激光烧蚀相关研究应用.doc

单位代码10476学号分类号TN249研究生学位论文激光在不同环境下烧蚀铝靶冲量耦合系数研究学科、专业：光学工程研究方向：激光应用申请学位类别：工学研究生申请人：郭荣基指引教师：彭玉峰专家二〇一五年五月STUDYOFTHEIMPULSECOUPLINGCOEFFICIENTINLASERABLATIONOFALUMINUMATDIFFERENTENVIRONMENTADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByGuoRongJiSupervisor：Prof.PengYufengMay，摘要高能聚焦激光和固体金属铝靶作用，通过烧蚀固体靶材产生等离子体，会使靶材料获得一定动量。在不同环境条件下，通过实验研究激光能量密度和靶材料冲量耦合系数关系，可以分析环境条件对激光烧蚀靶材冲量耦合系数影响。在气体环境和液体环境中，激光烧蚀靶材料会呈现不同规律。本文先从理论上研究了不同环境下激光和靶材作用，对空气和液体中冲击波行为进行模型分析。接着实验测量不同条件下激光烧蚀铝靶冲量耦合系数。实验测量办法为压电传感器测量，传感器为自主设计铝质探头。实验分别在气体环境和液体环境两种不同条件下进行。在气体环境下，研究内容有：（1）研究原则气压下铝靶冲量耦合系数和激光能量密度关系；（2）变化气压，测量相似能量密度下激光冲量耦合系数，研究气压对烧蚀铝靶影响；（3）变化激光能量密度、研究激光能量密度对烧蚀铝靶面半径影响。在液体环境条件下，重要研究内容有：（4）水层厚度一定期，研究激光能量密度对铝靶冲量耦合系数影响；（5）研究激光在液体中聚焦位置对铝靶冲量耦合系数影响；（6）变换不同液体介质，研究液体介质性质对铝靶冲量耦合系数影响。实验成果表白：气体环境中激光烧蚀铝靶，在变化激光能量密度时，铝靶冲量耦合系数大小会受到激光烧蚀铝靶速率及等离子冲击波压强影响，并且存在烧蚀阈值时也会影响冲量耦合系数数值。液体环境中激光烧蚀铝靶，铝靶冲量耦合系数随激光能量密度变化趋势和空气中近似，但是液体环境中冲量耦合系数要明显高于空气中。实验发当前液体水柱中，聚焦位置距离靶面越远，铝靶冲量耦合系数越小，同步靶前靶后聚焦效果不同。最后实验还发现，在一定条件下，密度大液体介质冲量耦合系数大，并且冲量耦合系数还和电离限度难易关于。核心词：环境条件；激光烧蚀；激光能量密度；铝靶冲量耦合系数ABSRTACTHighenergyimpulselaserirradiationofsolidmetaltargetcanmakethetargetgetacertainmomentum.Bystudyingtherelationshipbetweenlaserenergydensityandimpulsecouplingcoefficientoftarget，theinfluenceofenvironmentalconditionsontheimpulsecouplingcoefficientcanbeanalyzed.Laserablationoftargetcanpresentdifferentlyingasandliquid.Firstly，theinteractionbetweenlaserandtargetunderdifferentconditionswastheoreticallystudiedinthispaper，andthentheshockwavemodelingasandliquidwasanalyzed.Thentheimpulsecouplingcoefficientofaluminumtargetwasmeasured.Themeasurementofthisexperimentisbyusingpiezoelectricsensorwhichwasdesigneddependentlywiththematerialofaluminum.Experimentswereundertookseparatelyinbothgasandliquid.Inagasenvironment，theresearchcontentareasfollows：(1)Underthestandardairpressure，therelationshipbetweenlaserenergydensityandtheimpulsecouplingcoefficientofaluminumtargetwasresearched；(2)Changingairpress