Изучение степени однородности температурного поля в водоохлаждаемом окне из ПА

Распределения полей температур в водоохлаждаемом окне при различных уровнях воздействующего излучения, полученные с помощью тепловизионного прибора Vario Саш, представлены в серии рисунков 7.19.

Рисунок 7.19 - Распределение поля температур в диске ПА.

Размер пикселя 1,2 ? 1,2 мм. Указана средняя температура (T) по пикселю - облученная зона0 4 мм: а) 8,1 кВт, 1с; б) 8,1 кВт, 5 с; в) 9 кВт, 1 с

- облученная зона 0 0,4 мм: г) 8,1 кВт, 1с; д) 8,1 кВт, 5 с; е) 9 кВт, 1 с

На рисунке 7.20 показано влияние мощности лазерного излучения на максимальную температуру разогрева алмазного окна, как в центре - T_max, так и на расстоянии 3 мм от него -T₁, при зонах воздействия 0,4 и 4 мм.

Рисунок 7.20 - Зависимость максимальной температуры разогрева алмазного окна

T от мощности излучения P в пятне с диаметрами 4 мм и 0,4 мм.

T_maχ- разогрев в центре. T₁- Разогрев в 3 мм от центра

Эффективность отвода тепла, поглощенного в диске ПА, зависит от теплопроводности алмаза (для данного образца к = 1960 ± 160 Вт/мК), градиента температуры в пластине, а также диаметра облученной зоны. Видно, что за счет экстремально высокой теплопроводности поликристаллического алмаза, становится возможным уменьшать диаметр излучения, увеличивая плотность мощности. C ростом плотности мощности возрастает градиент температуры от центра к краю.

Горячая точка, наблюдаемая на оправе в пределах второго кольца (рисунок 7.19), может быть объяснена бликом, вызванном переотражением излучения в защитном окне объектива лазера.

При проведении эксперимента с пластиной №2 при диаметре облучаемой зоны 0,4 мм и мощности излучения 9 кВт произошел оптический пробой и разрушение образца

из поликристаллического алмаза (рисунок 7.21). Плотность мощности в этом случае составляла ~ 7,2 МВт/см².

Рисунок 7.21 - Оптический пробой диска ПА в охлаждаемой оправе

1 - фотография диска после воздействия; 2 - микрофотография очага пробоя

Рисунок 7.22 - Распределение интенсивности лазерного излучения при диаметре пятна 0,4 мм

При регистрации качества прошедшего через ПА луча, заметных изменений в распределении интенсивности лазерного излучения до и после прохождения через водоохлаждаемую пластину обнаружено не было. Поэтому была проведена серия экспериментов с пониженным расходом воды - 2л/мин. На рисунке 7.22 качественно показано ухудшение параметров лазерного излучения при неоднородном охлаждении окна с пониженным расходом воды. Диаметр излучения на пластине составлял 0,4 мм.

7.4