Читать реферат по всему другому: "Анализ механизмов воздействия лазерного излучения на элементы фотоприемных устройств" Страница 2

(Назад) (Cкачать работу)

оптические бинокли, перископы, используемые при визуальном наблюдении; при этом лазерное облучение приводит к повреждению глаз наблюдателя.

Во всех этих случаях поражающим фактором, как показано выше, является тепловое воздействие лазерного луча. 1. Анализ механизмов воздействия лазерного излучения на элементы фотоприемных устройств .1 Воздействие лазерного наносекундного излучения на металлические слои и подложки Металлические слои являются составными частями матричных полупроводниковых фотоприемных устройств и основным материалом фотоэмиссионных катодов ЭОП и ФЭУ.

Поглощение света металлами обусловлено взаимодействием квантов света со свободными электронами металла. Энергия поглощенного кванта распределяется между электронами при многократных соударениях электронов и передается кристаллической решетке. Среднее время между соударениями составляет примерно 10-11 с, поэтому можно считать, что световая энергия сразу же переходит во внутреннюю энергию металла. Процесс поглощения света характеризуется глубиной проникновения порядка 10-5¸10-6 см; это означает, что в металле теплота распространяется от поверхностного слоя указанной толщины вглубь тела путем теплопроводности. Если длительность светового импульса равна τ, то размер нагретой области подложки определяется длиной тепловой волны [1]: , (1.1) гдеkТ - коэффициент теплопроводности;

аТ - коэффициент температуропроводности, аТ = kT/ρc;

ρ - плотность вещества подложки;

с - удельная теплоемкость вещества подложки.

Длина тепловой волны ℓТ это физическая величина, определяющая расстояние, на которое переместится фронт температурного импульса в веществе за время действия лазерного импульса.

Аналитическое решение уравнения теплопроводности при импульсном лазерном нагревании подложки получено в работе [2] для случая симметричной во времени формы лазерного импульса и гауссового распределения интенсивности излучения по сечению лазерного пятна.

Изменение температуры ΔТ поверхности мишени за время t (t> ℓT2 и учитывая, что , (1.12)

. (1.13) Подставим значения Q0, Q1, Q2 в уравнение (1.4), получим значение температуры поверхности структуры пленка/подложка: , (1.14)

; ; Уравнение (1.14) позволяет вычислить температуру поверхности пленки при любой ее толщине L, причем, в отличие от соответствующих выражений, приведенных в [4]дает физически оправданное значение температуры в крайних точках диапазона изменения толщины пленки: при толщине, близкой к нулю, дает значение температуры, определяемое теплофизическими параметрами только подложки; при толщине пленки, большей длины тепловой волны в ней, значение температуры поверхности определяется параметрами только пленки.

На рисунке 1.1 показаны зависимости температуры пленок золота, платины и рения на подложках из стекла пирекс, кремния и меди, рассчитанные для величины плотности падающей лазерной мощности, равной P = 3∙107 Вт/см2, и длительности импульса τ = 6 нc. Коэффициент отражения Rизлучения пленкой считается не зависящим от температуры; во всем диапазоне толщин пленки не прозрачны; адгезия пленки к подложке «абсолютная».

Для определения формы температурного импульса на поверхности подложки

Похожие работы