Генерация горячих электронов при воздействии на конденсированную мишень фемтосекундным лазерным излучением субрелятивистской интенсивности

• Автор: Большаков, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Обзор литературы
1.1. Фемтосекундные лазерные СРА- системы
1.1.1. Принцип усиления чирпированного импульса
1.1.2. Предельные и рабочие интенсивности мощного лазерного излучения
1.2. Формирование временного контраста мощного лазерного излучения
1.2.1. Спонтанное усиленное излучение (ASE)
1.2.2. Предымпульсы фемтосекундного лазерного излучения
1.3. Генерация горячих электронов в лазерной плазме
1.3.1. Механизмы генерации горячих электронов при умеренных интенсивностях лазерного излучения
1.3.2. Механизмы генерации горячих электронов при релятивистских интенсивностях лазерного излучения
1.3.3. Механизмы генерации горячих электронов при субрелятивистских интенсивностях лазерного излучения
1.4. Особенности двухимпульсного воздействия фемтосекундного лазерного излучения на твердотельную мишень
1.4.1. Влияние предымпульса лазерного излучения
1.4.2. Ка - излучение лазерной плазмы
1.4.3. Двухимпульсная методика эффективной генерации Ка - излучения
1.4.4. Возможные применения Ка-излучения лазерной плазмы
1.5. Заключение к первой главе
Глава 2 Получение релятивистской интенсивности при использовании 0.2 ТВт лазерной системы на основе кристалла Ti:Sa
2.1. Тераваттная фемтосекундная лазерная система на кристалле Ti:Sa
2.2. Диагностика параметров лазерного излучения
2.2.1. Измерение длительности лазерного импульса
2.2.2. Измерение контраста лазерного импульса
2.2.2.1. Наносекундный контраст лазерного излучения
2.2.2.2. Пикосекундный контраст лазерного излучения
2.2.3. Измерение фактора М2 лазерного излучения
2.3. Описание экспериментальной вакуумной системы

2.3.1. Вакуумный компрессор лазерных импульсов
2.3.2. Камера взаимодействия лазерного излучения с веществом
2.4. Фокусировка лазерного излучения на поверхность плоской твердотельной
мишени
2.4.1. Фокусировка излучения безаберационным объективом
2.4.2. Фокусировка излучения внеосевым параболическим зеркалом
2.5. Методики измерения средней энергии горячих электронов в лазерной
плазме
2.5.1. Двухдетекторная методика
2.5.2. Оценка величины средней энергии по выходу рентгеновского
излучения в различные спектральные диапазоны
2.5.3. Оценка средней энергии горячих электронов в диапазоне 0,05 - 1 МэВ
2.6. Оценка пиковой интенсивности лазерного излучения, достигаемой в
эксперименте
2.6.1. Оценка величины интенсивности на мишени по спектру
рентгеновского свечения плазмы
2.6.2. Оценка пиковой интенсивности по рентгеновскому спектру в
диапазоне 0,05 - 1 МэВ
2.7. Основные результаты главы
Глава 3 Влияние параметров фемтосекундного лазерного излучения
субрелятнвистской интенсивности на генерацию горячих электронов и
рентгеновского излучения в плотной горячей плазме
3.1 Введение
3.2 Экспериментальная установка
3.3 Полученные результаты и их обсуждение
3.3.1 Влияние направления линейной поляризации и наносекундного
контраста лазерного излучения на среднюю энергию горячих
электронов при интенсивности 1017 Вт/см2
3.3.2 Средняя энергия горячих электронов при 1Гц и 10Гц режимах воздействия на мишень
3.3.3 Влияние направления линейной поляризации лазерного излучения на среднюю энергию горячих электронов в диапазоне интенсивностей 1015-1017 Вт/см2
3.3.4 Зависимость средней энергии горячих электронов от наносекундного

контраста лазерного излучения при интенсивности 1017 Вт/см2
3.4 Основные результаты главы
Глава 4 Особенности двухимпульсного режима воздействия релятивистского лазерного излучения на плоскую твердотельную мишень
4.1. Введение
4.2. Особенности двухимпульсного воздействия излучения релятивистской интенсивности на твердотельную мишень
4.3. Обсуждение полученных результатов
4.4. Основные результаты главы
Глава 5 Эффективное управление смещением линейчатого рентгеновского излучения лазерной плазмы
5.1 Постановка задачи
5.2 Расчет сдвига потенциала ионизации иона в зависимости от его кратности ионизации
5.3 Описание программного пакета для расчета динамики плазмы
5.4 Расчет максимального числа ионов А1+8, 'П+14 и ТГ15, образующихся в лазерной плазме
5.5 Результаты численного расчета динамики плазмы алюминия и титана
5.6 Основные результаты пятой главы
Заключение
Благодарности
Список литературы

2.2.2.1. Наносекундный контраст лазерного излучения
На временном интервале в единицы-десятки наносекунд между предымпульсом и основным импульсом лазерного излучения контраст измерялся при помощи быстродействующего PIN-диода. Сигнал с фотодиода регистрировался при помощи осциллографа Tektronix TDS 1012 с полосой пропускания 100 МГц. Для повышения контраста лазерного импульса (устранения предымпульсов, проникающих из регенеративного усилителя через ячейку Поккельса и имеющих амплитуду порядка 10‘3 от основного излучения) между регенеративным и многопроходовым усилителями была установлена дополнительная поляризационная развязка с ячейкой Поккельса. В‘ результате наилучший контраст на наносекундном масштабе (контролируемый быстрым PIN-диодом) составил 2,5x10"7.
В диссертационной работе приводится ряд экспериментальных результатов, полученных при различных значениях наносекундного контраста лазерного излучения, лежащих в диапазоне 2,5х10'2-2,5хЮ'7. Управление контрастом осуществлялось следующим образом. Путем отключения второй ячейки Поккельса, установленной между регенеративным и многопроходовым усилителями лазерной установки, можно было добиться контраста лазерного излучения менее 10'3. За счет разъюстировки ячейки Поккельса регенеративного усилителя наносекундный контраст лазерного излучения понижался до значения 2,5x10’2. При этом во временной структуре излучения появлялся дополнительный предымпульс с длительностью менее 100 фс, опережавший основной импульс на 13 не, относительная амплитуда этого предымпульса и определяла контраст. Типичный вид сигнала с выхода PIN диода представлен на рисунке 2.2.3.