Термодинамические характеристики метастабильного равновесия жидкость-пар при лазерном испарении поликристаллического графита
Для обнаружения появления поверхностного слоя жидкой фазы углерода на поверхности графитовой мишени под действием импульсного лазерного излучения в настоящей работе была использована рефлектометриче-ская методика, основанная на определении вида угловой зависимости коэффициента отражения мишени. Было показано, резкое уменьшение коэф— фициента отражения мишени ПКГ (при нормальном падении излучения… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Литературный обзор
- 1. 1. Неравновесные состояния жидкости, возникающие при ее испарении
- 1. 1. 1. Возникновение метастабильного состояния жидкости при ее испарении
- 1. 1. 2. Возникновение лабильного состояния жидкости при ее испарении
- 1. 1. 3. Спинодальный распад лабильной жидкости как фазовый переход 2-ого рода
- 1. 2. Особенности термодинамики лазерного испарения жидкости
- 1. 2. 1. Поверхностное лазерное испарение метастабильной жидкости
- 1. 2. 2. Взрывное лазерное испарение метастабильной жидкости вблизи и на спинодали
- 1. 2. 3. Влияние плазменного факела на характер лазерного испарения жидкости
- 1. 3. Исследования термодинамических характеристик равновесия жидкость-пар углерода
- 1. 4. Постановка задачи
- 1. 1. Неравновесные состояния жидкости, возникающие при ее испарении
- Экспериментальная часть
- Глава 2. Приборы и материалы
- 2. 1. Аппаратура и техника эксперимента
- 2. 1. 1. Источник лазерного излучения
- 2. 1. 2. Рефлектометрические измерения
2.1.3. Оптико-акустические измерения. а) Условия генерации, распространения и регистрации акустических импульсов. б) Определение средней глубины кратера за импульс излучения. в) Определение амплитуд термоакустического давления и давления отдачи.
2.1.4. Зондовые измерения.
2.2. Материалы.
2.2.1. Поликристаллический графит.
Глава 3. Термодинамические характеристики и механизмы лазерного испарения жидкой фазы углерода.
3.1. Плавление мишени ПКГ при воздействии лазерного излучения.
3.2. Поверхностное лазерное испарение перегретой жидкой фазы углерода.
3.3. Взрывное лазерное испарение перегретой жидкой фазы углерода
3.4. Определение термодинамических параметров кривой мета-стабильного равновесия жидкость-пар углерода при лазерном испарении мишени ПКГ.
Глава 4. Зондовые исследования состава продуктов лазерного испарения жидкой фазы углерода.
4.1. Масс-спектры заряженных продуктов лазерного испарения мишени ПКГ.
4.1.1. Положительные ионы углерода.
4.1.2. Отрицательные ионы углерода.
4.2. Микроскопическая модель распределения плотности заряда для высокотемпературных состояний углерода вблизи критической точки
4.3. Определение размеров и механизма образования нанокластеров при лазерном испарении перегретой жидкой фазы углерода.
4.3.1. Обработка масс-спектров.
4.3.2. Интерпретация распределений по размерам.
4.3.3. Механизмы образования нанокластеров углерода.
- 2. 1. Аппаратура и техника эксперимента
Список литературы
- Roshan Z. // These D. Sc. Phys., 1935, Fac. de Paris: Rodstein, N.2442.
- Schoessow G.J. // Phys. Rev. Lett., 1968, Y.21, p.738.
- Верещагин Л.Ф., Фатеева H.C. // ЖЭТФ, 1968, т.55, сЛ 145.
- Нода Т. // Исследования при высоких температурах, М.: Мир, 1962, с. 471.
- Lundell J.H., Dickey R.R. // AIAA paper, 1976, N.76, p. 166.
- Шейндлин M.A. //TBT, 1981, т.19, N.3, c.630.
- Chang M.C., Ryoo R., Jhon M.S. // Carbon, 1985, v.23, N.5, p.481.
- Кириллин A.B., Коваленко М. Д., Шейндлин M.A. // TBT, 1985, т.23, N.4,c.699.
