Монография представляет собой обзор основных направлений теоретических и экспериментальных исследований по воздействию лазерного излучения на вещество. Главное внимание уделяется описанию физико-математических моделей и методов численного моделирования физических процессов, протекающих при взаимодействии лазерного излучения с материалами различного состава в области умеренных потоков излучения, при которых возникают тепловые, гидродинамические и плазменные эффекты, представляющие интерес для лазерной технологии и научных исследований. Для подтверждения достоверности расчетных моделей широко привлекаются результаты экспериментов. Монография предназначена для широкого круга специалистов, аспирантов и студентов старших курсов. занимающихся физикой высоких плотностей энергии, физикой взаимодействия мощных направленных потоков электромагнитной энергии с веществом, технологией обработки различных материалов.

Книга посвящена рассмотрению тепловой модели воздействия лазерного излучения на конденсированные среды. Описаны механизмы поглощения и диссипации энергии света в металлах и полупроводниках. Рассмотрена роль поверхностных электромагнитных волн оптического диапазона, процессы нагревания вещества лазерным излучением в линейных и нелинейных режимах, а также нетермические эффекты, сопровождающие лазерный нагрев. Детально рассмотрены механизмы лазерного разрушения поглощающих материалов. Изложены математические модели лазерного испарения для различных условий и сред. Тепловая модель распространена на оптический пробой прозрачных сред; рассмотрены механизмы пробоя газов и идеальных прозрачных твердых тел, тепловой неустойчивости на поглощающих неоднородностях, а также статистическая концепция оптического пробоя. Для научных работников, студентов и аспирантов, специализирующихся в области лазерной техники и технологии.

В книге дан обзор результатов исследований, проведенных сотрудниками ИЛФИ РФЯЦ-ВНИИЭФ, за период 1956-2003 гг. Описаны способы получения экстремально высоких температуры, плотности и давления. Представлены мощные импульсные, импульсно-периодические и непрерывные лазеры, созданные для этих целей. Особое внимание уделено моноимпульсным установкам «Искра-4», «Искра-5». Книга может быть полезна специалистам, изучающим поведение вещества при высоких давлениях и температурах и физические основы работы мощных лазеров.

В книге рассмотрены основы нанесения износо-, коррозионно-стойких и теплозащитных покрытий с применением перспективных технологий наплавки, газотермического напыления, лазерной обработки; теоретические предпосылки оптимизации состава наносимых материалов и технологии формирования покрытий. Приведены конкретные примеры современных материалов и технологий для упрочнения изделий машино- и моторостроения, металлургии, авиации. химической промышленности. медицинской техники. Значительное внимание уделено износостойким материалам с избыточной карбидной фазой и включениями твердой смазки, коррозионно-стойким металлополимерным и биокерамическим материалам, теплозащитным композициям на основе диоксид циркония. Представлена информация об импульсно-пламенной обработке напыленных покрытий для образования в них работоспособных неравновесных, аморфизированных структур. Предназначена для научных и инженерно-технических работников в области нанесения защитных покрытий, аспирантов, студентов.

Учебник посвящен систематическому изложению физики основных элементарных процессов, возникающих при взаимодействии электромагнитного поля с атомами и наночастицами. Рассмотрены такие фундаментальные явления как поглощение излучения, люминесценция, индуцированное излучение, фотоионизация, тормозное излучение, включая поляризационный канал, различные виды рассеяния фотона на атомах и мезообъектах, в том числе с участием поверхностных плазмонов, а также фотопереходы в молекулярных системах и наноструктурах. Когерентные нестационарные процессы — самоиндуцированная прозрачность, оптическая нутация и фотонное эхо — описаны в рамках формализма вектора Блоха, позволяющего дать их наглядную геометрическую интерпретацию. Основному материалу предпослано рассмотрение электромагнитного взаимодействия на примере простейших классических систем — гармонического осциллятора и осциллятора Морзе. Особое внимание уделено фазовому контролю фотовозбуждения классического осциллятора в поле ультракоротких импульсов и в бихроматическом поле, играющему важную роль в современной лазерной физике и химии. Представлено классическое описание взаимодействия электромагнитного излучения с веществом на основе спектроскопического принципа соответствия, включая вывод выражений для коэффициентов Эйнштейна. Подробно рассмотрена динамическая поляризуемость атома - величина, занимающая центральное место в описании отклика вещества на электромагнитное воздействие. Рассмотрены неупругие процессы при взаимодействии электронов с атомными частицами. Для студентов и преподавателей, научных работников в областях атомной физики и фотоники.

В книге описываются физические, радиационные, динамические и химические явления, участвующие в процессах стратосферно-тропосферного взаимодействия. Рассматриваются такие проблемы, как Антарктическая озоновая дыра, глобальное потепление и сопутствующее ему охлаждение стратосферы, стратосферно-тропосферный обмен, процессы переноса в верхней тропосфере, роль стратосферы в формировании тропосферных погодных систем. Книга предназначена исследователям, занимающимся физикой и химией атмосферы, метеорологией, аэрономией и другими науками, связанными с изучением окружающей среды, а также студентам и аспирантам соответствующих специальностей.

