Laser-metal etkileşiminde sıcaklık ve basınç değişimlerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Laser ışımasına maruz kalan bir metalde meydana gelen ısı transferi olayı ısı iletim teorisi ile açıklanır. Bir metaldeki moleküllerin hız dağılımı için Maxwell kanunu, absorbe edilen ışın akışı için enerjinin korunumu ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarakda gizli ısı ifadeleri bu karışık proble min çözülmesinde kullanılır. Böyle bir analizin neticesi aşağıdaki meka nizmalar tanımlanır. i) Dengede ısı üretimi ve ısıl yayılma ii) Sıvı yüzeyden buharlaşma iii) Eriyen sahada nükleasyon iv) Kritik nokta patlaması v) Süper ısıtılmış bir katı yüzeyden buharlaşma Denge şartları altında daha önce izah edilmemiş olan buhar ve metal ejek- siyonu mekanizması alüminyum, bakır, demir ve tungsten için tanımlanmış tır. Denge şartlarının gerçekleşmediği sıvı patlaması olayı ise durulma zamanıe esas alınarak tahmin edilmiştir.

VI SUMMARY The heating process in a metal subject to laser radiation is theore tically explored to the limit that is possible with conduction theory. Maxwell's law for the distribution of velocities of the molecules in a metal, the conservation of energy for the absorbed light flux.and the formulation of latent heat as a function of temperature are used to solve the ablation problem. The result of such an analysis indicates the following mechanisms : i) Heat production and thermal diffusion in equilibrium ii) Vaporization from a liquid surface iii) Nucleation within a molten zone iv) Critical point explosions v) Vaporization from a superheated solid surface Under equilibrium conditions of surface interaction, the division between pure vaporization and the hitherto unexplained phenomenon of liquid ejection is described graphically for aluminium, copper, iron and tungsten. Finally, relaxation times are used to predict laser performance in burst mode, where equilibrium conditions may not be reached.