- Асиновский Э.И., Кириллин А. В., Костановский А. В. // ТВТ, 1997, т.35,с.716.
- Gregg D.W., Thomas S.J. // J. Appl. Phys, 1966, v.37, N.7, p.2887.
- Бонч-Бруевич A.M., Имае АЛ. //ЖТФ, 1967, т.37, с. 1917.
- Полторак О.М. II Лекции по химической термодинамике, М.: Наука, 1971, гл. 6.
- Sokolowski-Tinten К., Bialkowski J., Cavalleri A., Linde D., Oparin A., Meyer-ter-Vehn J., Anisimov S.I. // Phys. Rev. Lett., 1998, v.81, N. l, p.224.
- Скрипов В.П., Синицын Е. Н., Павлов П. А., Ермаков Г.В., Муратов
- Г. Н., Буланов Н. В., Байдаков В. Г. // Теплофизические свойства жидкости в метастабильном состоянии, М.: Атомиздат, 1980, гл. 1.
- Бункин Ф.В., Трибельский М. И. // Акуст. журн., 1986, т.32, вып.1, с. 21.
- Витшас А.Ф., Терентьев А. П. // Акуст. журн., 1988, т.34, вып. З, е.437.
- Афанасьев Ю.А., Крохин О. Н. //ЖЭТФ, 1967, т.52, N. 4, с. 966.
- Бункин Ф.В., Трибельский М. И. //УФН, 1980, т. 130, вып.2, с. 193.
- Esenaliev</span> R.O., Karabutov A.A., Podymova N.B., Letokhov Y.S. //
- Appl.Phys. В., 1994, v.59, p.73.
- Efthimiopoulos</span> Т., Kritsotakis E., Kiagias H., Savvakis C., Bertachas Y. //
- J. Phys. D: Appl. Phys., 1998, v.31, p.2648.
- Гиббс Д.В. // Термодинамические работы, М.-Л.: Гостехтеориздат, 1950.
- Френкель Я.И. // Кинетическая теория жидкостей, Л.: Наука, 1975.
- Зельдович Я.Б. // ЖЭТФ, 1942, т. 12, с. 525.
- Kantrowitz А. // J. Chem. Phys., 1951, v.19, р. 1097.
- Wakeshima Н. // J. Chem. Phys., 1954, v. 22, p.1614.
- Collins F.C. // Zs. Electrochem, 1955, Bd.59, s.404.
- Скрипов В.П. // Метастабильная жидкость, M.: Наука, 1972.
- Фортов В.Е., Леонтьев A.A. // ТВТ, 1976, т. 14, с. 711.
- Sokolowski-Tinten К., Bialkowski J., Cavalleri А., von der Linde D. // Appl.
- Surf. Sei., v. l27−129,p.755. — /
- Глазов B.M. // Основы физической химии, M.: Высш. школа, 1981, с. 200.
- Семенченко В.К. // Избранные главы теоретической физики, М.:1. Просвещение, 1966.
- Физическая энциклопедия // под ред. Прохорова А. М., М.: Советскаяэнциклопедия, 1990, т.2, с. 523.
- Фортов В.Е., Дремин А. Н., Леонтьев A.A. // ТВТ, 1975, т.13, N.5, с. 1072.
- Леонтович В.А. // Введение в термодинамику, М.-Л.: Гостехтеориздат, 1950.
- Зельдович Я.Б., Тодес О. М. // ЖЭТФ, 1940, т.Ю, е.1441.
- Bortz A.B. // J. Stat. Phys., 1974, v. ll, р. 181.
- Flinn P.A. //J. Stat. Phys., 1974, v.10, p.89.
- Marro J., Bortz A.B., Kalos M.H., Lebowitz J.L. // Phys. Rev. Ser.B., 1975, v.12, p.2000.
- Abraham F.F., Schreiber D.E., Mruzik M.R., Pound G.M. // Phys. Rev.1.tt., 1976, v.36, p.361.
- Cahn J.W. // J. Chem. Phys., 1965, v.42, p.93.
- Скрипов В.П., Скрипов A.B. // УФН, 1979, т.128, вып.2, c.193.
