МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ, РАЗРУШЕНИЯ И АБЛЯЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИШЕНЕЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИНТЕНСИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ПОМОЩЬЮ ГИБРИДНОГО КОНТИНУАЛЬНО-АТОМИСТИЧЕСКОГО ПОДХОДА

Цель: изучение совокупности процессов, происходящих в веществе при воздействии на него лазерного излучения. Возникающий каскад сильноразномасштабных по времени и пространству процессов не поддается всестороннему описанию в рамках существующих моделей. Для полного описания картины отклика вещества на лазерное воздействие необходима разработка передовых моделей, в том числе гибридных, которые будут сочетать достоинства микро- и макроскопического подходов при описании динамики вещества. Для моделирования совокупности процессов, возникающих при лазерном воздействии на вещество, применяется метод молекулярной динамики совместно с моделью электронной подсистемы для вырожденного электронного газа. Разработаны гибридная континуально-атомистическая физическая модель и параллельная компьютерная программа. В основе созданной физической модели лежит молекулярно-динамический метод с потенциалами межчастичного взаимодействия, корректно воспроизводящими механические и термодинамические свойства изучаемых веществ. Построены модели поглощения лазерного излучения, в том числе многоимпульсного с числом импульсов в несколько сотен, электронной теплопроводности, электрон-фононного обмена. С помощью гибридной модели исследованы режимы плавления, нарушения сплошности в метастабильной растянутой жидкой фазе и последующей абляции металлических мишеней под действием одиночных и множественных лазерных импульсов. Обнаружено многократное увеличение эффективности лазерной абляции (увеличение глубины кратера) при облучении множественными импульсами с задержкой в несколько сотен пикосекунд по сравнению с абляцией одиночными импульсами с той же интегральной плотностью энергии.