Исследование формы микродефектов и визуализация рассеяния света в зависимости от угла падения

Рис. 24. Снимок микродефектов, на котором отчётливо различима их форма.

Если обратить внимание на сделанный снимок (рис.6), то нетрудно заметить, что микродефекты действительно имеют вытянутую форму. На рис.24 это видно более отчётливо. Природа этого явления объясняется тем, что при фокусировке лазерного излучения по вертикальной координате Z, мы получаем пробой, возникающий не только в точке фокусировки, но и в близлежащих её окрестностях по оси Z, ввиду того, что плотность мощности в этих областях не превышает пороговую. В случае, когда энергии в точке фокусировки достаточно для пробоя, но энергия в окрестностях этой точки меньше порогового значения, то в момент пробоя часть энергии передается молекулам вещества из области пробоя в её окрестность, и тем самым приводит к возникновению вторичных пробоем. Таким образом, становится ясно, что видимый глазом продолговатый дефект был образован благодаря возникновению нескольких, взаимно перекрывающихся пробоев. На рис.8 показан схематический вид микродефекта, который условно представлен в виде эллипса с большим радиусом R приблизительно равным 150 мкм и меньшим радиусом r, размерами от 70 мкм до 100 мкм. Данные размеры соответствуют энергии 10,5 Дж, с ростом энергии размеры микродефектов будут увеличиваться. Область (1) на схеме представляет собой окрестность, в которой значение энергии близко пороговому. Поскольку в области (2) лазерное излучение полностью отсутствует, то энергии поглощаемой участком в результате пробоя в точке фокусировки, граничащей с областью (2), не хватает для разрушения структуры стекла. Как следствие, в горизонтальном направлении структура стекла изменяется слабо.

Следующим этапом работы является наблюдение за изменением интенсивности света проходящего через модифицированные области. В качестве подсветки изображения использовались лазерные светодиоды. Ввиду того, что модифицированная среда является неоднородной, то строго определённого коэффициента преломления она не имеет, и вычисление интенсивности проходящего через неё света является весьма сложной задачей. Однако на данном этапе работы это не столь важно, и поэтому вполне достаточно будет ограничиться результатами обычных наблюдений при подсветке микродефектов с разных ракурсов. Было замечено, что интенсивность минимальна в случае направлении света перпендикулярно малому радиусу r, который соответствует координатам X, Y и параллельно большому радиусу R, соответствующему координате Z. Совсем иной эффект мы получаем, направляя освещение параллельно малому радиусу r и перпендикулярно большому радиусу R. В этом случае модифицированная область наиболее ярка, и если через эту область направить два взаимно-перпендикулярных луча, то один из них полностью перекрывает другой.

Рис.26. Схема подсветки областей прямоугольника

В качестве простейшего примера в стеклянной заготовке был создан прямоугольник (рис.26), стороны которого различаются между собой расположением точек. У точек в области (а) большие радиусы R расположены горизонтально, в то время как в области (б) радиусы R расположены вертикально. Подсветка синим и красным светом производилась перпендикулярно большим радиусам. Результат можно видеть на снимке (рис.27). В данном случае красный свет усиливается, проходя через область (б), но полностью перекрывается синим освещением в области (а) без смешения цветов.

Дата добавления: 2015-06-27