Учебное пособие посвящено изложению современных аспектов фотоники и нанофотоники, включая взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов с веществом. Рассматриваются вопросы, связанные с конфокальной и ближнеполевой сканирующей оптической микроскопией высокого разрешения, свойствами и использованием поверхностных плазмонов, перепутанными фотонными состояниями, статистическими свойствами фотонных полей, квантовыми излучателями и метаматериалами. Предназначено для студентов, специализирующихся в области физической и квантовой оптики, лазерной физики, квантовой электроники, оптоэлектроники и смежных дисциплин.

Изложены физические основы лазерной и лазерно-ультразвуковой обработок железоуглеродистых сплавов. На основе современных представлений о предельных состояниях системы "металл - внешнее воздействие" рассмотрена термофлуктуационная модель кооперативной перестройки решетки при фазовых превращениях в железе и сталях в существенно неравновесных условиях высоких скоростей нагрева и деформации. В соотношении с теоретическими предпосылками проведен анализ результатов экспериментальных исследований физических закономерностей формирования структурно-напряженного состояния поверхности преимущественно в инструментальных сталях при лазерном воздействии. Особо рассмотрен вопрос эффективного использования комбинированного лазерно-ультразвукового источника энергии при решении задач термомеханического упрочнения и легирования поверхности железоуглеродистых сплавов, качественного раскроя листового металла. Отдельное внимание уделено выявлению закономерностей протекания процесса износа в условиях сухого трения скольжения поверхностей, подвергнутых лазерной и лазерно-ультразвуковой обработкам. Для научных работников и инженеров, занимающихся вопросами разработки технологий, основанных на использовании лазерного излучения, а также для студентов старших курсов вузов и аспирантов соответствующих специальностей.

Пособие содержит обзорную, теоретическую и экспериментальные части и посвящено научным аспектам поверхностного упрочнения материалов с использованием лазерного и ультразвукового воздействия. В нем рассмотрен системный подход к осуществлению лазерного легирования, или модифицирования поверхности, путем оплавления через жидкую фазу, рассмотрены механизмы упрочнения при ультразвуковой обработке закаленных сталей. Даны рекомендации по применению различных режимов лазерного и ультразвукового упрочнения для обработки изделий машиностроения. Пособие предназначено для студентов, аспирантов, преподавателей технических вузов, а также специалистов в области поверхностного упрочнения материалов.

В монографии представлены анализ и обобщение результатов комплексных исследований физических основ взаимодействия мощных ультракоротких лазерных импульсов с веществом атмосферы и изучения количественных проявлений эффектов, сопровождающих их распространение в атмосфере. Рассмотрены такие эффекты взаимодействия, как самофокусировка и филаментация лазерных пучков, генерация суперконтинуального свечения, неупругое рассеяние света на частицах жидкокапельного аэрозоля, воздействие лазерных импульсов на вещество. Представлены результаты лабораторных и натурных экспериментов, теоретические модели и результаты проведенных численных расчетов в сравнении с эмпирическими данными. Книга предназначена для широкого круга исследователей, аспирантов и студентов вузов, специализирующихся по оптике и физике атмосферы и нелинейной оптике, и будет полезна разработчикам лазерных технологических и оптико-локационных систем.

Анализируется роль вулканогенных аэрозолей в формировании температурных и озоновых аномалий, зарегистрированных в тропической стратосфере после извержения влк. Пинатубо в июне 1991 г., по данным 30-летних баллонных измерений на ст. Хило (Гавайи). В качестве аномалий рассматриваются положительные температурные и отрицательные озоновые отклонения в вертикальных профилях относительно многолетнего среднего. Во второй половине 1991 г. стратосферные аномалии хорошо согласуются с наличием вулканического пела, который сохранялся в стратосфере около полугода. Однако только присутствием долгоживущего серокислотного аэрозоля невозможно объяснить регистрируемые в дальнейшем в течение 2-3 лет температурные аномалии и депрессию стратосферного озона. Предложен механизм формирования в стратосфере долгоживущих частиц вулканогенной сажи, образующихся при термическом разложении метана в эруптивной колонне, активно поглощающих солнечную радиацию и разрушающих озон на своей поверхности. На основе расчета скорости осаждения сажи с учетом высокой эффективности разрешения озона на ее поверхности объясняется наиболее крупная озоновая аномалия, наблюдавшаяся в нижней стратосфере во второй половине 1992 г.

Дан анализ вулканогенных возмущений стратосферы в период с 1979 по 2008 г. и их влияния на долговременные изменения озоносферы. Показано, что главным регулятором поведения озоносферы в этот период являлось вулканогенное аэрозольное возмущение стратосферы.

