» » Влияние оптических неоднородностей в полимерах на разрушение при облучении
24.12.2014

Прямое подтверждение роли оптических неоднородностей в разрушении прозрачных полимеров было получено путем облучения образцов полиметилметакрилата с различной исходной плотностью оптических неоднородностей. Варьирование плотности оптических неоднородностей обеспечивалось различной технологией получения материала. Из полученных данных видно, что в случае пичкового режима генерации изменение структуры может привести к изменению порога разрушения более чем на порядок. При равном уровне энергии светового импульса образцы различаются протяженностью области разрушения l и плотностью очагов разрушения и. Соблюдается приближенная корреляция между исходной плотностью непрозрачных включений n0 и численностью очагов оптического разрушения. Отдельные отклонения от этой зависимости связаны с наличием малых дефектов, не выявляемых с помощью оптического микроскопа и с неравномерностью распределения дефектов.
При воздействии на образцы луча лазера с модулированной добротностью зона разрушения складывается из двух частей — сплошного нитевидного трека в районе фокуса и совокупности отдельных микроочагов, плотность которых убывает по мере удаления от фокуса навстречу лучу. Протяженность сплошного трека меняется мало, а протяженность всей зоны разрушения и плотности отдельных очагов повреждения варьируется аналогично наблюдаемым при облучении импульсом лазера с дискретным распределением интенсивности.
Возникновение структурно-нечувствительной зоны сплошного разрушения в полиметилметакрилате при больших мощностях светового импульса связано с изменением механизма оптического разрушения. При умеренных интенсивностях очаги разрушения возникают на микродефектах, а при высоких мощностях происходит разрушение связей в основном материале.
Очаги оптического разрушения в полиметилметакрилате имеют значительно большие размеры, чем в ионных кристаллах. По мере повышения энергии светового импульса лазера с модулированной добротностью их слияние наступает часто до достижения насыщения величины nmax — максимальной плотности очагов разрушения. Для определения этого параметра использовано многократное облучение материала импульсами с энергией, незначительно превышающей пороговую. Численные значения nmax меняются в пределах 10в3/10в5 мм-3 при изменении n0 от 0 до 15 мм-3. Это является подтверждением термического механизма разрушения, а не механизма электрического пробоя в микропорах, так как плотность микропор в полимерах составляет 10в9/10в11 мм-3, что существенно отличается от nmax.
Отметим, что для монокристаллов фтористого лития рост плотности очагов оптического разрушения n, измеряемой в нитевидной зоне трека разрушения, по мере увеличения энергии светового луча продолжается до некоторых значений Е=10/15 Eпор, после чего меняется. Численные значения максимальной плотности очагов разрушения nmax и плотности источников дислокаций совпадают. Зависимость этих величин от концентрации растворимых примесей показывает, что как источники разрушений, так и источники дислокаций связаны с местами повышенной концентрации примесей и вакансий.