前端飛秒激光加熱、熔化和燒蝕鋁薄膜的多尺度注量依賴動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)主要方法

單發(fā)注量相關(guān)的均勻紅外飛秒激光在玻璃襯底上泵浦鋁薄膜。

光學(xué)紅外泵/紫外探針顯微鏡，光學(xué)輪廓術(shù)。

鋁膜的多尺度時(shí)間動(dòng)力學(xué)，基本動(dòng)力學(xué)和能量參數(shù)。

摘要

利用單紅外飛秒激光脈沖在不同的局域注量下均勻地泵浦光學(xué)厚度的熱薄鋁膜，產(chǎn)生電子激發(fā)、電子晶格能量轉(zhuǎn)移、熔化、熱膨脹、燒蝕層裂和超臨界流體力學(xué)膨脹，在不同時(shí)間尺度下，用低注量的紫外飛秒激光脈沖探測(cè)。它們對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響依賴性-峰值電子溫度、內(nèi)部熔體溫度和壓力、不同時(shí)間尺度上存在于薄膜中的體積能量密度對(duì)不同耗散過程的影響、散裂和相爆炸溫度、它們的開始時(shí)間，測(cè)量了鋁的升空速度和彈坑深度。這些依賴關(guān)系表明薄膜中的層裂和相爆炸分別在亞納秒和皮秒量級(jí)，以及它們?cè)诜序v和臨界溫度附近的發(fā)生。揭示了主要從激光輻射中吸收并隨后沉積到電子和離子子系統(tǒng)中的能量密度大小的差異，并且這種差異與迅速的電荷發(fā)射、降低峰值瞬態(tài)電子溫度和熔融材料的蒸發(fā)表面冷卻有關(guān)。

圖形摘要