激光冲击波机理及其在皮肤给药中的应用综述(8)
时间:2017-01-17 20:23 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
3.2.4激光冲击波的衰减 （1）空隙效应 在很多研究中，所用样品都是含有相当多空隙的非均匀介质。冲击波在这种介质中的行为要复杂得多。简单地来说，当冲击波在一个固体颗粒中传播到达与空气隙界面时，将有压力相当低的冲击波在空气中传播，对空气进行绝热压缩产生高温；同时固体颗粒的表面将发生高速运动，当它与另一个固体颗粒相碰撞时，又会在后一颗粒传到另一个颗粒而不发生严重衰减。因此，孔隙率愈高的样品中冲击波衰减的速度愈快，而冲击波产生的温度也愈高。当然，如果能将装有多孔性样品的容器内部抽成高真空，就可以消除这种升温观象。但这在实验技术上将带来一定困难。 （2）长脉冲杂光 在激光冲击处理技术中，对于高功率激光器来说，由于调Q 没有完全关闭导致主脉冲激光触发之前会有漏光现象，该漏光通过后续的放大器后会逐渐被放大，影响主脉冲激光参数；同时放大自发辐射在高功率激光器中的存在是不可避免的。由于放大自发辐射和漏光的脉冲宽度为微秒量级,相对于主脉冲脉冲宽度纳秒量级要宽得多，因此将放大自发辐射和漏光统称为长脉冲杂光。 在保持抽运功率不变的前提下，长脉冲杂光通过放大级时消耗了大量的亚稳态粒子数，降低了能级间的粒子反转数，导致放大级的储能效率下降。当主脉冲通过放大级时，增益就下降；而激光总能量保持不变，所以相应的主脉冲能量就会减小；同时长脉冲杂光能量导致了激光脉冲宽度的增宽。因此，在保持抽运功率不变的前提下，增加长脉冲杂光能量导致了主脉冲能量下降以及脉冲宽度增加, 在材料表面产生的激光功率密度就相应降低。另外当长脉冲杂光能量为2280 mJ 时，铝箔被烧蚀至穿透，使得部分激光能量直接作用于材料表面，降低了材料的机械性能，降低了激光冲击强化的作用[16]。 3.3激光等离子体声波 我们已经知道,强激光与材料相互作用时，在光照区域将形成等离子体。由热力学定律可知，这些等离子体必然以一定的形式向外膨胀，由等离子体与后续激光作用的结果，使得等离子体逆着激光方向发展。这种以一定速度离开靶面向着激光器方向运动的等离子体边缘叫做激光支持的吸收波(L SAW )。激光支持的吸收波会以不同的形状和特征出现，按其相对于波前气体的速度与气体中音速之比可分为两种:当其以超音速运动时称为激光支持的爆轰波(L SDW )；而以亚音速运动时称为激光支持的燃烧波(L SCW )。而L SDW 正是形成激光等离子体声波的基础。 需要说明的是在强激光照射下，所有材料均能产生等离子体，进而形成L SDW , 作用激光率密度越大、能量越高，所形成的L SDW 越强。 由冲击波的形成原理，这种等离子体对周围介质快速高压的压缩在极短时间内即能在介质里产生冲击波，我们称其为激光等离子体冲击波。这种冲击波在介质中传播时，服从能量、动量、质量守恒定律。以此为基础，我们可以证明，自由传播的激光等离子体冲击波随距离的增加其强度将逐渐减弱。当冲击波传播到一定距离后，即可视为等熵流、微扰动、在空气中以音速传播的机械波，此时我们说，极弱的冲击波就是普通意义上的声波，由于它来源于激光等离子体，因而称为激光等离子体声波。声波的特性取决于激光参数、材料特性及传播介质。应用于激光等离子体的测量，为武器激光参数的选择提供依据；并在自动控制、材料检测和海洋探测中有广泛应用[17]。 3.4激光等离子体冲击波 激光等离子体物理现象丰富、复杂。其特点表现在时间过程短，空间尺度小；既发射粒子（主要成分有电子、正离子、负离子、原子和原子团等[18]）又发射波段分布很宽的光子；非平衡及其弛豫过程。此外，激光打靶瞬间还可产生电磁辐射干扰、地电位起伏等[19]。 (责任编辑：qin) |