Приведены технические данные лазерного технологического оборудования непрерывного и периодического действия, описаны прогрессивные технологические процессы лазерного термоупрочнения, микролегирования, аморфизации. Изложены оптимальные режимы лазерного упрочнения. Показано влияние лазерного облучения на эксплуатационные характеристики материалов. Рассчитана на инженерно-технических работников промышленных предприятий.

В сентябре 2002 г. в результате расщепления полярного вихря над Антарктикой наблюдалось внезапное стратосферное потепление (ВСП). Аномально раннее разрушение антарктического полярного вихря весной 2002 г. произошло в результате повышенной активности вертикально распространяющихся планетарных волн. В работе исследуется динамика южного полярного вихря в период ВСП 2002 г. В качестве возможной причины ослабления полярного вихря, которое предшествовало его расщеплению под действием планетарных волн, рассмотрено аномальное понижение температуры нижней субтропической стратосферы,способствовавшее уменьшению стратосферного меридионального температурного градиента.

Устойчивость стратосферного полярного вихря в зимне-весенний период является одним из ключевых факторов, определяющих продолжительность и масштабы разрушения стратосферного озона в полярной области. Максимум скорости арктического полярного вихря наблюдается зимой, а антарктический вихрь, как правило, усиливается в начале весны. В результате над Антарктикой ежегодно с августа по ноябрь наблюдается масштабное разрушение озона, а над Арктикой с января по март- лишь небольшие эпизодические аномалии. В работе рассмотрена причина высокой силы и устойчивости антарктического полярного вихря в зимне-весенний период. На основе данных реанализа ERA-Interim показана высокая согласованность между внутригодовыми изменениями температуры нижней субтропической стратосферы и скорости зонального ветра в субполярной и полярной нижней стратосфере в Южном полушарии. Результаты численного моделирования с использованием модели PlaSim-ICMMG-1.0 демонстрируют усиление зонального ветра в субполярной области при повышении температуры субтропической стратосферы. Показано, что зимне-весеннее усиление антарктического полярного вихря происходит благодаря увеличению стратосферного меридионального температурного градиента в результате сезонного повышения температуры нижней субтропической стратосферы в этот период.

После мощных извержений тропических вулканов в стратосфере наблюдается систематическое повышение температур относительно многолетних норм. Температурные аномалии в стратосфере тропического пояса вызывают формирование очагов тепла в Арктическом регионе, что в свою очередь приводит к значительному уменьшению границ ледового покрова Северного Ледовитого океана. С использованием спектральной модели общей циркуляции атмосферы промежуточной сложности проанализировано возмущающее влияние новых температурных контрастов в стратосфере Северного полушария на климатические изменения в арктических регионах. Рассмотрено влияние мощных вулканических извержений на временные ряды изменений температуры тропической стратосферы и приземных температур для региона п-ва Чукотка. Установлено, что все мощные вулканогенные аэрозольные возмущения стратосферы откликаются в течение 10 лет всплесками температур у поверхности Земли в очаге тепла на п-ве Чукотка.

Полярные вихри играют существенную роль в распределении стратосферного озона, движении воздушных масс в полярной и субполярной стратосфере и температурном режиме над полярной областью. Антарктический полярный вихрь формируется осенью, достигая пика своей устойчивости в начале весны. Поздней весной, когда он ослабевает, усиливается влияние на него нижней субтропической стратосферы. В данной работе рассмотрена роль изменений температуры нижней субтропической стратосферы в усилении антарктического полярного вихря. С помощью корреляционного анализа на основе данных реанализа ERA5 выявлено существенное увеличение влияния незначительных изменений температуры нижней субтропической стратосферы на динамику антарктического полярного вихря во второй половине ноября.

В последнее время большое внимание уделяется применению лазеров для создания и нагрева плазмы, разрабатываются конкретные схемы постановки термоядерных экспериментов с использованием лазеров, рассматриваются вопросы взаимодействия сверхмощного лазерного излучения с веществом.Представленные в сборнике работы отражают состояние исследований в этой быстро развивающейся области и будут, без сомнения, интересны широкому кругу специалистов, занимающихся созданием и применением лазеров, диагностикой плазмы, взаимодействием излучения с веществом. Сборник заинтересует также специалистов в области физики плазмы, исследующих удержание плазмы в магнитных ловушках разных типов.

Дан обзор основ нормирования и дозиметрии фотонного, СВЧ и УФ излучения. Рассмотрены биофизика воздействия и подход к нормированию лазерного излучения, закономерности формирования лазерноопасных зон. Описана специфика воздействия излучения на глаз человека, обоснованы принципы построения оптических схем дозиметров, рассчитана модель оптической системы глаза для дозиметра лазерного излучения. Рассмотрены варианты построения электронной схемы дозиметра, погрешность измерения и метрологические основы дозиметрии лазерного излучения. Для инженерно-технических работников, врачей, гигиенистов, специализирующихся в области нормирования, дозиметрии и защиты от излучений.