記者了解到,大型強(qiáng)激光和激光核聚變研究對(duì)提高綜合國力具有重要意義。由于激光能量極高,系統(tǒng)元器件對(duì)光學(xué)材料品質(zhì)要求極其苛刻,而對(duì)相關(guān)設(shè)備中大量光學(xué)材料的光學(xué)吸收和熱物特性進(jìn)行檢測(cè),是其關(guān)鍵技術(shù)之一。目前,我國相關(guān)科研裝置采用的激光誘導(dǎo)光熱檢測(cè)技術(shù),通過對(duì)泵浦激光能量的時(shí)間調(diào)制引發(fā)材料周期性局部溫升,測(cè)量相應(yīng)的周期性熱彈性形變對(duì)探測(cè)激光的調(diào)制幅度,獲取并提升檢測(cè)信號(hào)。然而,由于強(qiáng)激光系統(tǒng)中的光學(xué)材料極小的光學(xué)吸收和熱膨脹系數(shù),材料的局部溫差和熱彈性形變幅度較小,限制了光熱檢測(cè)靈敏度。而對(duì)大尺寸元器件逐點(diǎn)檢測(cè)需耗費(fèi)大量時(shí)間,其使用效率極低。
該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)激光熱源在被測(cè)材料表面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),材料的加熱可分為瞬態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)兩個(gè)過程,在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)加熱過程中的熱累積效應(yīng)提高了材料當(dāng)前被輻照點(diǎn)的溫度峰值,在一定的冷卻時(shí)間后,被輻照過的點(diǎn)將冷卻至環(huán)境溫度,從而獲得溫度谷值。由于峰值和谷值差異較大,從而大幅提高輻照點(diǎn)的局部溫差和熱彈性形變,實(shí)現(xiàn)高靈敏度的光熱檢測(cè)。
團(tuán)隊(duì)成員、論文第一作者董敬濤講師表示,這一成果成功克服了現(xiàn)有基于時(shí)間調(diào)制的激光誘導(dǎo)光熱檢測(cè)技術(shù)產(chǎn)生的光學(xué)材料局部溫差和熱彈性形變幅度較小的問題。
團(tuán)隊(duì)針對(duì)熔融石英樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,這一新型調(diào)制方法的靈敏度是現(xiàn)有方法的1.8倍,且可以捕捉到現(xiàn)有方法無法檢測(cè)到的微弱吸收缺陷。同時(shí),這一技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)飛行測(cè)量,從而大幅提升大尺寸元器件的檢測(cè)效率。
該成果近日刊發(fā)在應(yīng)用物理類國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《應(yīng)用物理快報(bào)》2019年第114卷13期上,并同時(shí)入選當(dāng)期特色論文和科學(xué)之光。
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