激光烧蚀靶材分析

郭瑞平+姚宏林

摘 要：该文研究了激光烧蚀过程中靶材的温度分布情况、物质反冲情况和运动变形情况，给出了靶材三维温度场分布的数学计算模型，用有限元方法对模型进行了分析，求得了模型简化后的计算结果。对烧蚀过程中喷溅物质反冲引起的冲量进行了描述，并对受到等离子体冲击波作用后靶材的运动与变形情况进行了分析，所得结果揭示了激光烧蚀过程中的一些规律和现象。

关键词：激光烧蚀 等离子体冲击波 靶材运动与变形

中图分类号：O241.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0195-03

Abstract： Numerical simulation of three-dimensional temperature field and the impulse caused by vaporization of a target which is ablated by high energy laser is investigated. Using kinematics method， the motion and deformation are analyzed for plasma impulse wave. These show some interesting results on laser ablation.

Key Words： Laser ablation；Plasma impulse wave；The motion and deformation of a target

高能激光辐照靶材表面产生的质量迁移现象称为激光烧蚀，靶材在烧蚀过程中表面发生气化现象，并有物质喷出，喷溅物继续吸收激光能量后可进一步发生电离，形成等离子体。因此，在激光烧蚀过程中涉及到温度场的变化，以及喷溅蒸汽、等离子体、冲击波等动力学过程的相互耦合，比简单的激光热效应更为复杂。

该文对温度场的计算和喷射物质的反冲引起的冲量进行了论述，给出了简化情形下温度分布的计算结果，并对等离子体冲击波引起的靶材運动与变形进行了分析。

4 结论

激光辐照引起靶材物质的气化和烧蚀，喷溅气体或等离子体的喷溅膨胀施加给靶材表面形成反冲压力及冲量，使得靶材发生运动与形变。激光的烧蚀压力以及与靶材的冲量耦合研究有许多重要的应用，如清除空间碎片、驱动空间物质和光子火箭探索等，因此关于这方面的研究意义重大。

以上我们只是介绍了激光烧蚀靶材的基本情况，计算结果也是初步的，但这些结论对深入研究激光烧蚀问题具有一定的参考作用。

参考文献

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