Взаимодействие лазерного излучения с веществом

Как и в случае оценок для τ_ee, в том же интервале температур и плотности значение времени электрон-электронной релаксации для средних масс атомов оказывается равным τ_ei = 10⁻¹¹−10⁻¹⁰ с. При длительности импульсов лазерного излучения 10⁻⁸ с, оказывается, что τ_ei ≪ τ_i, а это означает, что в течение импульса электроны эффективно передают поглощённую энергию ионам, и можно считать, что к концу лазерного импульса их температуры в плазме равны. Сравнение характерных времён ионизации и обмена энергией между электронами и ионами с временем газодинамического расширения плазменного сгустка τ_г позволяет заключить, что вещество, поглотившее лазерное излучение, находится в полностью ионизованном состоянии ещё до начала своего расширения.

Важным физическим эффектом при лазерном облучении вещества является возникновение импульса отдачи, действующего на облучаемый материал при его интенсивном испарении и разлёте пара.

Экспериментально были измерены импульсы отдачи для ряда материалов при воздействии излучения рубинового лазера с длительностью импульса 7,5 нс. При этом площадь пятна фокусировки на мишени составляла 3·10⁻² см². Из рис. 9, на котором представлены измеренные зависимости, видно, что для каждого материала имеется определённое значение q, при котором удельный импульс отдачи максимален.

Эти значения для различных материалов несильно различаются между собой и находятся в области плотности потока излучения 5·10⁸ Вт/см². Наличие такого максимума объясняется тем, что при сравнительно малых q температура пара и скорость его движения невелики, так как основная часть поглощаемой энергии тратится на испарение вещества. При больших плотностях энергетический баланс меняется и основная часть энергии идёт на нагревание разлетающейся плазмы, вследствие чего растёт скорость разлёта, но существенно уменьшается масса испарённого материала из-за экранирования мишени образующейся плазмой. Эти конкурирующие процессы определяют наличие оптимальной плотности потока излучения, которой соответствует наибольшая величина импульса отдачи. Определённая плотность потока лазерного излучения может быть принята в качестве пороговой плотности потока, соответствующей началу интенсивного плазмообразования.