Автореферат (1102718), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Обсуждается вид плазменныхфиламентов,зарегистрированныхспомощью ПЗС-камеры видимого диапазонапри различных условиях фокусировкилазерного излучения, и демонстрируется,Рис. 4. Изображения филамента в струеаргоновых кластеров в зависимости отположения вакуумного фокуса излучения(обозначен стрелкой) относительно осиструи для линзы f/20 при «низком»контрасте лазерного излучения. Серыелинии – примерные границыгазокластерной струи (ширина ~4 мм) иее ось.что при «низком» контрасте лазерногоизлучения,образуетсямногофокусныйплазменный филамент (рис. 4). В то жевремя, при «высоком» контрасте лазерногоизлучения,плазменныйстановится более однородным.филаментЧетвертая глава диссертации посвящена изучению эффективности генерациихарактеристического рентгеновского излучения в диапазоне 2-5 кэВ прифемтосекундном лазерном возбуждении кластеров многоатомных молекул SF6, CF3I иCF2Cl2 и сопутствующим явлениям (генерации третьей гармоники излучения иобразованию плазменного филамента).
Исследуется возможность формированиясмешанных кластеров, состоящих из атомов и молекул, их детектирования иполучения источника двухэнергетического рентгеновского излучения.В параграфе 4.1 обсуждаются критерии выбора молекул, при лазерномвозбуждении кластеров которых ожидается эффективная генерация рентгеновскогоизлучения. В качестве перспективных объектов предлагаются многоатомныемолекулы SF6, CF3I и CF2Cl2, которые эффективно кластеризуются в смеси с легкимгазом-носителем (аргон, гелий). Приводятся результаты диагностики кластеровмолекул SF6 и CF3I двумя способами - с помощью пироприемника и сигнала14рэлеевского рассеяния; установлено, что при использовании смесей молекулярныхгазов с аргоном в высокой концентрации, при сходной степенной зависимости,амплитуда сигнала рэлеевского рассеяния выше, чем в случае использования чистогоаргона.
Из этого сделан вывод о том, что в смесях образуются крупные кластеры(рис. 5).03020R, мВ1000ArCF3I-Ar (1:15)SF6-Ar (1:8)232,9~0,01P3~0,01P5003,2~0,001P203040p, атм567CF3I-Ar030SF6-Ar2010030CF2Cl2-Ar20010410А, отсчеты1500150100060Рис. 5. Амплитуда сигнала рэлеевскогорассеяния (R) для расширяющихся в вакуумсмесей SF6-Ar (1:8) и CF3I-Ar (1:15) и чистогоаргона в зависимости от давления (p).1234E, кэВ567Рис. 6. Рентгеновские спектры длямолекулярных кластеров, формирующихся всмесях CF3I-Ar (1:15, 23 атм), SF6-Ar(1:8,20 атм) и CF2Cl2-Ar (1:9, 30 атм)(соответственно, сверху вниз).Параграф 4.2 посвящен генерации характеристического рентгеновскогоизлучения при возбуждении молекулярных кластеров лазерным излучением сразличным контрастом. Приводятся рентгеновские спектры (рис.
6), значенияполученных эффективностей преобразования энергии лазерного импульса врентгеновские кванты и полный выход квантов за лазерный импульс при лазерномвозбуждении кластеров SF6, CF3I и CF2Cl2, образующихся при адиабатическомрасширении в вакуум смеси молекулярных газов с газом-носителем (аргоном/гелием).Рекордная эффективность была зарегистрирована для кластеров SF6 и CF2Cl2,образующихся в смеси с гелием, и составила 1,1∙10−5 и 2,0∙10−5.
Эти величины напорядок выше, полученных в сходных экспериментальных условиях для кластероваргона (параграф 3.3 Главы 3)В параграфе 4.3 обсуждается процесс достижения максимального выходарентгеновского излучения из кластерной наноплазмы за счет оптимизациипараметров лазерного излучения (длительности и знака чирпирования лазерногоимпульса) и режима фокусировки (положения вакуумного фокуса лазерногоизлучения относительно оси газокластерной струи).15CF3I-ArSF6-ArArось струиY, о.е.1,00,5лазерИспользованаметодика,ранееописанная для кластеров аргона впараграфе 3.4 Главы 3. Приводятсяспектрыосновногоизлучения,прошедшего через газокластерную0,020-2-4-6x, ммРис. 7.
