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)。

鋁膜的多尺度時間動力學(xué)，基本動力學(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，在不同時間尺度下，用低注量的紫外飛秒激光脈沖探測。它們對應(yīng)的關(guān)鍵動態(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、不同時間尺度上存在于薄膜中的體積能量密度對不同耗散過程的影響、散裂和相爆炸溫度、它們的開始時間，測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，以及它們在沸騰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