Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο<br />
Στη µελέτη [73] έχει αναπτυχθεί ένα θεωρητικό µοντέλο βασισµένο στην Μ∆, αποσκοπώντας<br />
στην προσοµοίωση της φωτοαποδόµησης µεταλλικών υλικών µε Femtosecond Laser. Τα<br />
µεταλλικά υλικά που εξετάσθηκαν περιλαµβάνουν Al, Ni και Fe για διάρκεια ακτινοβόλησης<br />
0.1, 0.5 και 5 ps, µε µήκη κύµατος ακτινοβολίας στα 248 και 800 nm. Οι εντάσεις Laser που<br />
εξετάστηκαν ξεκινούν από το όριο της φωτοαποδόµησης έως τα 0.5 J/cm 2 . Στις εντάσεις<br />
κοντά στο όριο τις αποδόµησης η αποµάκρυνση του υλικού οφείλεται στις θερµο-ελαστικές<br />
τάσεις που προκαλούνται λόγο της ταχείας θέρµανσης. Το αποδοµηµένο υλικό αποτελείται<br />
από µεγάλα συσσωµατώµατα. Η αύξηση της έντασης οδηγεί σε υπερθέρµανση του όγκου<br />
που ακτινοβολείται και διαδοχικά σε εκρηκτική αλλαγή φάσης. Αυτό συνεπάγεται την<br />
αποσύνθεση του αποδοµηµένου υλικού σε σταγονίδια υγρής µορφής και αποµονωµένα<br />
σωµατίδια. Σε βραχέα µήκη κύµατος (248 nm) η διαδικασία εκτίναξης υλικού έχει πιο βίαια<br />
µορφή από ότι σε ακτινοβολία µήκους 800 nm. Επίσης το αποδοµηµένο υλικό διαλύεται<br />
γρηγορότερα και εµπεριέχει µικρότερα συσσωµατώµατα στο τέλος της προσοµοίωσης. Στην<br />
περίπτωση του Al, το οποίο έχει περίπου δυο φορές µικρότερη ενέργεια συνοχής από το Ni, η<br />
διάλυση του υλικού ξεκινάει γρηγορότερα και το νέφος πλάσµατος περιέχει κυρίως<br />
µικρότερα συσσωµατώµατα. Παρατηρείται καλή συµφωνία µεταξύ των αποτελεσµάτων της<br />
προσοµοίωσης και πειραµατικών, όσον αφορά το βάθος αποδόµησης και το όριο αυτής.<br />
Σχήµα 2.14: Το βάθος αποδόµησης ως συνάρτηση της πυκνότητας ενέργειας του<br />
Laser για Al και Ni. Τα πειραµατικά αποτελέσµατα για το Al είναι για µήκος<br />
κύµατος ακτινοβολίας λ=800nm και διαρκείς τp=0.1 ps, ενώ για το Ni λ=248nm και<br />
τp=0.5 ps [73].<br />
Στο µοντέλο έχει χρησιµοποιηθεί ο αλγόριθµος Verlet για την ολοκλήρωση των εξισώσεων<br />
κίνησης και η αλληλεπίδραση των σωµατιδίων περιγράφεται από την έκφραση δυναµικού<br />
κατά MPF. Περιοδικές συνοριακές συνθήκες έχουν εφαρµοσθεί στις x και y διαστάσεις του<br />
45
Change language