Фотокатод для диагностики имульсной плазмы с фемтосекундным разрешением

• Автор: Горлов, Тимофей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ФОТОКАТОД ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ИМПУЛЬСНОЙ ПЛАЗМЫ

С ФЕМТОСЕКУНДНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ

1. ОБЗОР ФОТОХРОНОГРАФОВ

1.1 Фотохронографы со старым принципом работы

1.2 Факторы, влияющие на временное разрешение фотохронографов

1.3 Фотохронограф нового поколения с временным разрешением 10 фс

1.4 Выводы и постановка задачи для диссертационной работы

2.1 Общий метод математического моделирования микрорельефных поверхностей

2.2 Математическое моделирование микрорельефных поверхностей,

относящихся к классу реалистичных поверхностей

2.3 Выбор параметров и Шо при моделировании микрорельефа

3. ВЫСОКОТОЧНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КВАЗИЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ВБЛИЗИ МИКРОРЕЛЬЕФНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ФОТОКАТОДА
3.1 Введение
3.2 Общий метод определения поля для произвольной микрорельефной
поверхности
3.3 Разработка аналитического метода расчета поля
3.4 Определение поля вблизи микрорельефной поверхности с малым
параметром а1га
3.5 Затухание возмущения электростатического поля на удалении от
микрорельефа. Расчет поля ускоряющего зазора сферической конфигурации с учетом микрорельефа сферического фотокатода
3.6 Особенности метода расчета поля и испытание компьютерного кода
3.7 Сравнение данного аналитического метода с коммерческим кодом для
расчета электростатического поля
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ФОТКАТОДА НА ВРЕМЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ФОТОХРОНОГРАФА ФЕМТОСЕКУНДНОГО РАЗРЕШЕНИЯ
5. РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОКАТОДА ДЛЯ ФОТОХРОНОГРАФА ФЕМТОСЕКУНДНОГО РАЗРЕШЕНИЯ
5.1 Введение
5.2 Получение конической заготовки для фотокатода при помощи
электрохимической анодной обработки металла
5.3 Способ изготовления фотокатода методом электрохимической размерной
обработки металлов
5.4 Способ изготовления фотокатода плазменно-разрядным методом
5.5 Теория процессов протекающих при изготовлении сферической части
фотокатода плазменным способом
5.6 Покрытие сферической части фотокатода золотом и достижение
необходимой шероховатости поверхности фотокатода
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

В начале 60-х годов появилась идея управляемого лазерного термоядерного синтеза. Ключевую роль в физике высокотемпературной плазмы и проблеме поведения вещества в экстремальном состоянии играют сверхмощные лазерные системы. За последние 30 лет наблюдался устойчивый прогресс в понимании условий, при которых может быть достигнуто зажигание инерциального термоядерного синтеза при возможно меньшей энергии управления. За последние 20 лет этот процесс ускорился благодаря развитию технических возможностей теории, вычислительной техники и развитию больших лазеров. Большими лазерными установками в мире, на которых проводятся такие эксперименты, являются Omega и NIF в США, Gekko в Японии, Phebus и LMJ во Франции, Helen и Vulcan в Англии, а также установка ИСКРА 5 (ИСКРА 6) в России.
Недавнее развитие сверхмощных лазеров фемтосекундной длительности импульса открыло новую эру исследований взаимодействия лазерного излучения с веществом. Фемтосекундные лазерные системы, обладая малой длительностью светового импульса (10-1000 фс), обеспечивают пиковую мощность вплоть до 1 ПВт. Первая петаваттная лазерная система появилась в США в 1998 году. При фокусировке лазерного излучения в пятно диаметром порядка 10 мкм такие лазеры дают возможность получить интенсивность вплоть до 1021 Вт/см2. Энергия импульса в одном импульсе может составлять до 1 кДж. Достижение петаваттного уровня мощности основано на применении принципа усиления растянутых во времени частотно-модулированных лазерных импульсов в традиционных широкоапертурных усилителях и их последующем сжатии до длительностей в несколько сот фемтосекунд на системе дифракционных решеток. Дальнейшее продвижение в направлении увеличения мощности на этом пути ограничено сравнительно узкой полосой
усиления света в неодимовом стекле. В связи с этим активно обсуждаются и исследуются альтернативные возможности преодоления петаваттного барьера с использованием более широкополосных усилительных систем. Переход к импульсному лазерному излучению фемтосекундной длительности и петаваттной пиковой мощности является достаточным условием для ускорения электронов плазмы до энергий, необходимых для прямого инициирования целого спектра ядерных процессов: возбуждения ядерных уровней, термоядерных реакций, реакций деления и наработки нестабильных изотопов, генерации ультракоротких импульсов и.т.д. Таблица 1 дает краткий обзор построенных в мире лазеров данного типа.

плоского зазора. Если теперь рассматривать шероховатость на поверхности фотокатода, то возмущенное поле внутри куба можно описывать формулой (3.2). Шероховатость можно взять такую, как, например, на рисунке 9. При этом возмущение поля будет сосредоточено главным образом внутри кубического объема в соответствии с исследованием приведенным выше. За пределами куба поле может быть описано обычным невозмущенным полем сферического зазора.
При моделировании динамики фотоэлектронов следует стартовать каждый электрон из центра квадратной шероховатой поверхности для уменьшения воздействия краевых эффектов.
3.6 Особенности метода расчета поля и испытание компьютерного кода
Для реализации численной части метода был написан компьютерный код. В этом пункте представлены типичные характеристики этого метода, а также особенности написанного кода. В качестве примера рисунок 14 демонстрирует реализацию метода определения поля.