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脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用

蔡颂 陈根余 周聪 周枫林 李光

脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用

蔡颂, 陈根余, 周聪, 周枫林, 李光
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  • 分析了脉冲激光烧蚀材料等离子体等温膨胀阶段的物理特性,建立了脉冲激光烧蚀材料等离子体压力三维方程与动力学模型.应用所建模型,数值分析了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体相关特性,得到等离子体的反冲压力最大值870 Pa出现在约25 ns后,距离砂轮表面距离约0.05 mm处.相关条件下开展脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮试验,采用高速相机观测烧蚀砂轮过程中的飞溅现象;采用光栅光谱仪测量等离子体空间发射光谱,计算了等离子体电子温度、电子密度以及反冲压力.实验表明脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体反冲压力可以不计,同时也验证了气体方程与动力学模型的正确性和可行性,对脉冲光纤激光烧蚀工艺优化具有启示意义.
      通信作者: 周枫林, happy9918@sina.com;liguanguw@126.com ; 李光, happy9918@sina.com;liguanguw@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51375161,11602082)和国家科技重大专项(批准号:2012ZX04003101)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-24
  • 修回日期:  2017-05-03
  • 刊出日期:  2017-07-05

脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51375161,11602082)和国家科技重大专项(批准号:2012ZX04003101)资助的课题.

摘要: 分析了脉冲激光烧蚀材料等离子体等温膨胀阶段的物理特性,建立了脉冲激光烧蚀材料等离子体压力三维方程与动力学模型.应用所建模型,数值分析了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体相关特性,得到等离子体的反冲压力最大值870 Pa出现在约25 ns后,距离砂轮表面距离约0.05 mm处.相关条件下开展脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮试验,采用高速相机观测烧蚀砂轮过程中的飞溅现象;采用光栅光谱仪测量等离子体空间发射光谱,计算了等离子体电子温度、电子密度以及反冲压力.实验表明脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体反冲压力可以不计,同时也验证了气体方程与动力学模型的正确性和可行性,对脉冲光纤激光烧蚀工艺优化具有启示意义.

English Abstract

参考文献 (16)

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