【摘要】：高功率激光驅(qū)動(dòng)器是激光慣性約束聚變研究的重要工具,終端光學(xué)組件是高功率激光驅(qū)動(dòng)器的核心光機(jī)組件之一。終端光學(xué)組件由數(shù)塊大口徑光學(xué)元件以及機(jī)械類零件組成,位于整個(gè)激光鏈路的末端,實(shí)現(xiàn)激光頻率轉(zhuǎn)換,完成激光聚焦和精確定位,提供各種極端狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)條件。光學(xué)元件表面的污染會(huì)導(dǎo)致其通光質(zhì)量與通光強(qiáng)度變差甚至產(chǎn)生光學(xué)元件的損傷,終端光學(xué)組件內(nèi)部潔凈與否直接關(guān)系到打靶實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒�。�?shí)際觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)終端光學(xué)組件內(nèi)部在極短時(shí)間內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量的氣溶膠,目前針對(duì)其中油、脂等液體污染物的研究較多,而固體顆粒的成分、來(lái)源以及吸附機(jī)理等問(wèn)題尚不明確,僅靠實(shí)驗(yàn)手段難以解釋清楚,需要從分子層面進(jìn)行研究。因此,本文采用分子動(dòng)力學(xué)仿真分析了金屬顆粒的吸附機(jī)理以及激光與金屬顆粒的作用過(guò)程,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了顆粒吸附力的影響因素。論文的完成對(duì)進(jìn)一步提升光學(xué)元件表面潔凈質(zhì)量具有重要意義。本文建立了熔石英分子模型,模擬了金屬鋁在熔石英表面的吸附過(guò)程,從瞬時(shí)體系構(gòu)象、鋁顆粒質(zhì)心高度、吸附力、總體勢(shì)能等方面對(duì)吸附行為進(jìn)行詳細(xì)描述,并通過(guò)平面吸附球形顆粒的理論模型驗(yàn)證了仿真模擬的正確性。在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了粗糙度對(duì)熔石英表面吸附特性的影響,給出了三種具有代表性的吸附模型,提出了熔石英表面“疏顆粒性”的概念。采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬了金屬鋁顆粒與熔石英光滑表面的作用以及鋁顆粒在有缺陷的熔石英表面的吸附過(guò)程。重點(diǎn)分析了激光與熔石英表面鋁顆粒的作用,針對(duì)不同尺寸的鋁顆粒采用了不同的分析方法,從瞬時(shí)體系構(gòu)象、不同系統(tǒng)溫度、體系溫度及應(yīng)力分布等方面進(jìn)行研究,分析了激光與金屬顆粒作用機(jī)理,明確了氣溶膠中固體顆粒污染物的來(lái)源。利用原子力顯微鏡對(duì)顆粒吸附力的影響因素進(jìn)行了研究。研究中,按照修飾探針的制作流程,制備了原子力顯微鏡小球探針。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的力曲線測(cè)定了顆粒的吸附力,分析了顆粒材料和熔石英表面粗糙度對(duì)顆粒吸附力的影響。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL632.1


本文編號(hào)：2772843