ЛУЧЕВАЯ ПРОЧНОСТЬ


ЛУЧЕВАЯ ПРОЧНОСТЬ
ЛУЧЕВАЯ ПРОЧНОСТЬ

       
способность твёрдой прозрачной среды сопротивляться необратимому изменению её оптич. параметров и сохранять свою целостность при воздействии мощного оптического излучения (напр., излучения лазера). Л. п. численно характеризуется плотностью мощности потока оптич. излучения, начиная с к-рого в объёме в-ва или на его поверхности наступают необратимые изменения, обусловленные выделением энергии за счёт линейного (остаточного) или нелинейного поглощения светового потока. В реальных оптич. средах механизм нелинейного поглощения светового потока обычно связан с тепловой неустойчивостью, к-рая возникает благодаря наличию в объёме линейно или нелинейно поглощающих субмикронных неоднородностей. Рост поглощения в окружающей микронеоднородность матрице связан с её нагревом неоднородностью. При этом в материалах с малой шириной запрещённой зоны увеличивается концентрация свободных эл-нов, а в широкозонных диэлектриках происходит термич. разложение в-ва. Распространяющаяся по в-ву волна поглощения, инициированная неоднородностью, приводит к быстрому росту размеров поглощающего дефекта до критич. величины, при к-рой возникают макроскопич. трещины. Тепловая неустойчивость реальных оптич. сред в широких световых пучках возникает при энергетич. освещённости в пределах 106— 107 Вт/см2 для импульсов длительностью больше 10-5 с. С уменьшением длительности импульса Л. п. возрастает вследствие нестационарности нагрева неоднородностей. Л. п. резко увеличивается при уменьшении размеров облучаемой области вследствие уменьшения вероятности попадания в световой пучок поглощающей неоднородности. При диаметрах светового пятна больше 1 мм Л. п. выходит на пост. уровень. Присутствие дефектов размером больше микрона снижает Л. п. на один-два порядка.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ЛУЧЕВАЯ ПРОЧНОСТЬ

- способность среди или элемента силовой оптики сопротивляться необратимому изменению оптич. параметров и сохранять свою целостность при воздействии мощного оптич. излучения (напр., излучения лазера). Л. п. при многократном воздействии часто наз. лучевой стойкостью. Л. п. определяет верх. значение предела работоспособности элемента силовой оптики. Понятие Л. п. возникло одновременно с появлением мощных твердотельных лазеров, фокусировка излучения к-рых в объём или на поверхность среды приводила к её оптическому пробою. Л. п. численно характеризуется порогом разрушения (порогом пробоя) q х - плотностью потока оптич. Излучения, начиная с к-рой в объёме вещества или на его поверхности наступают необратимые изменения в результате выделения энергии за счёт линейного (остаточного) или нелинейного поглощения светового потока, обусловленного многофотонным поглощением, ударной ионизацией или возникновением тепловой неустойчивости. Первые два механизма реализуются в прозрачных средах, лишённых любого вида поглощающих неоднородностей, а также при микронных размерах фокальных пятен или предельно малых длительностях импульсов излучения. При этом Л. п. достигает очень больших значений ~1010-1013 Вт/см 2. При значит. размерах облучаемой области оптич. пробой обусловлен тепловой неустойчивостью среды, содержащей линейно или нелинейно поглощающие неоднородности (ПН) субмикронных размеров. Рост поглощения в окружающей микронеоднородность матрице связан с её нагревом ПН. При этом в материалах с малой шириной запрещённой зоны увеличивается концентрация свободных электронов, а в широкозонных диэлектриках происходит термич. разложение вещества. Распространяющаяся по веществу волна поглощения, инициированная неоднородностью, приводит к быстрому росту размеров поглощающего дефекта до критич. величины, при к-рой образуются макроскопич. трещины. Тепловая неустойчивость в реальных оптич. средах в широких световых пучках возникает при энергетич. освещённости в пределах 106-107 Вт/см 2 для импульсов длительностью больше 10-5 с. С уменьшением длительности импульса Л. п. возрастает вследствие нестационарности нагрева неоднородностей. Л. п. резко увеличивается при уменьшении размеров облучаемой области из-за уменьшения вероятности попадания ПН в световой пучок (рис. 1). При диаметрах светового пятна больше 1 мм Л. п. обычно выходит на пост. уровень. В любых режимах воздействия лазерного излучения на среду Л. п. зависит от энергии связи ширины запрещённой зоны) кристаллов и степени связности полимерного каркаса стёкол (рис. 2). Порог разрушения среды с температурной зависимостью коэф. поглощения вида 2556-1.jpg определяется по ф-ле

