Генерация жесткого некогерентного рентгеновского излучения и возбуждение ядер в высокотемпературной фемтосекундной лазерной плазме

• Автор: Михеев, Павел Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Оглавление.
Оглавление
Введение
Глава 1. Формирование временных и энергетических характеристик излучения мощных фемтосекундных лазерных систем с помощью нелинейно-оптических
преобразований
§1.1 Временные и энергетические характеристики современных мощных
лазерных систем
1.1.1 Мощные фемтосекундные лазерные системы
1.1.2 Проблемы контраста излучения и недостаточной скорости нарастания переднего фронта тераваттных лазерных импульсов
§1.2 Улучшение временных и энергетических характеристик лазерного
излучения с помощью нестационарног о ВКР-преобразования
1.2.1 Введение
1.2.2 Численное моделирование НВКР в газовых средах: постановка задачи
1.2.3 Численное моделирование НВКР в газовых средах: результаты расчетов
1.2.4 Расчет параметров НВКР-преобразователя излучения мощной фемтосекундной эксимерной системы
1.2.5 Расчет параметров НВКР-преобразователя излучения мощной фемтосекундной лазерной системы на Ш-стекле
§1.3 Формирование высококонтрастных фемтосекундных лазерных импульсов
видимого и УК диапазонов с помощью параметрического усиления
1.3.1 Введение
1.3 .2 Численное моделирование параметрического усиления в кристаллах
1.3.3 Расчет параметров ПГС для мощной фемтосекундной лазерной системы на Ш-стекле
1.3 .4 Расчет параметров ПГС для мощной фемтосекундной лазерной системы на
П-сапфире
Выводы
Глава 2. Генерация жесткого некогерентного рентгеновского излучения в
приповерхностной фемтосекундной лазерной плазме
§2.1 Приповерхностная фемтосекундная лазерная плазма как источник
жесткого некогерентного рентгеновского излучения

§2.2 Методы диагностики приповерхностной фемтосекундной лазерной плазмы
2.1.1 Методы исследования спектрального распределения непрерывного рентгеновского излучения ФЛП
2.1.2 Определение температуры "горячей" электронной компоненты фемтосекундной лазерной плазмы
§2.3 Увеличение эффективности преобразования лазерной энергии в жесткое рентгеновское излучение с использованием наноструктурированных мишеней
2.2.1 Описание экспериментальной установки
2.2.2 Влияние атомного состава мишеней на выход жесткого рентгеновского излучения плазмы
2.2.2 Использование мишеней с модифицированной поверхностью
2.2.3 Оценка увеличения локального поля на поверхности модифицированной мишени
Выводы
Глава 3. Возбуждение низколежащих ядерных уровней в высокотемпературной
приповерхностной лазерной плазме
§3.1 История вопроса: о возбуждении ядер в лазерной плазме
§3.2 Каналы возбуждения ядер
3.2.1 Возбуждение ядер при переходах в атомной оболочке
3.2.2 Обратная внутренняя электронная конверсия
3.2.3 Неупругое рассеяние электронов
3.2.4 Возбуждение ядер собственным тепловым излучением плазмы
3.2.5 Возбуждение ядер при коллективных переходах в атомной оболочке
3.2.6 Особенности возбуждения низколежащих уровней изотопов
§3.3 Каналы распада возбужденных ядер
3.3.1 Радиационный распад
3.3.2 Конверсионный распад
3.3.3 Другие типы распада
3.3.4 Особенности распада возбужденных низколежащих уровней изотопов
§3.4 Возможные схемы регистрации возбуаедения ядер
3.4.1 Детекторы у-из лучения
3.4.2 Детекторы конверсионных электронов
3.4.3 Регистрация линий рентгеновского излучения в результате внутренней электронной конверсии
3.4.4 Поглощение резонансных квантов в спектре теплового излучения плазмы... 117 §3.5 Регистрация у-распада ядерного уровня 181Та с энергией 6,238 кэВ,
возбужденного в фемтосекундной лазерной плазме
3.5.1 Схема эксперимента
3.5.2 Методика эксперимента
3.5.3 Калибровка детектора
§3.6 Результаты экспериментов
3.6.1 Методика обработки результатов эксперимента
3.6.2 Результаты экспериментов
3.6.3 Достоверность экспериментальных результатов
3.6.4 Сравнение с теоретическими оценками количества возбужденных ядер
Выводы
Заключение
Благодарности
Литература
150 т ВКР-генератор >р
Рис. 1.10 Схема формирования излучения ФЭС на ХеСІ [5,64] (Т - системы тегескопирования, Ф - фильтр.
фронта импульса, а также исключить пьедестал, обычно присутствующий в излучении накачки.
1.2.4.1 Модернизация ФЭС на ХеСІ
На нашей кафедре была создана фемтосекундная эксимерная лазерная система [5,64]. Она состоит из задающего генератора и системы эксимерных усилителей. Задающий генератор формирует импульсы длительностью более 200 фс, энергией 1 мДж. На выходе после усиления в эксимерном модуле на ХеСІ имеем импульсы ~50 мДж, 300 фс с контрастом по мощности ~106. Конечно, система не лишена недостатков. Перечислим основные проблемы:
• для ряда экспериментов, связанных с воздействием на вещество, контраст и скорость нарастания переднего фронта импульсов недостаточны;
• получение более коротких высокоэнергетических импульсов невозможно.
Рассмотрим применение ВКР-преобразователя с одним каскадом усиления для формирования излучения фемтосекундной лазерной системы с эксимерным усилителем (Рис. 1.10). Импульс задающего генератора после преобразования во вторую гармонику (Я.н=308 нм) попадает в полосу усиления эксимерного лазера на ХеСІ. После усиления получаем излучение с характеристиками А„=308 нм, г„=300 фс, ЕИ~ 50 мДж и 2ац=4 см. Определим параметры ВКР-генератора. Он может работать в режиме канала и в параллельных пучках. Ниже приводятся параметры генератора в последнем варианте, более управляемом с нашей стороны, так как режим канала плохо исследован как теоретически, так и экспериментально в первую очередь с точки зрения устойчивости и воспроизводимости.
Для оптимальной конверсии при длине взаимодействия 200 см необходимо давление метана 15 атм. Чтобы получить интенсивность накачки 5-Ю10 Вт/см2, необходимо уменьшить апертуру первого пучка (с энергией 150мкДж) до 2 мм. На выходе ВКР-генератора получим стоксовый импульс с энергией —20 мкДж на длине волны 338 нм.