Приборы и техника эксперимента, 2020, № 1, стр. 153-154

Принципиальная схема и общий вид установки для диагностики процессов при лазерном воздействии представлены на рис. 1. Источник излучения – лазер YLPM-1-4x200-20-20 (ООО НТО “ИРЭ-Полюс”, Россия) с длиной волны 1064 нм, M² < 1.5, длительностью импульса, перестраиваемой в диапазоне 4–200 нс, и энергией в импульсе от 2 мкДж до 1 мДж. Лазер оснащен двухзеркальной гальваносканирующей головкой (1) LscanH-10-1064 (“АтекоТМ”, Россия) с F-theta объективом SL-1064-110-160 (“Ronar-Smith”, Сингапур) c фокусным расстоянием 160 мм. Моторизированный вертикальный транслятор 11 позволяет точно настраивать положение фокуса. Высокоскоростная камера Fastcam SA-3 (2) (“Photron”, Япония), обеспечивающая съемку со скоростью до 10⁵ кадров/с, используется для визуальной регистрации процесса переноса вещества и формирования облака плазмы. Для диагностики оптического излучения из облака плазмы применяется волоконный спектрофотометр USB4000 (6) (Ocean Optics, США).

Рис. 1.

Внешний вид (а) и принципиальная схема (б) установки. 1 – лазер с гальваносканирующей головкой с объективом и моторизированным вертикальным транслятором; 2 – скоростная камера; 3 – цифровая камера; 4 – He-Ne-лазер; 5 – осциллограф (быстрый цифровой запоминающий осциллограф); 6 – оптоволоконный спектрометр; 7 – быстрый фотодиод ФД₃; 8 – быстрый фотодиод ФД₁ и светофильтр видимого светового диапазона; 9 – быстрый фотодиод ФД₂; 10 – быстрый фотодиод ФД₄; 11 – моторизированный вертикальный транслятор.

Установка отличается от описанной в [1] тем, что добавлена оптическая система на основе гелий-неонового лазера и скоростных фотодиодов (рис. 1б), позволяющая регистрировать процессы с наносекундным разрешением. Излучение He-Ne-лазера 4 с помощью цифровой камеры 3 фокусируется на поверхности исследуемого образца в области воздействия импульсного лазерного излучения.

На рис. 2 приведен пример зарегистрированных фотодиодами сигналов при воздействии лазерного импульса длительностью 8 нс на тонкую титановую пленку. Видно, что в результате лазерного импульсного воздействия произошло частичное разрушение пленки, при котором уровень отражения пробного луча (ФД₁) уменьшился с 32 до 10%. Такая система позволяет исследовать фазовые процессы, а также отследить момент плавления и затвердевания поверхности материала [2].

Рис. 2.

Пример зарегистрированных сигналов: 1 – с ФД₂ (лазерный импульс); 2 – с ФД₁ (пробный луч); 3 – с ФД₄ (вспышка плазмы).