【摘要】：高功率激光驅動器是激光慣性約束聚變研究的重要工具,終端光學組件是高功率激光驅動器的核心光機組件之一。終端光學組件由數(shù)塊大口徑光學元件以及機械類零件組成,位于整個激光鏈路的末端,實現(xiàn)激光頻率轉換,完成激光聚焦和精確定位,提供各種極端狀態(tài)的實驗條件。光學元件表面的污染會導致其通光質量與通光強度變差甚至產生光學元件的損傷,終端光學組件內部潔凈與否直接關系到打靶實驗能否成功。實際觀測中發(fā)現(xiàn)終端光學組件內部在極短時間內就會產生大量的氣溶膠,目前針對其中油、脂等液體污染物的研究較多,而固體顆粒的成分、來源以及吸附機理等問題尚不明確,僅靠實驗手段難以解釋清楚,需要從分子層面進行研究。因此,本文采用分子動力學仿真分析了金屬顆粒的吸附機理以及激光與金屬顆粒的作用過程,并通過實驗研究了顆粒吸附力的影響因素。論文的完成對進一步提升光學元件表面潔凈質量具有重要意義。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程,從瞬時體系構象、鋁顆粒質心高度、吸附力、總體勢能等方面對吸附行為進行詳細描述,并通過平面吸附球形顆粒的理論模型驗證了仿真模擬的正確性。在此基礎上,重點分析了粗糙度對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。采用分子動力學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程。重點分析了激光與熔石英表面鋁顆粒的作用,針對不同尺寸的鋁顆粒采用了不同的分析方法,從瞬時體系構象、不同系統(tǒng)溫度、體系溫度及應力分布等方面進行研究,分析了激光與金屬顆粒作用機理,明確了氣溶膠中固體顆粒污染物的來源。利用原子力顯微鏡對顆粒吸附力的影響因素進行了研究。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。通過實驗獲得的力曲線測定了顆粒的吸附力,分析了顆粒材料和熔石英表面粗糙度對顆粒吸附力的影響。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL632.1


本文編號：2772843