Кинетика отжига полостей в ЩГК, возникающих после воздействия лазерным импульсом

Воздействие лазерного импульса на щёлочно-галоидные монокристаллы, как показано ранее, приводит к появлению в них полостей, являющихся концентраторами значительных внутренних напряжений и заметно рассеивающих лазерное излучение.

В данном разделе работы приведены результаты исследования кинетики высокотемпературного отжига специально отобранных образцов хлорида калия, в которых после воздействия лазерного импульса наблюдалось некоторое количество сравнительно крупных полостей. В этих образцах расстояние между полостями заметно превышало их размеры, так что диффузионным взаимодействием между полостями можно пренебречь. Отжиг образцов производился при температуре 7OO^oC в течение 20 часов и прерывался через би 15 часов после начала процесса для исследования динамики изменения морфологии полостей с помощью оптического микроскопа.

На рисунке 5.10 приведены микрофотографии одной из полостей, сделанные до отжига, а также после 6 и 15 часов отжига. После двадцатичасового отжига нам не удалось обнаружить на этом месте следов данной поры, вследствие того, что данная полость оказалась полностью залечена. На рисунке 5.10 наглядно прослежены основные этапы процесса залечивания именно этой поры. В результате шестичасового отжига залечивались докритические микротрещины, отходящие от поры, и полость несколько уменьшалась в размерах. Розетки двойного лучепреломления вокруг полостей, свидетельствовавшие о наличии значительных локальных полей внутренних напряжений, также полностью исчезли.

неправильную, но близкую к сферической, форму, заметно видоизменявшуюся в процессе отжига. Полости приобретали огранку кубооктаэдра с искривлёнными гранями (рисунок 5.10.в). Размеры полостей в процессе отжига заметно уменьшались (рисунок 5.11), причём многие поры после 20 часов отжига выявить не удалось.

Рисунок 5.10 - Кинетика отжига лазерной полости в KCl при T = 7OO^oC: а) до отжига; б) после отжига 6 часов; в) после 15 часов отжига

Кинетика отжига полостей, продемонстрированная в этом разделе работы (рисунок 5.11), свидетельствует, что процесс их залечивания во многом схож с процессом отжига ростовых пор в ЩГК при внешнем гидростатическом давлении.

В монографии [359] показано, что процесс залечивания ростовых пор принято разделять на два этапа: пластического и квазивязкого течения материала в полость. Данный эффект обусловлен тем, что Δ P - разница между гидростатическим давлением и давлением газа внутри полости - превышает значение предела текучести материала. Для процесса отжига ростовых пор характерно выполнение условия где η^x- эффективная вязкость матрицы,

do - размер полости до отжига.

Условие (5.3) выполняется, если касательные, проведённые к кривым отжига полостей в точке t = 0 (рисунок 5.11), сходятся на оси абсцисс в одной точке. В нашем эксперименте такой эффект не наблюдался, так как пластическое течение материала в полость происходило вследствие действия полей внутренних напряжений вокруг полостей, заметно отличающихся для различных пор. Влияние этих полей прекращалось после их релаксации, происходившей не дольше, чем в течение 6 часов с момента

начала отжига. После этого отсутствуют причины, как для пластического, так и квазивязкого течения материала в полость.

Рисунок 5.11- Зависимость размера конкретных лазерных полостей в образце монокристалла KCl от продолжительности отжига при 7OO^oC

Таким образом, полости, возникшие в ЩГК в результате оптического пробоя на поглощающих микронеоднородностях, могут эффективно залечиваться путём высокотемпературного отжига. Этот результат имеет важное прикладное значение, так как демонстрирует принципиальную возможность восстанавливать, хотя бы частично, вышедшие из строя оптические элементы из ЩГК с помощью высокотемпературного отжига, что должно позволить заметно снизить стоимость эксплуатации лазерных систем, потому что оптические элементы из ЩГК пока ещё очень дороги, особенно для крупноапертурных систем.

5.7