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作者：陈威;吕燕;王程明;吴鼎;丁洪斌;
单位：大连理工大学物理学院;
摘要：文章在超高真空（8.5×10-7 Pa）条件下采用波长1064 nm，脉宽750μs的激光模拟脉冲热冲击，对碳化硅（SiC）材料的释气特性进行了实验研究。主要探讨了激光能量、激光光斑大小和激光脉冲数对SiC释气特性的影响。通过全量程真空规和四极杆质谱仪（QMS）监测了激光脉冲热冲击过程中真空腔室内气压和质谱检测的气体成分（N_2~+）的变化。研究表明，增加激光能量密度为6.46 J/cm~2时，SiC表面开始有气体分子（粒子）释放；随着激光能量密度的进一步增加，释气量也进一步增加。当激光能量密度达到22.49 J/cm~2时，SiC表面释放的气体分子（粒子）数明显增多。研究还表明，适当的激光能量密度可以有效诱导SiC材料表面的气体释放，但过高的能量密度可能导致材料损伤，实验测定的SiC损伤阈值为22.49 J/cm~2。在激光能量为139 mJ的条件下，通过调节聚焦透镜焦点到SiC表面的距离改变光斑直径，单位面积释放的粒子数在光斑直径为0.68 mm处达到最大值，此时的激光能量密度为38.04 J/cm~2，并不是最大的激光能量密度。这说明SiC单位面积释放的粒子数不仅与激光能量密度相关，还与激光辐照区域面积大小相关。在激光能量密度为25.76 J/cm~2的条件下，随着脉冲数的增加，SiC的释气量逐渐增加，但每次脉冲引起的粒子释放量和烧蚀坑深度随脉冲数逐渐减小。其原因可能是由于激光重复辐照导致材料表面粗糙度降低，从而降低材料对激光能量的吸收效率。
关键词：激光热冲击;释气;碳化硅;高功率微波源
基金资助：高功率微波技术重点实验室基金项目（HPM2210）; 国家自然科学基金项目（12375208）
