Учебна програма на курса
„ФИЗИЧНИ ОСНОВИ НА ЛАЗЕРНИТЕ ТЕХНОЛОГИИ“

Хорариум: 45 + 15 + 0 = 60 часа

Лектор: гл.ас. д-р Александър Гайдарджиев

Анотация: Въпреки факта, че взаимодействието на лазерното лъчение с материалите е обект на засилен научен интерес от създаването на първите лазерни източници през 60-те години на XX-ти век, все още някои аспекти на лазерната обработка не са напълно изяснени. Много успешни технологични процеси са разработени изцяло или частично емпирично, без разбиране в дълбочина на механизмите за тяхното стартиране и осъществяване, а също така нямат и задоволително количествено или числено описание. Например при лазерно заваряване произходът на някои дефекти на заварването все още е дискусионен. Загубата на ефективност при ниска скорост на заваряване в сравнение със заваряване с електронен сноп и създаването на неравности по заваръчната повърхност при висока скорост на заваряване също не са напълно обяснени. Курсът по физични основи на лазерните технологии запознава студентите с последните достижения в областта на теоретичното описание на лазерните взаимодействия с материалите. Разгледани са основни технологични процеси като заваряване, спояване, сплавяване и рязане с оглед на физичните модели описващи стартирането и протичането им. Курсът се преподава в рамките на един семестър със седмичен хорариум от три часа лекции и един час упражнения. След успешното завършване на настоящия курс студентите ще придобият теоретични знания за физичните процеси протичащи при най-разпространените лазерни технологии.

Предварителни изисквания: няма. Настоящият курс е подходящ надграждане над курса по „Технологични приложения на лазерите“, но последният не е необходимо условие за успешното протичане на настоящия курс.

Съдържание на учебната програма

1. Разпространение и фокусиране на лазерно лъчение във вакуум, газова среда и плазма. (3 уч. часа)
2. Абсорбция, отражение и разпространение на лазерно лъчение в кухини в твърди тела. (3 уч. часа)
3. Повърхнини процеси при взаимодействие на лазерно лъчение с кондензирана материя - взаимодействие на образуваните пари с работния газ. (3 уч. часа)
4. Кинетика на процеса на изпарение и хидродинамика. Нестабилности при лазерно индуцирано изпарение от твърди тела. (4 уч. часа)
5. Лазерно закаляване на стоманени повърхности – термичен модел, сравнение с експериментални данни. (3 уч. часа)
6. Хидродинамични модели на лазерно индуцирано сплавяване на метални повърхности – отчитане на движението на стопилката, отчитане на капилярни ефекти, сравнение с експериментални данни. (4 уч. часа)
7. Моделиране на лазерно индуцирано почистване на повърхности – почистване от микрочастици и от тънки слоеве. Физичен модел описващ лазерно индуцирано премахване на тънки слоеве от петролни продукти от водна повърхност. Почистване на метални повърхности от радио-нуклеоиди. (4 уч. часа)
8. Моделиране на селективно лазерно разтопяване – структури за прахови смеси, топло-проводност на прахове във вакуум, изчисляване на термични и оптични константи на използваните материали. Прахови смеси. (4 уч. часа)
9. Образуване на плазма при обработка на материали. Характеристики на плазмата образувана от благодародни газове, молекулни газове и метални пари. (3 уч. часа)
10. Механизми на лазерно индуцирана йонизация на газове в присъствие на твърда повърхност. (3 уч. часа)
11. Процеси при разтапяне в дълбочина на материали при въздействие с непрекъснато лазерно лъчение. Физични процеси при неподвижен образец. Термичен модел на разтапяне с термичен пренос в дълбочина при подвижен образец. Хидро-динамични процеси при проникване на лазерното лъчение в дълбочина в твърди тела. (4 уч. часа)
12. Процеси при взаимодействие на импулсно лазерно лъчение с материали – лазерно индуцирана аблация и отлагане на тънки слоеве. Моделиране на синтез на наночастици. (3 уч. часа)
13. Плазмени процеси в метални пари – процеси при изпарение на метал във въздух, плазмени процеси при дълбоко проникване на лазерно лъчение в образеца. (3 уч. часа)

Формата на контрол е: изпит

Формиране на оценката по дисциплината (% от оценката):

• Workshops (информационно търсене и колективно обсъждане на доклади и реферати) - 10%
• Участие в тематични дискусии в часовете - 10%
• Тестова проверка - 60%
• Резултати от практическата работа - 20%

Основна литература:

1. Gennady G. Gladush, Igor Smurov, Physics of Laser Materials Processing, Springer-Verlag, 2011.

Допълнителна литература:

1. William Steen, Jyotirmoy Mazumder, Laser Material Processing, 4-th ed., Springer-Verlag, 2010.
2. Markolf Niemz, Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, Springer-Verlag, 2007.

28.03.2013 г.

Съставил: гл.ас. д-р Александър Гайдарджиев

Коментари и предложения изпращайте тук

2025-11-13