近年來(lái),隨著固體激光驅(qū)動(dòng)器規(guī)模的不斷擴(kuò)大,激光裝置內(nèi)激光通量的不斷提高,高功率激光裝置內(nèi)部潔凈度問題已經(jīng)成為制約激光慣性約束核聚變發(fā)展的瓶頸問題之一。在神光-III裝置運(yùn)行過程中,打靶過后光傳輸通道內(nèi)部環(huán)境急劇惡化,顆粒污染物的沉積將導(dǎo)致光學(xué)元件在激光作用下產(chǎn)生損傷。通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜散光照射到金屬構(gòu)件表面后,金屬粒子將散射到周圍環(huán)境形成顆粒污染物,進(jìn)一步被吸附到光學(xué)元件表面。因此,從污染物的源頭進(jìn)行分析,對(duì)激光誘導(dǎo)不銹鋼構(gòu)件的損傷行為進(jìn)行研究具有十分重要的意義。研究結(jié)果可為提高高功率激光裝置的內(nèi)部潔凈度、實(shí)現(xiàn)超潔凈控制提供理論依據(jù)。本文首先采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬了污染物在單晶鐵表面的吸附過程,從瞬時(shí)體系構(gòu)象、污染物分布狀態(tài)和系統(tǒng)吸附能等角度對(duì)污染物在單晶鐵表面的吸附過程進(jìn)行分析。研究表明:基底表面微結(jié)構(gòu)對(duì)污染物吸附程度具有重要影響,污染物在不同基底微結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生不同的吸附狀態(tài)。以污染物在單晶鐵表面吸附的穩(wěn)態(tài)模型為基礎(chǔ),為后文模擬激光燒蝕污染單晶鐵材料提供所需要的物理模型。其次,本文采用基于雙溫模型的分子動(dòng)力學(xué)模擬方法對(duì)激光燒蝕單晶鐵的物理過程進(jìn)行研究,根據(jù)不同時(shí)刻單晶鐵原子的分布狀態(tài)對(duì)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同激光能量輻照相同尺度污染物損傷形貌圖

激光與單晶鐵的能量耦合模型，對(duì)超短脈沖激光燒蝕單晶鐵的物理過程進(jìn)行模擬。主要從燒蝕過程、應(yīng)力波傳輸和燒蝕閾值等幾個(gè)方面加以研究分析，從而揭示超短脈沖激光燒蝕單晶鐵的燒蝕機(jī)理。與第 4 章污染物作用下單晶鐵的激光燒蝕現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，分析激光作用下污染物對(duì)單晶鐵損傷的影響情況。（3）污染物作用下單晶鐵的激光燒蝕機(jī)理研究基于污染物在單晶鐵表面的吸附研究，建立超短脈沖激光與表面吸附污染物的單晶鐵的能量耦合模型，對(duì)超短脈沖激光燒蝕污染單晶鐵的物理過程進(jìn)行模擬。主要從燒蝕深度、熱影響區(qū)和系統(tǒng)宏觀物理量等幾個(gè)方面加以研究分析，對(duì)不同激光能量密度和不同能量加載方式下單晶鐵基體的燒蝕情況進(jìn)行分析。（4）不銹鋼表面污染物的吸附特性檢測(cè)及激光損傷實(shí)驗(yàn)對(duì)不銹鋼工件進(jìn)行液滴接觸角實(shí)驗(yàn)和 XPS 光電子能譜分析實(shí)驗(yàn)，通過液滴接觸角以及表面元素含量分別對(duì)污染物在金屬表面的吸附情況進(jìn)行定性檢測(cè)和定量分析。使用 Thales SAGA 固體激光器燒蝕不銹鋼工件，通過掃描電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡和白光干涉儀等手段對(duì)燒蝕形貌進(jìn)行檢測(cè)，分析不同激光能量密度作用下的燒蝕深度，檢測(cè)激光作用下不銹鋼工件表面污染物誘導(dǎo)產(chǎn)生的微觀缺陷。論文共分五章，各章節(jié)之間的組織結(jié)構(gòu)及主要研究?jī)?nèi)容如圖 1-6 所示：鐵基金屬材料的超短脈沖激光燒蝕機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文計(jì)算步長(zhǎng)輸出每個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)信息，進(jìn)而得到系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)信息。當(dāng)模擬體系達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，結(jié)合相各宏觀參數(shù)和輸運(yùn)性質(zhì)并進(jìn)行分析。用開源軟件 LAMMPS 進(jìn)行仿真計(jì)算，可以在 Wind運(yùn)算流程如圖 2-1 所示。該軟件沒有圖形界面，因助 VMD 和 Ovito 可視化軟件對(duì) LAMMPS 仿真結(jié)進(jìn)一步對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。輸入 運(yùn)行 輸出


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