Свойства неидеальной плазмы и динамика ударных волн при нагреве металлических мишеней фемтосекундными лазерными импульсами

• Автор: Комаров, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 97 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Г лава 1 Экспериментальные установки и методы измерений

1.1 Лазерные установки

1.1.1 Фемтосекундная титан-сапфир лазерная система

1.1.2 Тераваттная хром-форстерит лазерная система

1.2 Фемтосекундная Фурье-интерферометрия

1.3 1.3 Определение «нулевой» задержки

1.4 4 Методика определения параметров гауссова пучка

Основные результаты главы

Глава 2 Глава 2. Экспериментальное исследование оптических

свойств плазмы, образующейся на поверхности алюминия 33 и серебра при воздействии фемтосекундных лазерных импульсов с интенсивностью до 1015 Вт/см2
2.1 Методы исследований оптических свойств фемтосекундной
лазерной плазмы
2.2 Экспериментальная схема измерений
2.3 Результаты экспериментов
Основные результаты главы
Г лава 3 Экспериментальное исследование динамики
распространения ударных волн

3.1 Анализ современных методов исследования и диагностики ударно-волновых явлений. Генерация и исследование ударных волн оптическими способами
3.2 Экспериментальная часть
3.2.1 Экспериментальная схема для изучения параметров 62 высокоскоростного нагружения мишени
3.2.2 Результаты экспериментов и их обсуждение
Основные результаты главы
Основные результаты работы
Благодарности
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы
Неидеальная плазма с плотностью близкой к твердотельной, высокой кратностью ионизации и высокой температурой (до ~ 103 эВ) является сложным объектом для теоретического исследования. Это происходит из-за того, что сильное межчастичное взаимодействие затрудняет применение традиционных методов теоретической физики. Для построения достоверных численных моделей необходимо наличие результатов экспериментальных исследований.
Вследствие малой длительности импульса и фокусировки излучения в пятно размером до нескольких микрометров могут достигаться сверхсильные световые поля с интенсивностью ДО 1019Ч-102° Вт/см , недоступные для получения другими методами. Использование фемтосекундных импульсов высокой интенсивности делает возможным изучение фундаментальных свойств вещества в экстремальных и сильно неравновесных состояниях.
Воздействие фемтосекундных лазерных импульсов с интенсивностью 1014ч-1016 Вт/см2 на твердотельные мишени приводит к образованию в тонком приповерхностном слое на начальной стадии (~10’13ч-10'12 с) неидеальной плазмы с температурой 1(Ь-100 эВ [1-6], плотностью близкой к твердотельной и высокой кратностью ионизации. Полученная таким способом, плазма представляет собой большой научный интерес, но экспериментальные исследования ее затруднены, так как требуют проведения измерений в субпикосекундном временном интервале от начала действия нагревающего лазерного импульса в условиях неразвитого гидродинамического разлёта.

сильный градиент плотности плазмы (рис 2.1). Используя фемтосекундные лазерные импульсы интенсивностью 1014 и 2,5-1015 Вт/см2, были получены зависимости коэффициента отражения алюминия от угла падения для Б и Р поляризаций.

.(о) AI 10йWcm-Ь ' S'P°I ..о"°

У

-(с) AI 2.5 x101W cm"2 ’/f.
...О

_l I I L_
(b) Au 1014 Wcm'2
о 0.5°'§',л о
'''S

_i 1 L.
—I 1 1 1 1 1 1 1—J
(d) Au 2.5x1015W cm"2 А

. -D”
0 30 60 90 0
angle of incidence (deg) angle of incidence Ideg)
Рис 2.1. Экспериментальные измерения отражения нагревающего лазерного импульса от мишени как функция угла падения для S и Р -поляризованного излучения. Пунктирная кривая соответствующая теоретическому вычислению для ступенчатого профиля обозначена точками, для численного моделирования для экспоненциального профиля - короткими штрихами, для линейного профиля - длинными штрихами. [R.
Fedosejev, R. Ottmann, R. Sigel at all, Phys. Rev. lett., V 64, N 11, 12.03.1990]
Полученные результаты плохо совпадают с численным моделированием, основанным на учете ступенчатого профиля, который описывается формулой Френеля, и достаточно точны для большого градиента плотности плазмы на фемтосекундном масштабе времени.
В работе [24] представлены результаты измерений удельного сопротивления алюминия в зависимости от температуры в диапазоне 4-х