Автореферат (1102718), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Такие кластеры представляют интересне только в плане особенностей их строения, лазерной ионизации и дефрагментации,но и генерации наноплазмы и характеристического мультиэнергетическогорентгеновского излучения. Можно ожидать, что при лазерном возбуждении такихкластеров, спектр рентгеновского излучения будет содержать характеристическиелинии всех компонентов, составляющих кластер.
Представляет интерес и вопрос оспособах управления парциальной концентрацией компонентов, образующихсмешанные кластеры, что даст возможность влиять и на выход характеристическогоизлучения на соответствующих линиях.5Таким образом, тематика диссертационной работы представляется новой ивостребованной как в области фундаментальных исследований, так и с точки зренияпрактического применения.Целями настоящей диссертационной работы являлось:1. Изучение особенностей параметров второй гармоники лазерного излучения(спектральная модификация, эффективность генерации) и выхода рентгеновскогоизлучения, возникающих при создании микроканала в твердотельной мишенипоследовательностью интенсивных (I≈1015-1016 Вт/см2) фемтосекундных (~100 фс)лазерных импульсов.2. Исследование возможности получения эффективной генерации жесткогохарактеристического рентгеновского излучения в диапазоне 2-5 кэВ при воздействиина молекулярные кластеры фемтосекундным лазерным излучением с интенсивностьюI≈1015-1016 Вт/см2.3.
Детектирование смешанных атомарно-молекулярных кластеров по спектрурентгеновского излучения, возникающего при их возбуждении фемтосекунднымилазерными импульсами с интенсивностью I≈1015-1016 Вт/см2 и созданиедвухэнергетического источника рентгеновского излучения на основе смешанныхкластеров.Научная новизнаОбнаружено,чтоприформированиимикроканалавмишенипоследовательностью сфокусированных (f=6 см) на ее поверхность фемтосекундных(~100 фс) лазерных импульсов с интенсивностью I≈1016 Вт/см2, выход рентгеновскогоизлучения и сигнал второй гармоники излучения немонотонны и имеют экстремум(достигают максимума).
Эффективность генерации рентгеновского излучениявозрастает с 1∙10−6 до 6∙10−6 при формировании канала в мишени из плавленогокварца, находящейся в вакууме. В случае, если мишень находится в воздухе,1.эффективность генерации рентгеновского излучения при тех же условиях возрастаетс 4∙10−8 до 4∙10−7. Установлено, что при формировании канала, эффективностьпроцесса ГВГ достигает величины 4·10−3, а сдвиг спектра второй гармоники вголубую область составляет в среднем величину 25 нм. Впервые исследованазависимость сдвига спектра основного лазерного излучения и его второй гармоникиот номера лазерного импульса, воздействующего на мишень (алюминий, кварц),находящуюся в вакууме или воздухе.6С помощью метода рэлеевского рассеяния установлено, что при использованиисмеси тяжелого молекулярного газа с относительно легким газом-носителем2.в большой пропорции (SF6-Ar 1:8, CF3I-Ar 1:30, изменение давления смеси вдиапазоне 10-50 атм), генерируются крупные молекулярные кластеры.
Впервыезарегистрировано характеристическое рентгеновское излучение (энергии линий:ES(Kα)≈2,3 кэВ, ЕCl(Kα)≈2,6 кэВ, ЕCl(Kβ)≈2,8 кэВ и ЕI(Lα)≈4 кэВ, ЕI(Lβ)≈4,2 кэВ) прифемтосекундном лазерном (I≈8·1015 Вт/см2) возбуждении кластеров SF6, CF3I и CF2Cl2,образующихся при расширении в вакуум смесей молекул c аргоном (концентрации1:8, 1:15 и 1:9). Получено, что при воздействии на кластеры молекул CF2Cl2 и SF6(смеси CF2Cl2-He (1:9), SF6-He (1:8), давление 30 атм) фемтосекундными импульсамиинтенсивностью I≈8·1015 Вт/см2 (E≈5 мДж), эффективность генерации рентгеновскогоизлучения достигаети 2∙108 фотон/имп.2∙10−5соответственнои1∙10−5привыходе3∙108Впервые исследована зависимость сигнала третьей гармоники и картинасвечения плазменного филамента, возникающих при взаимодействии интенсивноголазерного излучения (наносекундный контраст Kns≈105, пикосекундный – Kps≈2∙102)3.с газокластерной струей, от положения вакуумного фокуса лазерного излученияотносительно оси струи.
