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题目:高强度激光照射下固体光声效应的初步研究

关键词:光声效应,高强度激光,固体,极大值,极小值

  摘要

在高强度激光照射下,固体表面会产生蒸发、形成等离子体,并在固体中激发声波。这种光声效应可以对各种材料的结构及其参量进行无损测量评价。这种无损参量评价在宽频带、高空间分辨率、快速扫描参量、良好的方向性及非接触检测等方面都具有明显的优势,因此在有关研究和工业生产中有着广泛的实际应用。然而,由于高强度激光与固态物质相互作用的复杂性,在高强度激光照射下固体中激发声波的机理还有待进一步探讨。本文初步研究了在高强度激光照射下,固体中所激发的光声信号的下述情况,为光声检测技术的改进和完善提供了一定的理论依据。 在前人研究的基础上,本文提出了一种光声信号产生的模型:当激光辐射在不透明的固体表面上被吸收时,固体表面下的一个薄层内产生了热,表面的温度升高。当热传导不能使足够的热量流很快进入固体内层时,固体表面及表面附近一薄层的温度将很快升高,直至产生蒸发、形成等离子体。当被蒸发的物质以一定速度离开固体表面时,它具有一定的 动量,因此被蒸发的武周会对固体表面施加一个反冲压力。在这个压力的作用下,固体中会激发一个脉冲声波。为了证实这种声波激发模型的合理性,文中根据入射激光功率密度的大小,分低温过程和高温过程讨论了固体表面所受到的反冲压力的大小,并推导了这个反冲压力的作用下光声信号的表达式。其中,低温过程对应于被蒸发的 物质中,主要包含中性粒子;高温个性化对应于被蒸发的物质中,主要包含等离子体。