文档介绍：设计:李波激光与物质相互作用朱海红武汉光电国家实验室激光部 Tel:027-87544774,********** Email:******@. Laser- Matter Interaction 1 设计:李波回忆等离子体及特性?带电粒子+中性粒子?准中性?集体行为,最小尺度为德拜长度?等离子体振荡: langmuir 波 2 1/ 2 0 ( ) epe n e m ????Saha 方程:热平衡下,气压、温度和电离势的关系 2 设计:李波回忆激光等离子体的产生机理?热驱动:高功率激光作用于金属表面,产生蒸汽、蒸汽易电离、自由电子吸收激光、进一步电离—高功率+金属?光电离:1个或者数个短波长激光光子被环境气体中的原子吸收,由于光子能量大于电离势—单光子: 紫外;多光子:波长小于 1?m ?电子崩或级联电离:环境气体中的自由电子吸收激光能量,运动速度加快发生非弹性碰撞,产生电子崩,电子密度呈指数增长--- 环境气体+长波激光。混合机制:竞争及耦合 3 设计:李波等离子体点燃时间什么时候产生等离子体? 1、袁钢等人(1988) 归纳了国外的大量实验数据, 提出了激光等离子体点燃的经验判据是: 2 36 .02/13/210 ) .0(????tP只与激光本身有关(光强、波长、脉冲宽度) 与靶表面特性无关?? m st cm WP??: : /: 24 设计:李波等离子体点燃时间?什么时候产生等离子体? ])([)1( 0 00n VLTTcdtPA?????2、假设激光气化开始时间作为点燃时间。可见等离子体点燃时间在 ns量级 ),. /( /400 ,2767 ????AKgJc gJLKT t n V对于纯铝, ns tm d cm W P ns tm d cm W ,/10 100 ,/10 : 0 290 0 270??????时, 时, 若?? 5 设计:李波等离子体点燃时间?什么时候产生等离子体? 31810 ?? cm n eK T6500 ? 3、从Saha 方程出发,从电子密度变化来考虑,通常认为达到下述条件就是等离子体点燃时间。视频 1 精确地写出等离子体点燃阈值的统一公式似乎是不可能视频 2 6 设计:李波高功率激光作用时熔深并不随激光功率增加正比增加,功率增加到一定程度,熔深增加缓慢 7 设计:李波高功率激光作用时等离子体屏蔽激光辐照蒸汽吸收激光蒸汽电离等离子体等离子体膨胀等离子体吸收激光到达靶面能量减少传播、吸收、散射、折射 8 设计:李波§: 激光与等离子体相互作用 1、常铁强等,激光等离子体相互作用与激光聚变,湖南科学出版社, 1991 2、陆建等,激光与材料相互作用物理学,***出版社, 1996 3、左铁钏,高强铝合金的激光焊接, 2002 4、Shalom Eliezer ,The Interaction of High-Power Lasers with Plasmas ,Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia ,2002 9 设计:李波激光与等离子体相互作用?质量如何,能量都用来干什么了---- 传到哪儿去了? 激光应用?有多少激光能量会被靶等离子体吸收--靶吸收了多少激光能量? ----- 能不能传,传多少核聚变希望能量传给热电子而不是超热电子核聚变和激发 X射线希望能量被等离子体吸收;而激光焊接则不希望激光能量被等离子体吸收 10