Установлено, что при максимальном выходе рентгеновскогоизлучения, когда перетяжка лазерного излучения находится перед осьюгазокластерной струи, филамент имеет многофокусную структуру, а сигнал третьейгармоники испытывает минимум. При изменении (улучшении) контраста лазерногоизлучения (Kns≈5∙106, Kps≈106), филамент в оптимальном режиме становитсяоднофокусным.Продемонстрировано, что спектр характеристического рентгеновскогоизлучения может лежать в основе метода детектирования смешанных кластеров.Предложено для управления парциальной концентрацией компонентов, образующихсмешанные кластеры, добавлять к используемой газовой смеси третий легкийкомпонент – гелий. На примере смеси газов фреона, аргона и гелия (CF2Cl2-Ar-He)впервые показана возможность управления выходом характеристического излучения4.на линиях кластерообразующих компонентов (аргона и хлора) за счет влияния гелия.Научная и практическая значимостьОбнаруженные существенные сдвиги (модификации) спектра второйгармоники лазерного излучения (достигающие 25 нм) могут служить в качествеиндикатора наличия среды (взвеси, газа) внутри канала, формируемого в мишениинтенсивным (I>1015 Вт/см2) фемтосекундным лазерным излучением.
Появление7взвеси внутри канала может существенно влиять на процесс абляции веществамишени.Предложенныйхарактеристическогоспособповышениярентгеновского излученияэффективностии увеличениягенерацииколичествахарактеристических рентгеновских линий, основанный на использовании крупныхкластеров из многоатомных молекул, позволяет расширить возможности источниковсверхкоротких рентгеновских импульсов. Достижение минимума сигнала третьейгармоники при одновременном образовании плазменного филамента, наряду свыходом рентгеновского излучения, может использоваться в качестве критерия припроведении оптимизации положения вакуумного фокуса лазерного излученияотносительно оси газокластерной струи.
Зарегистрированное «выедание»(модификация) спектра лазерного излучения является еще одним критерием, которыйможет быть использован при оптимизации энерговклада лазерного излучения вкластерную среду.Спектр рентгеновского излучения является информационным каналом,позволяющим детектировать существование смешанных кластеров. Полученный наих основе источник двух синхронизованных характеристических рентгеновскихлиний может быть использован в экспериментах по дифференциальномупоглощению.Защищаемые положения1. Процесс образования микроканала в результате абляции твердотельноймишениподдействиемимпульсно-периодическогосфокусированного162фемтосекундноголазерногоизлучения(I≈10Вт/см )сопровождаетсянемонотонными выходами его второй гармоники и рентгеновского излучения,которые имеют экстремум (максимум).
Максимальные эффективности генерациирентгеновского излучения и второй гармоники составляют, соответственно, 6∙10−6и 4·10−3 для мишени из плавленого кварца, находящейся в вакууме (остаточноедавление 10−2 Торр). Спектр второй гармоники, возникающей в канале мишени,находящейся и в вакууме, и в воздухе, испытывает значительный голубой сдвиг,достигающий величины 25 нм.2. Использование кластеров многоатомных молекул (SF6, CF2Cl2), образующихсяв 10% смеси молекулярного газа с газом-носителем гелием (давление смеси 30 атм),позволяет достичь выхода характеристических рентгеновских квантов в области3 кэВ порядка 108 фотонов за лазерный импульс (с эффективностью преобразования8энергии ~10−5), при воздействии на газокластерную среду лазерным излучениемс интенсивностью I≈8·1015 Вт/см2 и энергией Е≈5мДж.3.
При расширении в вакуум 3% смеси фреона CF2Cl2 с аргоном (давление25 атм), формируются смешанные атомарно-молекулярные кластеры. В результатевоздействия на них интенсивного (I≈8·1015 Вт/см2) фемтосекундного лазерногоизлучениянарядусхарактеристическимирентгеновскимилиниямихлора(ЕCl(Kα)≈2,6 кэВ) генерируются также и характеристические линии аргона(ЕAr(Kα)≈3 кэВ). Добавление к смеси гелия позволяет управлять относительнымиамплитудами этих характеристических рентгеновских линий.Апробация результатов диссертационной работыОсновные результаты исследований, представленных в диссертации,докладывались на следующих научных конференциях: «International Conference«Fundamentals of Laser Assisted Micro– and Nanotechnologies»(FLAMN-07), 25- 28 june2007, St.
Petersburg, Russia; International Conference Advanced Laser Technologies (ALT08), 13-18 September 2008, Siofok, Hungary; Пятая Международная Конференция«Фундаментальные проблемы оптики» (ФПО – 2008) 20-24 октября 2008 г., Санкт –Петербург, Россия; Молодежная школа-семинар Современные нанотехнологии инанофотоника для науки и производства, 1-4 октября 2008г., Владимир, Россия;Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов2009», 13 -18 апреля 2009 года, Москва, Россия; Международная конференциястудентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009», 12-15 апреля 2010 года,Москва, Россия; ICONO/LAT 2010 Int'l Conference on Coherent and Nonlinear Optics(ICONO 2010), August 23-26, 2010, Kazan, Russia; 19th International Conference onAdvanced Laser Technologies – ALT’11, 03-08 September 2011, Golden Sands, Bulgaria;2-nd International Conference «Terahertz and Microwave radiation: Generation, Detectionand Applications» Scientific school «Nonlinear optics and terahertz radiation» (TERA2012), June 20 – 21 2012, Moscow, Russia; International conference Laser Optics 2012,25-29 June 2012, St.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
