zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2342Research ArticleСтатьиДинамика процессов при воздействии лазерного излучения на металлический образец, расположенный в водеDynamics of Processes under the Influence of Laser Radiation on a Metallic Sample Located in WaterВасильевС. В.VasilievS. V.

Гродно

Grodno

СиткевичА. Л.SitkevichA. L.

Гродно

Grodno

rotkevich_al@grsu.byШуленковаВ. А.ShulenkovaV. A.

Минск

Minsk

Гродненский государственный университет имени Янки КупалыБеларусьYanka Kupala State University of GrodnoBelarusИнститут физики НАН БеларусиБеларусьB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus202610092026933340348Copyright © Васильев С.В., Ситкевич А.Л., Шуленкова В.А., 20262026Васильев С.В., Ситкевич А.Л., Шуленкова В.А.Vasiliev S.V., Sitkevich A.L., Shulenkova V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2342

   Экспериментально исследовано формирование парогазового образования у поверхности металла, находящегося в жидкости, при воздействии излучения лазера ГОР-100М, работающего в режиме свободной генерации (длительность импульса 1.2 мс, плотность потока ~106 Вт/см2). Изучены особенности изменения формы и размера приповерхностного образования на разных стадиях процесса, в том числе после завершения лазерной обработки материала. По предложенной методике проведены расчеты температуры и давления внутри парогазовой смеси. Установлено, что существенное отличие формы поверхности кратера, сформировавшегося в результате воздействия лазерного импульса с одинаковыми параметрами на одинаковые образцы, окруженные воздухом и водой, определяется принципиально различным характером течения плазмы и парогазовой смеси в указанных случаях. Показано, что при воздействии лазерных импульсов миллисекундной длительности на металлические образцы, расположенные в воде, возможно получение наночастиц и наноструктур.

   The generation of vapor-gas formation at the surface of metal immersed in liquid under the influence of radiation from GOR-100M laser operating in free generation mode (pulse duration 1.2 ms, flux density ~106 W/cm2) was experimentally investigated. The features of changes in the shape and size of the near-surface formation at different stages of the process, including those after the completion of laser treatment of the material, were studied. Calculations of the temperature and pressure inside the vapor-gas blend were performed according to the proposed methodology. It was established that the significant difference in the shape of the crater surface formed in the result of the impact of a laser pulse with identical parameters on identical samples surrounded by air and water is determined by the fundamentally different nature of the flow of plasma and vapor-gas blend in these cases. It has been shown that when millisecond laser pulses are applied to metal samples located in water, it is possible to obtain nanoparticles and nanostructures.

