ガウシアンビーム照射によるレーザー衝撃現象の分子動力学解析

Molecular dynamics analysis of laser shock phenomena due to Gaussian beam irradiation

福本 一郎; 大村 悦二*

Fukumoto, Ichiro; Omura, Etsuji*

高ピークパワーの超短パルスレーザーをターゲットに照射すると、照射領域が極短時間で蒸発し、熱伝導による影響の極めて小さい加工を行うことができる。そのため、精密・微細加工への応用が期待されている。超短パルスレーザーの加工分野への応用には、微視的アブレーションプロセスの解明が不可欠である。そこで、本論文では、金属ターゲットにガウシアンビームを照射した際に起こる微視的現象を、分子動力学法を用いてシミュレーションした。その結果、レーザー照射直後に表面下に強い衝撃波が発生し、表面上のレーザー照射部を起点として、円形に広がっていくことがわかった。また、この衝撃波の強度は、進行方向に対し一様ではなく、表面の垂線に対し15~40度の方向に強く現れることを示した。さらに、衝撃波が固液界面を通過する際、多数の転位が発生し、その一部は衝撃波とともに材料内に伝播することなどを明らかにした。

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