МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КПІ»

Інженерно-Фізичний Факультет

КАФЕДРА ФІЗИКИ МЕТАЛІВ

ЗВІТ

Про виробничу практику в інститутах НАН України:

Металофізики ім. Г. В. Курдюмова

Кафедрі фізики металів

Тема індивідуального завдання: “ Визначення енергії лазерного імпульсного випромінювання ”

Виконала: студентка 3 курсу,

гр. ФА-11, ІФФ ,

Павлюк Я.О.

Наукові керівники:

від ІМФ: д. ф.-м. наук

Філатов О.В.

Консультант: к. ф. -м. наук

Погорелов О.Є.

від НТУУ «КПІ»: к. т. наук

Замулко С.О.

Захищений з оцінкою ______________________

Київ, 2014 р

Зміст

Вступ……………………………………………………………………………....3

Історія і наукові напрямки інституту …………………...………………….…...4

Історія і наукові напрямки відділу ………………………………………….......5

1. Методика і об’єкт дослідження...................................................................7

   1. Методика дослідження................................................................................7

   2. Особливості виконання експерименту.....................................................11

   3. Об’єкт дослідження...................................................................................11

2. Розрахунки і результати вимірювань........................................................11

Висновки до розділу 2...........................................................................................17

Техніка безпеки при експлуатації лазерів і лазерних установок.....................18

Науковий висновок...............................................................................................19

Використана література.......................................................................................20

Вступ

Мета роботи: визначити енергію лазерного імпульсу оптичного квантового генератору ГОС-301 в режимі вільної генерації.

Лазерна обробка матеріалів – різання, зварювання, модифікація поверхневого шару – не лише зумовила принципово новий рівень якості і швидкості в традиційних технологічних операціях, але й створила передумови для нових конструкторських та технологічних рішень в машинобудівництві, електроніці, авіакосмічній техніці й інших галузях.

Лазерні технології обробки матеріалів знайшли сьогодні широке застосування у наступних напрямках:

• Різання та сверління

• Точкове і шовне зварювання

• Розмірна обробка

• Поверхневе зміцнення матеріалу

• Гравірування та маркування

• Виготовлення трафаретів

• Формування плівок

• Відпал та легування напівпровідників [3]

При впливі лазерного випромінювання (ЛВ) на речовину частина потоку в кінцевому випадку або відбивається, або проходить крізь нього, а частина, яка лишилась, - поглинається. Основним результатом поглинання ЛВ є підвищення температури на поверхні та в об’ємі речовини, тобто її нагрів, плавлення, випаровування.

Оскільки в лазерних технологіях тривалість впливу випромінювання складає більше 10^-8 с і густина потоку не перевищує 10⁹ Вт/см², ЛВ можна розглядати як джерело теплоти, а процес розповсюдження тепла у речовині описувати законами теплопровідності.

Визначення такого параметру лазерного випромінювання, як енергія імпульсу важливе, адже знаючи, яка енергія потрапить на зразок, можна розрахувати температуру розігріву зразка. Тобто ми матимемо уявлення про фазові та структурні перетворення, що можуть відбуватимуться з матеріалом. Виходячи з цього, ми можемо піддавати зразки обробці при температурі, яка відповідає бажаному режиму.

Відношення енергії квантів сигналу до енергії квантів накачування - визначає максимальний ККД лазера. ККД лазера буває фізичний і повний. Під фізичним ККД розуміється відношення енергії випромінювання до енергії, що поглинається активним елементом лазера. Повний ККД - відношення енергії випромінювання до всієї енергії, витраченої системою.

Історія і наукові напрямки інституту

Інститут металофізики ім. Р. В. Курдюмова НАН України організований у 1945 р., є найбільшим в Україні і Європі науковим центром фундаментальних досліджень в області фізики металів.

Вчені Інституту проводять дослідження за чотирма основними науковими напрямами:

• електронна структура та властивості металів та сполук на їх основі;

• атомна будова металів і металовмісних гетерофазних структур;

• наномасштабні та наноструктуровані системи;

• фізика міцності і пластичності металів і сплавів.

Основні цілі досліджень Інституту:

• розробка фізичних основ і пошук принципово нових способів створення металевих матеріалів з високим рівнем фізичних і механічних властивостей, здатних працювати в складних термосилових і радіаційних умовах;

• розробка на основі цих матеріалів принципово нових пристроїв для сучасної техніки ;

• оновлення існуючих технологічних режимів і структури виробництва металевих виробів і пристроїв на їх основі.

Інститут співпрацює з провідними науковими центрами і університетами США, Німеччини, Китаю, Чехії, Польщі, Франції, Білорусії, Казахстану, Росії та ін.

Інститут металофізики ім. Р. В. Курдюмова НАН України має велику кількість інноваційних розробок у сфері отримання нових матеріалів, технологій обробки, діагностики і виготовлення напівфабрикатів і готових виробів для різних галузей промисловості. [6]

Історія і наукові напрямки відділу

Відділ фізики нестаціонарного масоперенесення створений у 1986 р. на базі лабораторії радіоактивних методів дослідження. Керував ним до 1996 р. д-р техн. наук В.М. Фальченко. З 1996 року відділ очолює д-р фіз.-мат. наук В.Ф. Мазанко.

Основний науковий напрямок відділу - дослідження фізичних закономірностей і механізму високої рухливості атомів металів і сплавів при імпульсному впливі.

Велика увага приділяється вивченню фізичних основ формування покриттів, отриманих електроіскровим поверхневим легуванням, в тому числі при накладенні електричного і магнітного полів.

Широко ведуться дослідження фізичної природи явища масоперенесення в металевих матеріалах при проходженні ударних хвиль. Вивчено особливості перебігу процесів перерозподілу атомів в металах при вибуховій обробці в залежності від характеристик навантаження, структури і властивостей навантажених матеріалів, умов їх деформування (В.М. Фальченко, Л.О. Зворикін, О.В. Філатов).

Розроблено гідродинамічну модель масоперенесення в суцільному середовищі при проходженні ударних хвиль, проводяться дослідження особливостей динамічного легування конструкційних матеріалів в умовах надглибокого проникнення (до 100 мм) порошкових частинок при вибуховій обробці. Значна увага приділяється питанню використання явища масо-перенесення при проходженні ударних хвиль через тверді тіла для отримання нових конструкційних матеріалів (Л.О. Зворикін).

Розробляються принципи збільшення рухливості іонів металів у сполуках оксидного типу під дією імпульсного електричного поля, що знаходить застосування при створенні хімічних джерел струму (А.В. Філатов).

Ряд робіт, виконаних у відділі, присвячені вивченню взаємодії низько енергетичних іонів інертних газів з металами і сплавами при бомбардуванні в газорозрядній плазмі низького тиску.

Виконується комплекс фундаментальних досліджень щодо з'ясування фізичної природи процесів переносу і фазоутворення в металах і сплавах у твердій фазі в умовах імпульсного лазерного впливу високої інтенсивності. В рамках запропонованої моделі лазерно-стимульованого масоперенесення показано, що спрямована міграція атомів від поверхні кристала відбувається в результаті релаксації термічних напружень, викликаних процесами нестаціонарного нагріву (О.Є. Погорелов).

Роботи колективу відділу отримали визнання не тільки в Україні, але і за її межами. В рамках прямих договорів про співпрацю виконані спільні науково-дослідні роботи з науковими центрами Росії, Білорусі, Молдови, Польщі та Болгарії. [6]