的強沖擊波,造成靶材內部的損傷和斷裂,是目前應變率較高的實驗加載手段。高功率激光照射下,介質表面處蒸氣或其前沿環境氣體發生電離形成等離子體。在被吸收的激光能量支持下,等離子體溫度密度升高,電離度提高與吸收增強相互促進,形成依靠熱傳導或者輻射流體動力學壓縮機制、并迎著入射光路傳播的等離子體區或陣面。

      環境氣體中這兩種機制的激光吸收波分別稱為激光維持的燃燒波和爆轟波。等離子體區離開介質表面不遠時,其熱輻射有可能增強激光與介質的熱耦合,距離遠時則轉變為屏蔽作用。激光切割加工在很強激光照射下,材料蒸氣完全成為等離子體,激光物質相互作用反映在激光與等離子體中靜電波及離子聲波的各種耦合散射現象。溫度還不十分高的等離子體對激光部分透明,通過自調整機制維持近于不變的光學厚度。

      激光切割加工溫度很高的等離子體對激光又變成透明,人射激光直接作用于發生共振吸收等反常機制的臨界密度面形成以很高速度和壓力向靶材內部傳播的激光驅動的爆燃波。激光脈沖很短、功率很高時臨界面前介質中形成很窄的以電子熱傳導機制主導的輻射熱波區,該區很快成為高溫高壓高密度等離子體再推動很強的輻射沖擊波向介質內傳播。這些效應使得固體靶材處于高溫高壓狀態,可用于研究材料的超高壓物態方程和沖擊壓縮性能,也是激光聚變研究中輻射驅動內爆動力學的重要物理基礎。


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