Взаимодействие лазерного излучения с веществом
Рассмотрим, как будет протекать начальный этап взаимодействия лазерного излучения с веществом. Оптическая толщина образующегося при q > qс(4) плазменного слоя будет возрастать до тех по пока в плазме не станет поглощаться заметная часть лазерного излучения. При достаточной плотности потока лазерного излучения этот процесс не зависит от того, было ли твёрдое тело сильно или слабо поглощающим. В случае слабо поглощающего материала происходит быстрая ионизация атомов облучаемого вещества, и коэффициент поглощения резко возрастает.
Как уже отмечалось, характерное значение поглощённой плотности потока излучения, соответствующее формированию слоя плазмы, экранирующего мишень от лазерного излучения, может быть установлено из измерения удельного импульса отдачи. Для типичных металлов эти значения лежат в интервале (5–7)·108 Вт/см2.
Условно можно выделить три основных процесса поглощения лазерного излучения в частично ионизованном газе (плазме): фото-электронное поглощение возбуждёнными атомами, тормозное поглощение электронами в поле ионов и поглощение нейтральных атомов.
При температурах T ≳ 104 К, характерных для лазерной плазмы, основной вклад в поглощение вносит тормозное поглощение электронами в поле ионов. Коэффициент поглощения лазерного излучения в этом случае можно оценить, из выражения:
где ni, ne — плотности ионов и электронов в плазме, см −3; Z — средний заряд ионов в плазме; Te — электронная температура, K; ν — частота лазерного излучения, c −1; m, e — масса и заряд электрона; k — постоянная Больцмана; с — скорость света.
При подстановке соответствующих значений констант выражение для αν приобретает вид:
