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粒径对激光驱动颗粒溅射动力学特征的影响
文献摘要：
激光脉冲辐照材料靶面产生的等离子体的演化过程会对靶面施加一脉冲式冲击压.当被辐照的靶材为离散颗粒堆积物时,激光冲击压在靶面能够驱动颗粒发生溅射现象.本文选用中值直径分别为84,109,184,234μm且具有窄粒径分布的干燥石英砂堆积形成离散颗粒靶,并采用波长为1064 nm的Nd:YAG纳秒激光脉冲与其相互作用产生的冲击压驱动石英颗粒发生溅射,同时通过高速摄像机记录溅射过程,研究了粒径对激光驱动颗粒溅射动力学特征的影响.通过分析高速影像发现,激光驱动的颗粒溅射在时间尺度上可以分为两个特征明显的过程,即持续百微秒垂直于靶面方向的快速早期溅射过程和持续几十毫秒扇形颗粒帘结构的慢速后期溅射过程.前者对应的颗粒出射动能呈现出了随粒径的增加而增大的趋势,后者对应的沿径向扩张的帘底直径D随时间t的演化规律遵循点源模型的描述:D(t)=αtβ,系数α的拟合值随粒径的增加而减小,幂指数β的拟合值却呈现出了随粒径增加而增大的趋势.通过细致考虑粒径依赖的颗粒在气流中的冲量耦合效率,以及粒径依赖的激光与颗粒靶相互作用产生的等离子体特征,对以上实验观察给予了合理的解释.本研究加深了人们对激光驱动颗粒溅射机理的认识.
文献关键词：
激光烧蚀;颗粒材料;颗粒溅射;颗粒粒径
中图分类号：
作者姓名：
周毛吉;李亚举;钱东斌;叶晓燕;林平;马新文
作者机构：
中国科学院近代物理研究所, 兰州 730000;先进能源科学与技术广东省实验室, 惠州 516000;中国科学院大学, 北京 100049;兰州大学, 兰州 730000
文献出处：
引用格式：
[1]周毛吉;李亚举;钱东斌;叶晓燕;林平;马新文-.粒径对激光驱动颗粒溅射动力学特征的影响)[J].物理学报,2022(14):319-325
A类：
颗粒溅射,冲量耦合
B类：
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AB值：
0.310787
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