Laser-induced damage on single-crystal metal surfaces

材料科学 通量 辐照 激光器 单晶 打滑(空气动力学) 复合材料 金属 Crystal(编程语言) 光学 结晶学 冶金 化学 核物理学 程序设计语言 物理 热力学 计算机科学
作者
Yong Jee,Michael F. Becker,R. M. Walser
出处
期刊:Journal of The Optical Society of America B-optical Physics [Optica Publishing Group]
卷期号:5 (3): 648-648 被引量:498
标识
DOI:10.1364/josab.5.000648
摘要

Laser-induced damage morphologies and the accumulation dependence of damage on single-crystal metal surfaces have been observed under Q-switched 1064-nm Nd:YAG laser irradiation at 10-nsec pulses. Several different damage morphologies were observed: slip-line formation, ripple patterns, flat melting, and boiling. Damage probability versus fluence curves and accumulation curves are plotted to investigate damage behavior as it correlates with morphology. Flat-melting damage was observed near the 50% damage fluence on chemically polished copper surfaces, and slip lines were found near the 50% damage fluence on electropolished aluminum surfaces. Surface defects produced during sample preparation greatly influenced the damage threshold of copper because of its high melting threshold. Accumulation curves showed different damage behavior for crystals of different orientation. Accumulation was the largest on (111) Cu and Al surfaces, and the single-shot damage threshold of these surfaces was less than the other crystal orientations for both Cu and Al. The threshold reduction in accumulation follows the equation FN = F1NS−1, where FN is the N-pulse damage threshold, N is the pulse number, and S is the slope of the accumulation curve. Accumulation appears to be the result of the storage cycle of thermal stress–strain energy induced by a laser pulse. The total strain energy induced by N laser pulses is proportional to N1/3 for the measured values of S, which is 0.92.
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