ИСТИНА

Разработана физическая модель, создан гибридный вычислительный код и проведены эксперименты по трансформации подповерхностного объема мишени лазерным воздействием на примере технически чистого титана [1-3]. Изучена модификация кристаллической структуры в объеме подповерхностного слоя. Обнаружено, что у поверхности на глубине в мишень 1-10 микрон внутри пятна лазерной фокусировки имеет место сильнейшее изменение исходной крупнокристаллической структуры. Исходная структура представляла собой кристаллиты размерами 30-35 мкм. То есть в объеме слоя преобразования мишень была эквивалентна монокристаллу, поскольку толщина трансформированного слоя меньше исходного размера кристаллита. Трансформация заключалась в появлении слоя нанокристаллитов толщиной около 1 мкм. Под этим слоем залегает слой толщиной 5-10 мкм, в котором концентрация дислокаций плавно убывает от очень высоких значений до умеренных. У границы поля дислокаций с слоем нанокристаллитов сформированы дислокационные ячейки. Нанокристаллиты имеют необычную форму. Они сильно вытянуты не только в направлении градиента температуры, то есть по нормали к границе, но и перпендикулярно к этому направлению. Использовался TiS лазер с длительностью импульса 0.1 пс (10-13 с). Размер фокального пятна на поверхности около ста микрон. Титан – металл с очень низкой теплопроводностью. Поэтому толщина слоя прогрева за счет теплопроводности порядка 1-2 толщин скин слоя, т.е. порядка 20-30 нм. Наше моделирование прослеживает череду разворачивающихся событий, инициированным облучением. Интенсивность излучения предельная – ограничена пробоем воздуха. Возникающие начальные давления колоссальны – около 10 Мбар. При распространении ударная волна затухает. Пока ее амплитуда выше примерно 1 Мбар эта волна плавит титан. Толщина слоя плавления сравнима с толщиной слоя нанокристаллитов. Она намного превышает толщину слоя прогрева за счет теплопроводности.