УДК 535.14(06) Лазерная физика А.А. ПРОТАСОВ Научный руководитель – А.П. КУЗНЕЦОВ, к.ф.-м.н., доцент Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОГО ПРОЕКЦИОННОГО МИКРОСКОПА ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОБЛАСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛАЗМЫ И МОЩНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОВЕРХНОСТЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В УСЛОВИЯХ СИЛЬНЫХ ФОНОВЫХ ЗАСВЕТОК Представлен метод наблюдения областей взаимодействия мощных потоков энергии с поверхностями различных веществ непосредственно в процессе воздействия. Экспериментально показана возможность динамической визуализации поверхности при наличии перед ней плазмы с линейной плотностью ~ 10 16 см-2 и толщиной ~3 см. Развитие практически всех областей науки и техники невозможно представить без использования соответствующих методов измерений. Визуализация динамических процессов при исследованиях в области экстремальных состояний вещества, взаимодействия плазмы с поверхностью, взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом требует обеспечения хорошего пространственного разрешения, высокой яркости и контраста изображений. Актуальной задачей при лазерно-технологических процессах является визуализация зон взаимодействия мощного лазерного излучения с поверхностью материала. При поглощении лазерного излучения поверхностью вещества происходят сложные гидро- и газодинамическим процессы. Наблюдение зон взаимодействия методами инструментальной оптики затруднено из-за образования над ними ярко светящейся плазмы, экранирующей их. Принципиально новые возможности усиления яркости изображения появилис ь после создания импульсных лазеров на парах металлов, в частности меди, генерация в которых осуществляется на переходах с резонансных уровней атомов на метастабильные [1]. Усиление яркости в таких активных системах достигается за счет использования когерентного усиления в лазерной активной среде собственного излучения, отраженного от исследуемого объекта [2]. Основное отличие импульсного лазера на парах меди ( = 510,6 и 578,1 нм) (как и других лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов) от других типов лазеров - короткое время существования инверсии населенностей (10 – 50 нc), соизмеримое с временем распространения излучения в активной среде. За счет большого усиления (десятки и сотни децибел) лазер может работать в режиме сверхсветимости - без зеркал или с одним зеркалом. В силу высокой частоты следования импульсов ~ 14 кГц возможно наблюдение динамической картины на поверхности. Размер рабочего поля на поверхности объекта исследования, увеличение и качество изображения определяются выбором объективов проекционной системы. Так, при использовании в качестве объектива линзы диаметром 50 мм с фокусным расстоянием f=210 мм поле зрения составляло ~ 6 мм, разрешение ~ 460 штрихов/мм. Максимальное пространственное разрешение проекционного лазерного микроскопа ограничивается дифракционным пределом [3]. В работе исследована возможность наблюдения поверхности объектов, находящихся на расстояниях до 5 м от лазера в условиях сильной фоновой засветки. В качестве источника засветки использовалась плазма эрозионного капиллярного разряда (ЭКР) в воздухе. Разработанная проекционная система с усилителем яркости на основе Cu-лазера позволяет исследовать, в том числе, и области взаимодействия плазменных потоков с поверхностью различных веществ. Изучать динамические процессы плазмообразования в пространственном и временном масштабах характерном для многих научных и технологических задач. Лазерный мониторинг может быть использован для контроля состояния внутренних поверхностей плазменных камер непосредственно в течении всего рабочего цикла установки. В частности, с его помощью можно проводить наблюдения модификации поверхности материалов при электронно-ионной бомбардировке, изучать в режиме реального времени воздействие плазменных потоков на поверхность конструкционных материалов, диверторных пластин в разрядной камере токамака. Список литературы 1. Григорьянц А.Г., Казарян М.А., Лябин Н.А. Лазеры на парах меди: конструкция, характеристики и применение // М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 2. Петраш Г. Г. Оптические системы с усилителями яркости // М.: Наука, 1991. 3. Земсков К.И., Исаев А.А., Казарян М.А. и др. // Квантовая электроника. 1974. т.1, С 13