vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2021-66-2-202-211vestift-668Research ArticleЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕНPOWER ENGINEERING, HEAT AND MASS TRANSFERРазвитие пароплазменного облака при лазерном воздействии на образец, находящийся в жидкостиSteam and plasma bubble evolution on laser treating of a sample being in liquidВасильевС. В.VasilievS. V.

Васильев Сергей Валерьевич – кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры электротехники и электроники

ул. Ожешко, 22, 230023, Гродно, Республика Беларусь

Sergey V. Vasiliev – Ph. D. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Electrical Engineering and Electronics

22, Ozheshko Str., 230023, Grodno, Republic of Belarus

s.v.vasiliev@inbox.ruИвановА. Ю.IvanovA. Yu.

Иванов Алексей Юрьевич – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической физики и теплотехники

ул. Ожешко, 22, 230023, Гродно, Республика Беларусь

Aleksey Yu. Ivanov – D. Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Department of Theoretical Physics and Heat Engineering

22, Ozheshko Str., 230023, Grodno, Republic of Belarus

ion_ne@mail.ruКопыцкийА. В.KopytskiyA. V.

Копыцкий Андрей Витальевич – магистр естественных наук, преподаватель кафедры медицинской и биологической физики

ул. Ожешко, 22, 230023, Гродно, Республика Беларусь

Andrey V. Kopytskiy – Master of Sciences, Lecturer of the Department of Medical and Biological Physics

22, Ozheshko Str., 230023, Grodno, Republic of Belarus

Andrey_Cop@tut.byСиткевичА. Л.SitkevichA. L.

Ситкевич Анастасия Леонидовна – магистр физико-математических наук, аспирант физико-технического факультета

ул. Ожешко, 22, 230023, Гродно, Республика Беларусь

Anastasiya L. Sitkevich – Master of Physics and Mathematics, Postgraduate Student of the Faculty of Physics and Technology

22, Ozheshko Str., 230023, Grodno, Republic of Belarus

girl-physicist@mail.ruГродненский государственный университет имени Янки КупалыYanka Kupala Grodno State University202116072021662202211Copyright © Васильев С.В., Иванов А.Ю., Копыцкий А.В., Ситкевич А.Л., 20212021Васильев С.В., Иванов А.Ю., Копыцкий А.В., Ситкевич А.Л.Vasiliev S.V., Ivanov A.Y., Kopytskiy A.V., Sitkevich A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/668

Экспериментально исследован процесс формирования парогазового образования у поверхности облучаемого металла. Изучены особенности изменения формы и размеры парогазового «пузыря» на разных стадиях процесса, в том числе и после завершения лазерной обработки материала. Установлено, что при использовании из- лучения лазера ГОР-100М, работающего в режиме свободной генерации (длительность импульса – 1,2 мс, плотность потока ~ 106 Вт/см2), форма поверхности кратера, формирующегося на поверхности расположенного в воде облучаемого образца, принципиально отличается от топографии лунки, которая сформировалась в результате воздействия лазерного импульса с теми же параметрами на аналогичный образец, окруженный воздухом при нормальном давлении (105 Па). Показано, что существенное отличие формы поверхности кратера, сформировавшегося в результате воздействия лазерного импульса с одинаковыми параметрами на одинаковые образцы, окруженные воздухом и водой, определяется принципиально различным характером течения плазмы и парогазовой смеси в указанных случаях.

An object of investigation is pointed - the metal articles being in water and exposed to pulse laser treating. The purpose of research was the investigation of the processes occurring near the metal target treated by pulse laser radiation with flux density ∼106 W/cm–2. The results of the experimental investigation of the pulse laser treating of a led target being in water are described. The process of steam and gas plume generation on the surface of the irradiated metal was investigated experimentally. The features of steam and gas plume form and dimensions evolution on different stages of the process (even after completion of laser treating of the material) were investigated. It is shown that when using GOR-100M operating in free oscillating regime (pulse duration 1.2 ms, laser radiation flux density ∼106 W/cm–2), the form of a crater developed on the irradiated target surface being in water essentially differs from the topography of the crater developed on the analogical target surrounded by air at normal pressure (105 Pa). It is pointed in the conclusions that the substantial difference of the forms of crater surfaces developed as a result of processing of the identical targets being in water or air by laser pulses with the identical parameters , determines by principally different character of plasma and steam and gas mixture flow in the mentioned cases.

