Роль предымпульса в формировании быстрого электронного компонента при фокусировке субтераваттного фемтосекундного лазерного излучения на поверхность жидких и твердых мишеней

• Автор: Иванов, Константин Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I Взаимодействие сверхмощного лазерного излучения с пространственно неоднородной плазмой. Влияние различных параметров на лазерное ускорение заряженных частиц
1.1 Взаимодействие короткого лазерного импульса с веществом и формирование теплового электронного компонента плазмы
1.2 Ускорение электронов в лазерной плазме по мере роста интенсивности греющего импульса
1.2.1 Ускорение электронов в области умеренных интенсивностей
1.2.2 Ускорение электронов в области релятивистских интенсивностей
1.2.3 Ускорение электронов в области субрелятивистских интенсивностей
1.3 Влияние начальных условий на механизмы ускорения электронов
1.3.1 Воздействие на мишень лазерного импульса с различным контрастом на
пико- и наносекундном масштабе времени
1.3.2 Использование поверхностно-модифицированных мишеней
1.4 Основные выводы к Главе
Глава II Диагностика лазерной плазмы. Особенности оценки параметров плазмы при измерении её рентгеновского и гамма-спектров
2.1 Рентгеновские измерения
2.1.1 Искажения регистрируемого спектра в режиме счёта фотонов
2.1.2 Искажения регистрируемого спектра, связанные с низкой эффективностью регистрации высокоэнергетичных квантов
2.2 Методика восстановления исходного спектра плазмы с учётом эффектов рассеяния квантов в веществе
2.2.1 Экспериментальное измерение спектра рентгеновского излучения плазмы
в режиме счёта фотонов
2.2.2 Численное моделирование взаимодействия рентгеновских квантов с веществом сцинтиллятора
2.3 Основные выводы к Главе II

Глава III Ускорение электронов в плазме, формируемой мощным фемтосекундным лазерным импульсом на поверхности
микромодифицированной под воздействием предымпульса мишени из расплавленного металла
3.1 Лазерная система на кристалле ТпЗаррЫге. Характеризация параметров излучения
3.2 Экспериментальная установка для изучения свойств плазмы, формируемой на поверхности жидкой мишени
3.3 Результаты рентгеновской диагностики лазерной плазмы
3.4 Результаты измерений ионных токов плазмы
3.5 Оптическая диагностика облака плазмы, формируемого предымпульсом
3.6 Численное моделирование лазерно-плазменного взаимодействия
3.6.1 Расчёт ускорения электронов на плазменных струях методом Р1С-кода
3.6.2 Динамика плазменного облака
3.7 Основные выводы к Главе III
Глава IV Ускорение электронов в плазме, формируемой лазерным импульсом субрелятивпстской интенсивности на поверхности твердотельных мишеней. Влияние формы и амплитуды предымпульсов на формирование быстрого электронного компонента
4.1 Описание экспериментальной установки по исследованию плазмы, формируемой лазерным импульсом субрелятивистской интенсивности
4.2 Юстировка внеосевого параболического зеркала и контроль качества фокусировки
4.3 Результаты рентгеновской диагностики лазерной плазмы
4.3.1 Зависимость параметров плазмы от контраста импульса на различных масштабах времени. Результаты для минимальной длительности лазерного импульса
4.3.2 Зависимость параметров плазмы от контраста импульса на различных масштабах времени. Использование «длинного» импульса
4.4 Оптическая диагностика облака плазмы, формируемого фемтосекундным лазерным импульсом на поверхности твердотельных мишеней

4.5 Обобщение полученных экспериментальных данных
4.6 Численное моделирование релятивистского лазерно-плазменного взаимодействия методом Р1С-кода
4.7 Основные выводы к Главе IV
Заключение
Благодарности
Список литературы

Энергия, кэВ
Рис. 2.1. Искажение спектра при различных средних числах <п> регистрируемых единовременно квантов и соответствующая оценка на температуру (<п>=0 (а), 0.5 (б), 1 (в) и 5 (г), где нулю соответствует строго
одноквантовый режим).
Отдельно стоит рассмотреть случай, когда спектр плазмы описывается двух- и более экспоненциальным распределением м>(Е1, Ти) =^С,ехр(-Е/Ти). Будем считать, что амплитуда экспонент с более низкой температурой превосходит амплитуду более высокоэнергетичных компонентов. В этом случае, если отношение амплитуд достаточно велико, основной вклад в сигнал детектора при измерении спектра плазмы будут вносить именно кванты из части распределения с более низкой энергией. Если теперь предположить, что загрузка детектора достаточно высока (существенно больше 1), то измеряемый спектр, очевидно, будет сильно искажаться. Но этому искажению будет подвергнута лишь часть с меньшей энергией, тогда как «хвост» распределения будет измеряться с сравнительно малой загрузкой и не будет существенно изменять свою форму. На Рис. 2.2 (а-в) представлен результат моделирования регистрации спектра в виде суммы двух экспоненциальных распределений с температурами 10 и 100 кэВ и отношением амплитуд СУС2=0Л (а), 0.01 (б) и 0.001 (в). Видно, что при малом отношении и достаточно большой загрузке детектора измерение «хвоста» спектра носит существенно неодноквантовый характер, что проявляется в его сильном искажении. При уменьшении амплитуды второй экспоненты до 0.01 и менее искажения уменьшаются и становятся едва заметными даже при очень больших средних числах регистрируемых фотонов за один лазерный импульс. Расчёты при других соотношениях амплитуд и температурах