2556-2.jpg

где R - размер неоднородности, 2556-3.jpg - поглоща-тельная способность неоднородности, 2556-4.jpg- теплопроводность матрицы, T х - характерная для конкретного материала темп-pa. Так, напр., для полупроводников, прозрачных в ИК-области спектра,2556-8.jpg , а Т* равна половине ширины запрещённой зоны, выраженной в градусах. Для диэлектриков, прозрачных в видимой области, 2556-9.jpgи Т* - формальные параметры, описывающие температурный рост поглощения за счёт термич. разложения материала. Измеренные значения Tx и 2556-10.jpg для нек-рых материалов приведены в таблице. Разрушение материалов, содержащих поглощающие технол. дефекты микронных размеров, не связано со стадией тепловой неустойчивости, а обусловлено возникновением трещин за счёт термона-пряжений в окрестности дефекта. Л. п. таких материалов составляет 103-106 Вт/см 2. Поскольку Л. п. зависит от размера ПН, она перестаёт быть определ. величиной, если в среде содержатся ПН разного размера, и характеризуется вероятностью пробоя в данных условиях (рис. 3). Для матем. описания пробоя в этом случае используют статистич. методы. Л. п. элементов силовой оптики из металлов также ограничивается присутствием ПН, инициирующих локальное плавление и испарение поверхности. С наличием неоднородности часто связано возбуждение поверхностных электромагнитных волн и локализованных плазмонов, вследствие чего падает коэффициент отражения металла и резко возрастает скорость нагрева поверхности.

2555-124.jpg

Рис. 1. Изменение порога пробоя поверхности стекла К8 в зависимости от размеров облучаемого пятна d при трёх длительностях импульса неодимового лазера.

2556-5.jpg

Рис. 2. Относительный порог разрушения щёлочно-галоидных кристаллов и стёкол в зависимости от энергии связи U кристаллической решётки и степени связности крем-некислородного каркаса f: а - импульс длительностью 30 пкс, d=6,6 MKM, фокусировка в объём; б - импульс длительностью 2556-6.jpg с, d=300 MKM, фокусировка в объём (1) и импульс длительностью 2556-7.jpg, d=300 мкм, фокусировка на поверхность (2).

2556-12.jpg

Рис. 3. Вероятность оптического пробоя поверхности стекла К8 в зависимости от плотности светового потока при различных площадях пятен S: 1 -S=l,8 мм 2; 2 -7,3 мм 2; 3 -30 мм 2; 4- 120 (130) мм 2.


Стекло К 8

Плавленый кварц

Двуокись титана

т х, к

38*103

72*103

14,5*103

2556-11.jpg , см -1

1010

4*1011

3*107

Температурный интервал, °С

1500 - 1700

2400-2600

1200-1800


Лит.: Данилейко Ю. К. и др., Поверхностное разрушение кристаллов, рубина лазерным излучением, "ЖЭТФ", 1970, т. 58, с. 31; Алешин И. В. и др., Оптический пробой прозрачных сред, содержащих микронеоднородности, "ЖЭТФ", 1976, т. 70, с. 1214; Либенеон М. Н., Плазменно-химическая модель оптического пробоя прозрачных диэлектриков, "Письма в ЖТФ", 1977, т. 3, с. 446; Бессараб А. В. и др., Статистические закономерности поверхностного разрушения оптического стекла под действием широких пучков лазерного излучения, "Квантовая электроника", 1977, т. 4, № 2, с. 328; Глебов Л. Б. и др., Новые представления о собственном оптическом пробое прозрачных диэлектриков, "ДАН СССР", 1986, т. 287, №5, с. 1114.

Я. А. Имас.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ЛУЧЕВАЯ ПРОЧНОСТЬ" в других словарях:

  • ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ — оптич. приборы для обнаружения, анализа, получения и преобразования поляризованного оптического излучения (света), а также для разл. исследований и измерений, основанных на явлении поляризации света. Простейшие устройства для получения и… …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛЯРОИД — (поляризационный светофильтр), один из осн. типов оптич. линейных поляризаторов; представляет собой тонкую поляризац. плёнку, заклеенную для защиты от механич. повреждений и действия влаги между двумя прозрачными пластинками (плёнками). Плёнки П …   Физическая энциклопедия

  • ЛАЗЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — в ва, используемые в качестве активных сред лазеров. Осн. Л. м. диэлектрич. кристаллы и стекла, полупроводниковые кристаллы, газы, неорг. жидкости и р ры красителей. Диэлектрич. кристаллы и стекла активные среды твердотельных лазеров. Излучение в …   Химическая энциклопедия

  • Технология авиастроения — область технологии машиностроения, включающая процессы, методы, способы и технические средства изготовления изделий авиационной техники. В начальный период развития авиационной техники Т. а. располагала ограниченными средствами, которые… …   Энциклопедия техники

  • ГОСТ 20412-75: Лампы генераторные, модуляторные и регулирующие. Термины и определения — Терминология ГОСТ 20412 75: Лампы генераторные, модуляторные и регулирующие. Термины и определения оригинал документа: 34. Бак водяного (жидкостного) охлаждения анода генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы Анодный бак Устройство,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Кинескоп — О телепрограмме см. Кинескоп (телепередача). П …   Википедия

  • Сварка — Сварщик за работой Сварка  это технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями изделия при их нагреве (местном или общем), и/или …   Википедия

  • Сварка —         технологический процесс соединения твёрдых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых частей. С. получают изделия из металла и… …   Большая советская энциклопедия

  • Переломы костей — Перелом кости Внешний вид и соответствующее рентгеновское изображение перелома МКБ 10 T14.2 МКБ 9 …   Википедия

  • Перелом кости — Внешний вид и соответствующее рентгеновское изображение перелома …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.