Численное моделирование лазерной абляции материалов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе проведено численное моделирование лазерной абляции материала под действием ультракоротких лазерных импульсов. Тепловой механизм лазерной абляции описывается в рамках одномерного нестационарного уравнения теплопроводности в системе координат, связанной с движущимся фронтом испарения. Действие лазера учитывается через функции источника в уравнении теплопроводности, задавая координатную и временную зависимости источника лазера. Для заданной дозы облучения образца получены профили температуры образца при разных временах, динамике перемещения границы образца из-за испарения, скорости перемещения этой границы и температуры образца на движущейся границе. Получены зависимость максимума температуры на поверхности образца и толщины слоя абляции от дозы излучения падающего лазерного импульса. Численные расчеты проведены с применением метода конечных разностей. Полученные результаты согласуются с результатами работ других исследователей.

Об авторах

И. В. Амирханов

Объединённый институт ядерных исследований

Автор, ответственный за переписку.
Email: camir@jinr.ru

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Head of Sector “Scientific Division of Computational Physics”. Laboratory of Information Technologies

ул. Жолио-Кюри, д. 6, Дубна, Московская область, 141980, Россия

Н. Р. Саркер

Объединённый институт ядерных исследований

Email: sarker@jinr.ru

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher “Scientific Division of Computational Physics”. Laboratory of Information Technologies

ул. Жолио-Кюри, д. 6, Дубна, Московская область, 141980, Россия

И. Сархадов

Объединённый институт ядерных исследований

Email: ibrohim@jinr.ru

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher “Scientific Division of Computational Physics”. Laboratory of Information Technologies

ул. Жолио-Кюри, д. 6, Дубна, Московская область, 141980, Россия

Список литературы

  1. L. A. Zakharov and N. M. Bulgakov, “Numerical simulation of laser ablation of metals and polymers when exposed to pulses of infrared radiation: the effect of the initial temperature of the sample [Chislennoe modelirovanie lazernoj ablyacii metallov i polimerov pri vozdejstvii impul’sami infrakrasnogo izlucheniya: vliyanie nachal’noj temperatury obrazca],” Vestnik NGU. Seriya: Fizika, vol. 5, no. 1, pp. 39-47, 2010, in Russian.
  2. S. I. Anisimov and B. S. Lukyanchuk, “Selected problems of laser ablation theory,” Phys. Usp., no. 45, pp. 293-324, 2002. DOI: 10.1070/ PU2002v045n03ABEH000966.
  3. V. P. Veiko, M. N. Libenson, G. G. Chervyakov, and E. B. Yakovlev, Interaction of Laser Radiation with Matter. Power Optics [Vzaimodeistvie lazernogo izlucheniya s veshchestvom. Silovaya optika]. Moscow: Fizmatlit, 2008, in Russian.
  4. M. P. Allen and D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids. Walton Street, Oxford OX2 6DP: Clarendon Press, 1991.
  5. Z. H. Jin, P. Gumbsch, K. Lu, and E. Ma, “Melting mechanisms at the limit of superheating,” Physical Review Letters, vol. 87, no. 5, p. 055 703, Jul. 2001. doi: 10.1103/PhysRevLett.87.055703.
  6. F. F. Abraham and J. Q. Broughton, “Pulsed melting of silicon (111) and (100) surfaces simulated by molecular dynamics,” Physical Review Letters, vol. 56, no. 7, pp. 734-737, 1986. doi: 10.1103/PhysRevLett.56.734.
  7. L. V. Zhigilei and B. J. Garrison, “Pressure waves in microscopic simulations of laser ablation,” Materials Research Society Symposium - Proceedings, vol. 538, pp. 491-496, 1999.
  8. J. I. Etcheverry and M. Mesaros, “Molecular dynamics simulation of the production of acoustic waves by pulsed laser irradiation,” Physical Review B, vol. 60, no. 13, pp. 9430-9434, 1999. doi: 10.1103/PhysRevB. 60.9430.
  9. L. V. Zhigilei and B. J. Garrison, “Microscopic mechanisms of laser ablation of organic solids in the thermal and stress confinement irradiation regimes,” Journal of Applied Physics, vol. 88, no. 3, pp. 1281-1298, 2000. doi: 10.1063/1.373816.
  10. I. V. Amirkhanov, N. R. Sarker, and I. Sarkhadov, “Numerical simulation of laser ablation of materials,” in Proceedings of the 10th International Conference “Information and Telecommunication Technologies and Mathematical Modeling of High-Tech Systems” (ITTMM-2020), Moscow, in Russian, 2020, pp. 237-239.
  11. I. V. Amirkhanov, E. V. Zemlyanaya, I. V. Puzynin, T. P. Puzynina, and I. Sarhadov, On the influence of the source shape in the model of phase transitions in metals irradiated with pulsed ion beams [O vliyanii formy istochnika v modeli fazovyh perekhodov v metallah, obluchaemyh impul’snymi puchkami ionov]. Dubna: JINR Communication P11-200278, 2002, p. 18, in Russian.
  12. A. A. Samarskiy, The theory of difference schemes [Teoriya raznostnyh skhem], Russian. Moscow: Nauka, 1983, pp. 258-276, in Russian.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».