- Коротеев H.И., Шумай И. Л. // Физика мощного лазерного излучения, 1. М.: Наука, 1991,
- Сухов Л.Т.//Лазерный спектральный анализ, Новосибирск: Наука, 1990.
- Анисимов С.И., Трибельский М. И., Эпельбаум Я. Г. // ЖЭТФ, 1980, т.78,1. N.4, с. 1597.
- Бурмистров A.B. // ПМТФ, 1979, N.3, с. 35.
- Батанов В.А., Бункин Ф. В., Прохоров A.M., Федоров В. Б. //ЖЭТФ, 1972, Т.63, N.2, С. 586.
- Басов Н.Г., Крохин O.H., Склизков Г.В.// Тр. ФИАН СССР, 1970, т.52,1. С. 71.
- Делоне Н.Б. // Взаимодействие лазерного излучения с веществом, М.:1. Наука, 1989.
- Лучин В.И. // Изв. вузов. Радиофизика, 1980, т.23, N.2, с. 177.
- Рэди Д. // Действие мощного лазерного излучения, М.: Мир, 1974, с. 468.
- Анисимов С.И. //ЖЭТФ, 1968, т.54, N.1, с. 339.
- Kudryashov S.I., Karabutov A.A., Emelyanov V.l., Kudryashova M.A.,
- Yoronina R.D., Zorov N.B. // Mendeleev Commun., 1998, p.27.
- Углов</span> A.A., Смуров И. Ю., Лапшин A.M., Гуськов А. Г. //
- Моделирование теплофизических процессов импульсного лазерного воздействия на металлы, М.: Наука, 1991, гл.З.
- Анисимов С.И., Бонч-Бруевич A.M., Ельяшевич М. А. IIЖТФ, 1966,1. Т.36, N.7, С. 1273.
- Анисимов С.И., Имас, А .Я., Романов Г. С., Ходыко Ю. В. //Действиеизлучения большой мощности на металлы, М.: Наука, 1970.
- Трибельский М.И.7/ Тепловые неустойчивости при взаимодействиилазерного излучения с веществом, Дисс. докт. физ.-мат. наук, М., 1984, с.ЗЮ.
- Ready J.F. // J. Appl. Phys., 1965, v.36, p.462.
- Dreyfus R.W., Kelly R., Walkup R.E. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., 1987, В23, p.557.
- Pappas D.L., Saenger K.L., Cuomo J.J., Dreyfus R.W. // J. Appl. Phys., 1992, v.72, N.9, p.3966.
- Лямшев Л.M., Наугольных К. А. // Акуст. журн., 1981, т.27, N.5, е.641.
- Коломенский A.A., Лямшев Л. М., Михалевич В. Г., Родин A.M. // Изв.
- АН СССР, сер. физич., 1985, т.49, N.6, с. 1121.
- Бункин Ф.В., Коломенский A.A., Михалевич В. Г., Никифоров С.М.,
- Родин A.M. // Акуст. журн., 1986, т.32, N.1, с. 21.
- Витшас А.Ф., Корнеев В. В., Менахин Л. П., Сенцов Ю.И., Степанов
- B.В., Терентьев А. П., Ульянов К. Н. //ЖТФ, 1985, т.55, вып.4, с. 814.
- Коломенский</span> A.A., Михалевич В. Г., Никифоров С. М., Родин A.M. //
- Изв. АН СССР, сер. физич., 1985, т.49, N.6, с. 1129.
- Карлов Н.В., Крынецкий Б. Б., Мишин В. А., Самохин A.A.'// ПЖЭТФ, 1974, т.19, с. 111.
- Кондратьев В.Н. // ПМТФ, 1972, N.5, с. 49.
- Самохин A.A., Успенский А. Б. //ЖЭТФ, 1977, т.73, N.3(9), с. 1025.
- Прохоров A.M., Анисимов С. И., Пашинин П. П. //УФН, 1976, тЛ 19,1. C.401.
- Бункин Ф.В. // ПЖЭТФ, 1974, т.19, с. 302.