импульсное лазерное излучениескоростная голографическая киносъемкакратерпарогазовое образованиеpulsed laser radiationhigh-speed holographic filmingcratervapor-gas formationРабота не получила внешнего финансированияThe work did not receive external funding.ReferencesГ. Г. Гладуш, А. Ф. Глова, С. В. Дробязко. Квант. электрон., 36, № 11 (2006) 1080—1082Г. Г. Гладуш, А. Ф. Глова, С. В. Дробязко. Квант. электрон., 36, № 11 (2006) 1080—1082Т. Т. Басиев, А. В. Гаврилов, В. В. Осико, С. Н. Сметанин, А. В. Федин. Квант. электрон., 37, № 1 (2007) 99—102Т. Т. Басиев, А. В. Гаврилов, В. В. Осико, С. Н. Сметанин, А. В. Федин. Квант. электрон., 37, № 1 (2007) 99—102В. В. Кононенко, Т. В. Кононенко, С. М. Пименов, М. Н. Синявский, В. И. Конов, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 35, № 3 (2005) 252—256В. В. Кононенко, Т. В. Кононенко, С. М. Пименов, М. Н. Синявский, В. И. Конов, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 35, № 3 (2005) 252—256В. П. Вейко, К. К. Киеу. Квант. электрон., 37, № 1 (2007) 92—98В. П. Вейко, К. К. Киеу. Квант. электрон., 37, № 1 (2007) 92—98А. М. Прохоров, В. И. Конов. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1982) 25—250А. М. Прохоров, В. И. Конов. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1982) 25—250С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко. Действие излучений большой мощности на металлы, Москва, Наука (1970) 18—112С. И. Анисимов, Я. А. Имас, Г. С. Романов, Ю. В. Ходыко. Действие излучений большой мощности на металлы, Москва, Наука (1970) 18—112А. А. Веденов, Г. Г. Гладуш. Физические процессы при лазерной обработке металлов, Москва, Энергоатомиздат (1985) 10—80А. А. Веденов, Г. Г. Гладуш. Физические процессы при лазерной обработке металлов, Москва, Энергоатомиздат (1985) 10—80А. М. Прохоров, В. И. Конов, И. Урсу, И. Н. Михалеску. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1982) 30—160А. М. Прохоров, В. И. Конов, И. Урсу, И. Н. Михалеску. Взаимодействие лазерного излучения с металлами, Москва, Наука (1982) 30—160Дж. Рэди. Промышленное применение лазеров, Москва, Мир (1981) 25—100Дж. Рэди. Промышленное применение лазеров, Москва, Мир (1981) 25—100Р. В. Арутюнян, В. Ю. Баранов, Л. А. Большов, Д. Д. Малюта, А. Ю. Себрант. Воздействие лазерного излучения на материалы, Москва, Наука (1989) 50—180Р. В. Арутюнян, В. Ю. Баранов, Л. А. Большов, Д. Д. Малюта, А. Ю. Себрант. Воздействие лазерного излучения на материалы, Москва, Наука (1989) 50—180T. Hoult. Industrial Laser Solutions (2015) 23—26T. Hoult. Industrial Laser Solutions (2015) 23—26G. W. Yang. Progress Mater. Sci., 52, N 4 (2007) 648—698G. W. Yang. Progress Mater. Sci., 52, N 4 (2007) 648—698N. G. Semaltianos. Critic. Rev. Solid State Mater. Sci., 35, N 4 (2010) 105—124N. G. Semaltianos. Critic. Rev. Solid State Mater. Sci., 35, N 4 (2010) 105—124B. N. Chichkov, C. Momma, S. Nolte, F. von Alvensleben, A. Tünnermann. Appl. Phys. A, 63 (1996) 109—115B. N. Chichkov, C. Momma, S. Nolte, F. von Alvensleben, A. Tünnermann. Appl. Phys. A, 63 (1996) 109—115A. V. Kabashin. Laser Phys., 19, N 5 (2009) 1136—1141A. V. Kabashin. Laser Phys., 19, N 5 (2009) 1136—1141D. Bauerle. Appl. Phys. A, 101 (2010) 447—459D. Bauerle. Appl. Phys. A, 101 (2010) 447—459S. Barcikowski, F. Devesa, K. Moldenhauer. J. Nanoparticle Res., 11 (2009) 1883—1893S. Barcikowski, F. Devesa, K. Moldenhauer. J. Nanoparticle Res., 11 (2009) 1883—1893П. А. Иващенко, Ю. А. Калинин, Б. И. Морозов. Измерение параметров лазеров, Москва, Изд-во стандартов (1982)П. А. Иващенко, Ю. А. Калинин, Б. И. Морозов. Измерение параметров лазеров, Москва, Изд-во стандартов (1982)Н. А. Босак, С. В. Васильев, А. Ю. Иванов, Л. Я. Минько, В. И. Недолугов, А. Н. Чумаков. Квант. электрон., 27, № 1 (1999) 69—72Н. А. Босак, С. В. Васильев, А. Ю. Иванов, Л. Я. Минько, В. И. Недолугов, А. Н. Чумаков. Квант. электрон., 27, № 1 (1999) 69—72A. Butsen, V. Burakov, V. Kiris, N. Tarasenko. Contr. Papers “Plasma Physics and Plasma Technology”, 17—21 September 2012, Minsk, Kovcheg (2012) 220—223A. Butsen, V. Burakov, V. Kiris, N. Tarasenko. Contr. Papers “Plasma Physics and Plasma Technology”, 17—21 September 2012, Minsk, Kovcheg (2012) 220—223Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теоретическая физика, Москва, Наука (1986)Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теоретическая физика, Москва, Наука (1986)Д. А. Лабунцов. Физические основы энергетики. Избранные труды по теплообмену, гидродинамике, термодинамике, Москва, МЭИ (2000)Д. А. Лабунцов. Физические основы энергетики. Избранные труды по теплообмену, гидродинамике, термодинамике, Москва, МЭИ (2000)Н. Б. Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, Москва, Наука (1972) 45—47Н. Б. Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, Москва, Наука (1972) 45—47База данных по теплофизическим свойствам жидкометаллических теплоносителей перспективных ядерных реакторов, https://gsssd-rosatom.mephi.ru/DB-tp-01/Cs.phpБаза данных по теплофизическим свойствам жидкометаллических теплоносителей перспективных ядерных реакторов, https://gsssd-rosatom.mephi.ru/DB-tp-01/Cs.phpL. Berthe, A. Sollier, P. Peyre, R. Fabbro, E. Bartnicki. J. Phys. D: Appl. Phys., 33, N 17 (2000) 2142—2145L. Berthe, A. Sollier, P. Peyre, R. Fabbro, E. Bartnicki. J. Phys. D: Appl. Phys., 33, N 17 (2000) 2142—2145P. Peyre, L. Berthe, R. Fabbro, A. Sollier. J. Phys. D: Appl. Phys., 33, N 5 (2000) 498—504P. Peyre, L. Berthe, R. Fabbro, A. Sollier. J. Phys. D: Appl. Phys., 33, N 5 (2000) 498—504

The authors declare that there are no conflicts of interest present.