Формирование мощных импульсов CO2 лазера для исследования лазерной плазмы и эффективной генерации высокозарядных ионов

• Автор: Сатов, Юрий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 250 с. : ил.

Глава 1 Приборы и методики измерения

1.1 Измерение характеристик лазерного излучения

1.1.1 Измерение коэффициента усиления слабого сигнала

1.2 Измерение электронной концентрации и экспозиционных доз, создаваемых импульсной рентгеновской пушкой

1.3 Время-пролетная методика измерений параметров плазмы

1.3.1 Анализатор энергетического спектра ионов

1.3.2 Коллектор заряженных частиц

I Глава 2 Разработка и исследование импульсных СОг-лазеров для

генерации мощных коротких импульсов

2.1 Формирование самостоятельного разряда в смеси СОг/Иг/Не атмосферного и сверхатмосферного давления

2.1.1 Схемы с формированием импульса напряжения дополнительным контуром

2.1.2 Возбуждение разряда в большом объёме среды атмосферного давления
с предыонизацией рентгеновским излучением. Усилительный модуль "Скат"

2.2 Характеристики разработанных СОг-лазеров
2.2.1 Задающий генератор "Модуль ЗГ"
2.2.2 Многомодовый генератор "КАТРАН"
2.2.3 Широкоапертурный С02 лазерный модуль импульсно-периодического
действия "СКАТ"
Глава 3 Формирование мощных импульсов С02-лазера в линейке
усилителей
3.1 Формирование импульса излучения с помощью электро-оптического затвора и
линейки усилителей. Установка ТИР

3.2 Формирование импульсов в цепочке нелинейных поглощающих и усиливающих сред
3.2.1 Экспериментальные условия и описание оптической схемы
3.2.2 Проблемы самовозбуждения усилительной линейки и
повторного импульса
3.2.3 Энергия насыщения усилительной среды и просветление нелинейных фильтров
3.2.4 Формирование временных и энергетических характеристик импульса излучения
3.2.5 Теоретические модели и результаты расчета
3.3 Физические процессы, сопровождающие формирование мощных импульсов
С02 лазера
3.3.1 Влияние когерентных эффектов на формирование временного профиля импульса лазера в усилителе
3.3.2 Влияние самофокусировки излучения в ячейке БРб на формирование импульса
3.3.3 Преобразование излучения С02 лазера в коротковолновую область спектра в нелинейных кристаллах
Глава 4 Исследования лазерной плазмы, создаваемой импульсами
излучения СОг лазера
4.1 Результаты исследования плазмы с помощью импульсов длительностью
т ~2 не при плотности мощности на облучаемых мишенях до 5 ■ 1014 Вт/см2
4.1.1 Исследование угловых характеристик рассеяния излучения основной частоты
4.1.2 Исследование спектра и формы импульса рассеянного плазмой излучения на основной частоте
4.1.3 Измерение профилей температуры и электронной концентрации в за-критической области по спектрам многозарядных ионов
4.2 Результаты исследования плазмы, создаваемой импульсами варьируемой в интервале т ~ 154-80 не длительности
4.2.1 Облучение мишени и схема время-пролетных измерений
4.2.2 Исследование эволюции ионного состава лазерной плазмы при ее разлете161
4.2.3 Характеристики ионной компоненты плазмы различных элементов при острой фокусировке излучения (/ = 9 • 1013 Вт/см2

4.2.4 Характеристики ионной компоненты плазмы при плотности
мощности д = 3 ■ 1013 Вт/см2
4.2.5 Характеристики ионной компоненты плазмы свинцовой мишени при плотности мощности д = (3 -9- 9) • Ю10 Вт/см2
4.3 Обобщение и обсуждение результатов. Эффективность лазерно-плазменного
генератора высокозарядных ионов
4.3.1 Сравнение с результатами численного моделирования нагрева и разлета
плазмы
Глава 5 Лазерно-плазменный генератор высокозарядных ионов
Заключение
Литература

Рис. 2.18. Высоковольтный генератор импульсного напряжения для питания разряда на базе разработанного газового разрядника [197]. 1-конденсаторы ИК-50-0.1; 2-разрядники РГУ-1м; 3-охранный электрод; 4-резисторы С5-40-250; 5-лазерная камера из стеклопластика.
по предварительной ионизации среды являлись близкими к пороговым. Для получения указанных результатов необходимо было формировать напряжение ’’холостого” хода на уровне 3204-350 кВ при ударной емкости Со=75 нФ и индуктивности контура Ьо ~1.5 мкФ. Форма электродов в разрядной схеме играет большую роль как на стадии формирования самостоятельного разряда, так и для реализации, насколько возможно, однородного распределения энерговклада и, соответственно, коэффициента усиления по сечению пучка. Профилированию электродов посвящено достаточно много работ (177-182]. В нашей разрядной схеме
Рис. 2.19. Профиль электродов для возбуждения объёмного разряда атмосферного давления [196]. 1-рабочая зона; 2, 3, 4 зоны закругления; 5-профиль Эрнста, к=0.02.