- Матюшин Г. А., Мельников Л. С., Подгаецкий В. М., Трибельский М.И.
- Квантовая электрон., 1977, т.4, с. 1076.
- Бункин Ф.В., Подгаецкий В. М., Трибельский М. И. //ЖЭТФ, 1978, т.75,с.2309.
- Бункин Ф.В., Мельников Л. С., Подгаецкий В. М., Трибельский М. И. //1. ПЖТФ, 1979, т.5, с. 521.
- Гаращук В.П., Величко O.A., Давыдова В. Б. // Автомат, сварка, 1971,1. N.5, с. 31.
- Баранов М.С., Вершок Б. А., Гейнрихс И. Н. // ТВТ, 1975, т. 13, с. 566.
- Баранов М.С., Вершок Б. А., Гейнрихс И. Н. // Физич. и химич. методыобработки материалов, 1976, N.4, с. 8.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ. // Под ред. Глушко В. П., М.: Наука, 1979, т.2, кн.1.
- Maxwell Garnett J.C. II Philos. Trans. Ser.A., London: R. Soc., 1904, v.203,p.385.
- Dyer P.E., Farrar S.R., Key P.H. // Appl. Surf. Sci., 1992, v.54, N. l, p.255.
- Dyer P.E., Srinivasan R. // Appl. Phys. Lett., 1986, v.48, p.445.
- Diaci J., Mozina J. // Appl. Phys. A., 1992, v.55, p.352.
- Hrovatin R., Mozina J. // J. Appl. Phys., 1994, v.75, N.12, p.8207.
- Карабутов A.A., Платоненко В. Т., Чупрына В. А. // Квантоваяэлектрон., 1985, т. 12, N.10, с. 2126.
- Бетин</span> А.А., Митропольский О. В., Новиков В. П., Новиков М. А. //
- Квантовая электрон., 1985, N.9, с. 1856.
- Dance I.G., Fisher K.J., Willet G.D., Wilson М.А. //J. Phys. Chem., 1991, v.95, p.8425.
- So H.Y., Wilkins C.L. // J. Phys. Chem., 1989, v.93, p. l 184.
- Liu Z., Wang C., Huang R., Zheng L. // Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc., 1995, v.145, p.l.
- Thompson M., Chenery S., Brett L. //J. Anal. Atom. Spectrom., 1990, v.5,p.49.
- Iijima S., Wakabayashi Т., Achiba Yohji. //J. Phys. Chem., 1996, v.100,1. N.14, p.5839.
- Yudasaka M., Komatsu Т., Ichihashi Т., Achiba Y., Iijima S. // J. Phys.
- Chem. В., 1998, v.102, N.25, p.4892.
- Гончаров B.K., Корбань В. И., Колесник A.B. IIЖПС, 1985, т.43, N.3,с.389.
- Гриценко А.П., Лахин В. Н., Малайкин B.C., Петров Г. Д. // Спектральные методы исследования взаимодействия лазерного излучения с веществом: Сб. научн. тр., М.: ВНИИФТРИ, 1986, е.67.
- Wang Ch., Huang R., Liu Z., Zheng L. // Chem. Phys. Lett., 1994, v.227,p.109.
- Campbell E.E.B., Hertel I.V. // Carbon, 1992, v.30, N.8, p. l 157.
- Ziemann P.J. // Trends in Anal, ehem., 1998, v.17, N.6, p.322.
- Wood S.H., Prather K.A. // Trends in Anal, ehem., 1998, v.17, N.6, p.346.
- Fuerstenau S.D., Benner W.H. // Rapid Commun. Mass. Spectrom., 1995, v.9, p.1528.
- Lykke K.R., Wurz P. //J. Phys. Chem., 1992, v.96, p.3191.
- Radi P.P., Bunn T.L., Kemper P.R., Bowers M.T. // J. Chem. Phys., 1988, v.88, p.2809.
- Volpel R., Hofman G., Steidl M., Stenke M. // Phys. Rev. Lett., 1993, v.71,p.3439.
