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脉冲激光与物质相互作用的动力学效应研究

目录

内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.4研究方法与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

脉冲激光与物质相互作用的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.1脉冲激光的特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1.1脉冲宽度与能量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.1.2光谱特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.1.3空间分布．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2物质的电子结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.3激光与物质相互作用的物理机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

2.3.1光致电离．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

2.3.2光致等离子体形成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.3.3光致熔化与蒸发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.3.4光致击穿．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

脉冲激光与物质相互作用过程的数值模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.1数值模拟方法选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

3.2模型建立与求解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

3.2.1控制方程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

3.2.2边界条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

3.2.3数值算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

3.3模拟结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.3.1温度场演化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.3.2等离子体特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

3.3.3应力波传播．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

脉冲激光与物质相互作用实验研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

4.1实验装置搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

4.1.1激光系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

4.1.2测量系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

4.2实验方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

4.3实验结果与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

4.3.1温度测量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68

4.3.2等离子体光谱．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

4.3.3表面形貌变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72

脉冲激光与物质相互作用的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73

5.1激光加工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．