импульсное лазерное излучениескоростная голографическая киносъемкакратерпарогазовое образованиепродукты эрозииразличие течения парогазовой смесиpulse laser radiationfast holographic filmingcratersteam and gas plumeerosion productsdifferent steam and gas mixture flowReferencesГладуш, Г. Г. Особенности сварки металлов излучением импульсно-периодическогоNd:YAG-лазера малой мощности / Г. Г. Гладуш, A. Ф. Глова, С. В. Дробязко // Квантовая электроника. – 2006. – Т. 36, № 11. – С. 1080–1082.Gladush G. G., Glova A. F., Drobiasko S. V.Peculiarities of metals weldling by radiation of pulse-periodical Nd:YAG-laser of small power. Kvantovaya elektronika = Quantum Electronics, 2006, vol. 36, no. 11, pp. 1080–1082 (in Russian). https://doi.org/10.1070/qe2006v036n11abeh013260Лазерная прошивка сверхглубоких микронных отверстий в различных материалах при программируемом управлении параметрами лазерной генерации / Т. Т. Басиев [и др.] // Квантовая электроника. – 2007. – Т. 37, № 1. – С. 99–102.Basiev T. T., Gavrilov A. V., Osiko V. V., Smetanin S. N., Fedin A. V. Laser broaching of super-deep micron apertures in different materials on programed AAA of laser generatio parameters. Kvantovaya elektronika = Quantum Electronics, 2007, vol. 37, no. 1, pp. 99–102(in Russian). https://doi.org/10.1070/qe2007v037n01abeh013310Влияние длительности импульса на графитизацию алмаза в процессе лазерной абляции / В. В. Кононенко [и др.] // Квантовая электроника. – 2005. – Т. 35, № 3. – С. 252–256.Kononenko V. V, Kononenko T. V., Pimenov S. M., Sin’avskiy M. N., Konov V. I., Dausinger F. Pulse duration influence on diamond graphitation during laser ablation process. Kvantovaya elektronika = Quantum Electronics, 2005, vol. 35, no. 3, pp. 252–256 (in Russian). https://doi.org/10.1070/qe2005v035n03abeh002900Вейко, В. П. Лазерная аморфизация стеклокерамик: основные закономерности и новые возможности изготовления микрооптических элементов / В. П. Вейко, К. К. Киеу // Квантовая электроника. – 2007. – Т. 37, № 1. – С. 92–98.Veiko V. P., Kieu K. K. Laser amorphisation of glass-ceramics: main regularities and new possibilities of micro-optical elements production. Kvantovaya elektronika = Quantum Electronics, 2007, vol. 37, no. 1, pp. 92–98 (in Russian). https://doi.org/10.1070/qe2007v037n01abeh008992Взаимодействие лазерного излучения с металлами / А. М. Прохоров [и др.]. – М.: Наука, 1982. – 537 с.Prohorov F. M., Konov V. I., Ursu I., Mihalesku I. N. Interaction of Laser Radiation with Metals. Moscow, Nauka Publ., 1982. 537 p. (in Russian).Барихин, Б. А. Скоростная голографическая киносъемка лазерной плазмы / Б. А. Барихин, А. Ю. Иванов, В. И. Недолугов // Квантовая электроника. – 1990. – Т. 17, № 11. – С. 1477–1480.Barihin B. A., Ivanov A. Yu., Nedolugov V. I. Fast holographic filming of laser plasma. Soviet Journal of Quantum Electronics, 1990, vol. 20, no. 11, pp. 1386–1388. https://doi.org/10.1070/qe1990v020n11abeh007538Вест, Ч. Голографическая интерферометрия / Ч. Вест. – М.: Мир, 1982. – 504 с.Vest Ch. Holographic Interferometry. Moscow, Mir Publ., 1982. 504 p. (in Russian).Особенности формирования кратера на поверхности металла, облучаемого повторяющимися лазерными импульсами / Н. А. Босак [и др.] // Квантовая электроника. – 1999. – Т. 27, № 1. – С. 69–72.Bosak N. A., Vasiliev S. V., Ivanov A. Yu., Min’ko L. Ya., Nedolugov V. I., Chumakov A. N. Characteristic features of the formation of a crater on the surface of a metal irradiated with repeated laser pulses. Quantum Electronics, 1999, vol. 29, no. 4, pp. 351–354. https://doi.org/10.1070/qe1999v029n04abeh001486Spectroscopic characterization of laser ablation in liquids / A. Butsen [et al.] // VII International conference “Plasma physics and plasma technology” (Minsk, September 17–21, 2012): contributed papers: in 2 vol. – Minsk: Kovcheg, 2012. – Vol. 1. – P. 220–223.Butsen A., Burakov V., Kiris V., Tarasenko N. Spectroscopic characterization of laser ablation in liquids. VII International Conference “Plasma physics and plasma technology” (Minsk, September 17–21, 2012). Contributed papers. Volume 1. Minsk, Kovcheg Publ., 2012, pp. 220–223.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.