- Kudryashov S.I., Karabutov A.A., Zorov N.B. // Book of abstracts of 16th1.t. Confer. Coherent. Nonlinear Optics (ICONO'98, Russia, Moscow, June-July 1998), Moscow: URSS Publishers, p.282.
- Bitensky I.S., Parilis E.S. //Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., 1987, v. B21, p.26.
- Gaumet J.J., Wakisaka A., Shimizu Y., Tamori Y. // J. Chem. Soc.,
- Faraday Trans., 1993, v.89, p.1667.
- Russo R.E. // Appl. Spectr., 1995, v.49, N.9, p. 14.
- Басов Н.Г., Крохин O.H. // ЖЭТФ, 1964, т.46, вып.1, с. 170.
- Басов Н.Г., Бойко В. А., Грибков В. А., Захаров В. М., Крохин О.Н.,
- Склизков Г. В. //ЖЭТФ, 1971, т.61, вып.1, с. 154.
- Басов</span> Н.Г., Бойко В. А., Дементьев В. А., Крохин О. Н., Склизков Г. В. //
- ЖЭТФ, 1966, т.51, вып.4, с. 989.
- Burgess D.D., Faycett B.C., Peacock N.J. // Proc. Phys. Soc., 1967, v.92,p.805.
- David C.D., Weichel H. // J. Appl. Phys., 1969, v.40, N.9, p.3674.
- Маненков A.A., Прохоров A.M. //УФН, 1986, т.148, с. 179.
- Быковский Ю.А., Неволин Н. Н. // Лазерная масс-спектроскопия, М.:
- Энергоатомиздат, 1985, гл. 1.
- Лосева Т.В., Немчинов И. В. // Физика горения и взрыва, 1981, т.17, N.1, с. 93.
- Ramsden S.A., Savic P. // Nature, 1964, v.203, N.54 953, p.1217.
- Райзер Ю.П. // ЖЭТФ, 1965, т.48, N.5, 1508.
- Немчинов И.В., Орлова Т. Н. // ПЖТФ, 1977, т.З, вып.22, сЛ 172.
- Басов Н.Г., Бойко В. А., Дрожбин Ю. А., Захаров С. М., Крохин О.Н.,
- Склизков Г. В., Яковлев В. А. //ДАН СССР, 1970, т.192, N.6, с. 1248.
- Мажухин В.И., Пестрякова В. А. // Изв. АН СССР, Сер.физ., 1985, т.49,1. N.4, с. 783.
- Бонч-Бруевич A.M., Зинченко В. И., ИмасЯ.И. //ЖТФ, 1981, т.51, N.5,с.919.
- Самохин А.А. // Кр. сообщ. по физике ФИАН СССР, 1983, N.2, с. 46.
- Мажухин В.И., Пестрякова В. А. //Журн. вычислит, математики и мат. физики, 1985, т.25, N.11, с. 1697.
- Scheindlin М.А. // Sov. Tech. Rev. В. Therm. Phys., 1987, У. 1, p. 139.
- Basset J. // J. Phys., 1939, N.5, p.217.
- Venkatesan Т., Jacobson D.C., Gibson G.M. // Phys. Rev. Lett., 1984, v.53,p.360.
- Басов</span> Н.Г., Бойко B.A., Крохин O.H., Семенов О. Г., Склизков Г. В. //
- ЖТФ, 1968, т.38, N.11, с. 1973.
- Malvezzi A.M., Bloembergen N., Huang C.N. // Phys. Rev. Lett., 1986, v.57, N. l, p.146.
- Haaland</span> D. // Abstracts of the 12th Biennial Conference on Carbon
- Pittsbourg, PA., USA, July 1975), p.51.
- Goksen N.A., Chang E.T., Poston T.M., Spencer D.I. // High Temp. Sci., 1976, V.8,p.81.
- Covington M.A., Liu G.N., Lincoln K.A. // AIAA paper, 1976, N.76.128.129,130,131,132.133.134.135.136 137.1381391401411421431441.ider H.R., Krikorian O.H., Young D.A. //Carbon, 1973, V. l 1, p.555.
- Кириллин В.А., Сычев B.B., Шейндлин A.E. // Техническая термодинамика, М.: Наука, 1979, с. 479.
