Исследование возможности генерации светоэрозионных плазменно-
пылевых потоков лазерным излучением с меньшими значениями энер-
гий квантов (
λ
2
≈
266
нм,
λ
3
≈
355
нм) показывает, что при воздей-
ствии на полимерную мишень лазерного излучения с
λ
2
≈
266
нм
— вблизи границы области поглощения боросиликатного стекла —
регистрируется частичное испарение пылевых частиц в центральной
части зоны фокусировки лазерного излучения, а при воздействии с
λ
3
≈
355
нм — в области прозрачности кварца — испарения пылевых
частиц не происходит. Время жизни
τ
ж
возрастает пропорционально
плотности энергии воздействующего лазерного излучения вследствие
увеличения энергии лазерно-индуцированной внутренней ударной
волны, ограничивающей осевую составляющую скорости разлета па-
ров вещества матрицы, приводя к выравниванию скоростей разлета
вещества матрицы и пылевых частиц. Этот эффект может быть исполь-
зован для увеличения времени существования плазменно-пылевого
образования, повышения плотности светоэрозионных паров матрицы,
а также концентрации пылевых частиц при лазерном воздействии и
давлении буферного газа выше атмосферного.
Оценки заряда пылевых кварцевых частиц составляют
z
≈
1
,
5
×
×
10
8
элементарных зарядов (при спектрально-энергетических па-
раметрах воздействующего лазерного излучения
λ
3
≈
355
нм и
W
≈
2
,
35
Дж/см
2
). Такие значения ранее достигнуты при допол-
нительном воздействии на пылевые частицы электронным пучком.
Анализ экспериментальных данных, полученных в тлеющем разряде
постоянного тока, ВЧ-разряде, электронно-циклотронном резонанс-
ном разряде, термической плазме показывает следующее: коэффи-
циент корреляции между логарифмами заряда пылевых частиц и
концентрацией электронов в плазменной среде-носителе составляет
r
2
>
0
,
96
. Полагая, что зависимость
lg(
z/R
2
) =
f
(lg
n
e
)
— линейная,
заряд частицы в диапазоне значений
n
e
≈
10
8
. . .
10
18
см
−
3
может быть
оценен по эмпирической формуле
z
= 11
,
56
R
2
n
0
,
25
e
,
где
R
— радиус пылевой частицы, мкм;
n
e
— концентрация электронов,
см
−
3
(рис. 10). При воздействии лазерного излучения с
λ
1
≈
213
нм на
мишень, содержащую пылевые частицы на основе CeO
2
, эти частицы в
потоке вещества с поверхности мишени не регистрируются. Кроме то-
го, в эмиссионном спектре приповерхностного плазменного образова-
ния присутствуют сильные линии ионов церия, что свидетельствует об
интенсивном испарении и ионизации пылевых частиц. При использо-
вании пылевых частиц на основе
Al
2
O
3
конденсированные частицы не
регистрируются ни в светоэрозионном потоке, ни в его окрестностях,
при этом в эмиссионном спектре отсутствуют линии Al II, в этом слу-
чае происходит испарение алюминия без ионизации. Таким образом,
генерация лазерно-индуцированных пылевых газоплазменных потоков
возможна тогда, когда спектрально-энергетический порог ионизации
36 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2013. № 2
