Поверхностное испарение алюминиевой мишени в вакууме при воздействии лазерного УФ излучения в условиях образования плазмы

摘要

С помощью математического моделирования исследована динамика испарения и конденсации на поверхности металлической мишени в условиях образования плазмы в испаренном веществе под действием УФ излучения KrF-лазера с длиной волны 1 = 0.248 мкм, интенсивностью G{sub}0 = 2 × 10{sup}8 - 10{sup}9 Вт/см{sup}2 и длительностью импульса τ = 20 нс. Используется нестационарная двумерная математическая модель, включающая в себя: для конденсированной среды -уравнение теплопроводности с граничным условием Стефана и дополнительными кинетическими условиями на испаряющейся поверхности, а для пара - уравнения радиационной газовой динамики и переноса лазерного излучения, дополненные табличными значениями параметров уравнений состояния и коэффициентов поглощения. Установлено, что процесс испарения УФ излучением мишени в вакууме происходит в течение всего лазерного импульса и разделяется на две характерные стадии: испарение со скоростью звука в начальный период и дозвуковое испарение после образования плазмы. На стадии дозвукового испарения одна часть лазерного излучения проходит сквозь плазму и поглощается поверхностью мишени, а другая - поглощается в узком плазменном слое вблизи поверхности, создавая высокое давление, существенно замедляющее вынос пара. После окончания импульса часть испаренного вещества конденсируется на поверхности, как в области испарения, так и на некотором расстоянии от нее, вследствие бокового расширения плазменного облака.