- Smalley R.E. // Accounts Chem. Research., 1992, v.25, p.98.
- Creasy W.R. // J. Chem. Phys., 1990, v.92, N.12, p.7223.
- Kroto H. I I Chemistry in Britain, 1990, p.40.
- Kudryashov S.I., Borisov S.N., Ionov S.G., Zorov N.B. I I Mendeleev Commun., 1998, p.214.
- Kudryashov S.I., Sokolov S.Y., Zorov N.B., Karabutov A.A., Kuzyakov Yu.Ya. // Mendeleev Commun., 1997, p.25.
- Kudryashov S.I., Karabutov A.A., Emelyanov Y.I., Zorov N.B. // Mendeleev Commun., 1997, p.224.
- Kudryashov S.I., Kolyasnikov O.Y., Zorov N.B. // Book of abstracts of Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS'99, Baltimore, USA, May 1999), p. 143.
- Karabutov A.A., Podymova N.B., Letokhov V.S. // Appl. Phys. В., 1996, v.63, p.545.
- Агеев Б.П., Горбунов A.A., Данилов В. П. // Квантовая электрон., 1983, т. Ю, N.12, с. 2451.
- Musella М., Ronchi С., Brykin М., Scheindlin М. //J. Appl. Phys., 1998, V.84, N.5, p.2530.
- Хора X. // Физика лазерной плазмы, М.: Энергоатомиздат, 1986, гл. 1.
- Han М., Muto М., Kiyama S., Sawada Т., Iwata Y. // Book of abstracts of Int. Symposium on small particles and inorganic clusters (ISSPIC'9, Lausanne, Switzerland, September 1998), Abstract 1.17.
- Keyes Т., Clarke R.H., Isner J.M. //J. Phys. Chem., 1985, V.89, p.4194.
- Бункин Ф.В., Водопьянов К.JI., Кулевский Л. А., Ляхов Г. А. // Изв. АН СССР, сер.физ., 1985, т.49, с. 558.
- Новиков А.И. //ДАН, 1998, т.360, N.1, с. 39.
- Greenwood P.F. // Organ. Mass Spectrom., 1994, v.29, p.61.
- Helden G., Kemper P.R., Gotts N.G., Bowers M.T. // Science, 1993, v.259,p. 1300.
- Kudryashov S.I., Zorov N.B. // Mendeleev Commun., 1998, p. 178.
- Haberland H. // Proc. of NATO Adv. Study Institute on «Fundamentalprocesses of atomic dynamics» (Italy), NATO ASI series, 1987, London-New York: Plenum Publishing Corp.
- Campbell E.E.B., UlmerG., Hertel I.V. // Phys. Rev. Lett., 1991, Y.67,p.1986.
- Zimmerman J.A., Eyler J.R. //J. Chem. Phys., 1991, V.94, p.3556.
- Melinon P., Paillard V., Dupuis V., Perez A. // Int. J. Modern Phys. В., 1995, v.9, NN.4−5, p.339.
- Физико-химические свойства полупроводниковых веществ. // Под ред.
- Новоселовой В.А., М.: Наука, 1979.
- Jahavery G., Becker Н., Petrie S., Cheng P.-C. // Org. Mass Spectrom., 1993, V.28,p.l005.
- Калашников С.Г. //Электричество, М.: Наука, 1985, с. 48.
- Bjornholm S. // Contemporary Physics, 1990, v.31, N.5, p.309.
- Schmidt M., Kusche R., Kronmuller W., von Issendorff В., Haberland H. //
- Phys. Rev. Lett., 1997, v.79, N. l, p.99.
- Schmidt M., Kusche R., von Issendorff В., Haberland H. // Lett, to Nature, 1998, v.393,p.238.
- Tomanek D., Zhong W., Krastev E. // Phys. Rev. В., 1993, v.48, N.20, p. 15 461.
- Van de Waal B.W., Ercolesi F. // Book of abstracts of Int. Symposium onsmall particles and inorganic clusters (ISSPIC'9, Lausanne, Switzerland, September 1998), Abstract 1.39.