Зависимость выхода жесткогорентгеновского излучения (Y) для кластеров аргонаи молекулярных кластеров, формирующихся всмесях SF6-Ar (1:8, общее давление 26 атм) и CF3IAr (1:30, общее давление 35 атм) от положениявакуумного фокуса излучения (x), сфокусированноголинзой f/20, относительно оси газокластернойструи. Стрелкой показано направлениераспространения лазерного излучения.струю, вид которых существенно неизменяетсяиспользуемыхкластеровподляслучаямолекулярныхсравнениюскластерами аргона.
Оптимальнаядлительность лазерного импульсасоставляетпорядкафокусировка линзой300фс,f/20 – вобластьпереднегокраягазокластерной струи (рис. 7).В параграфе 4.4 показано, что выход рентгеновского излучения достигаетнасыщения при давлениях газовой смеси более 30 атм, что связывается с нехваткойэнергии в лазерном импульсе для эффективного возбуждения крупных кластеров.Также, обсуждается зависимость выхода рентгеновского излучения от интенсивностивоздействующего лазерного излучения, которая являет собой степенную зависимостьс показателем 1,5, что соответствует литературным данным.Параграф 4.5 посвящен вопросам генерации третьей гармоники лазерногоизлучения и формированию плазменного филамента в молекулярных кластерах.Показано, что в струе смеси газов SF6-Ar в точках локального максимума выходарентгеновского излучения сигнал третьей гармоники испытывает локальныйминимум.
Предлагается использовать данный эффект с целью диагностики областейгорячей плазмы в газо-кластерной струе. Приводятся изображения плазменногофиламента, образующегося при прохождении лазерного излучения через струисмесей SF6-Ar, СF3I-Ar и CF2Cl2-He, которые свидетельствуют о наличии процессасамофокусировки лазерного излучения. Так же, как и для кластеров аргона, для«низкого» контраста лазерного излучения, филамент имеет многофокуснуюструктуру (показано на примере SF6-Ar, СF3I-Ar), а для «высокого» - однофокусную(показано на примере CF2Cl2-He).16В параграфе 4.6 исследуется проблема генерации смешанных кластеров,состоящих из молекул (CF2Cl2) и атомов(буферного газа аргона). Показано, что привоздействии фемтосекундного лазерногонаконцентрациейсмесь1:32в3430CF2Cl2-Arс201-33рентгеновском10CF2Cl2-Arспектре, наряду с характеристическойлинией хлора, появляется линия аргона, чтоуказывает на образование смешанныхкластеров, содержащих и атомы Ar, имолекулыCF2Cl2.Обнаружено,чтодобавление в используемую смесь третьегокомпонента - легкого газа гелия (смесьCF2Cl2-Ar-He),позволяетуправлятьотносительнойинтенсивностьюхарактеристических рентгеновских линийаргона и хлора (рис.
8), т.е. варьироватьконцентрациюатомоввсмешанныхкластерах.030CF2Cl2-Ar-He;201-33-3010б)200CF2Cl2-Ar-He;151-33-14410505а)A, отсчетыизлучения2в)2345E, кэВРис 8. Спектры рентгеновского излученияиз кластеров, формирующихся в смесяхCF2Cl2-Ar-He (общее давление 25 атм) сразличным парциальным давлением гелия:а) 0 атм; б) 8 атм; в) 20 атм.ЗаключениеОсновные результаты, полученные в рамках настоящей диссертации можносформулировать следующим образом:1.
Создана экспериментальная схема для исследования особенностей нелинейнооптических процессов, возникающих при импульсно-периодическом воздействииинтенсивного(I≤1016 Вт/см2)фемтосекундноголазерногоизлучениянатвердотельную мишень. Схема позволяет проводить измерения с использованиемизлучения лазерной системы на хром-форстерите (=140фс, =1,24 мкм, Е600 мкДж,частота следования импульсов =1-10 Гц, наносекундный контраст K≈300).Проведены исследования особенностей выхода рентгеновского излучения ипараметров второй гармоники лазерного излучения при формировании микроканала вмишени, находящейся как в условиях вакуума (P≈0,01 Торр), так и при нормальныхусловиях в воздухе.2.
Зарегистрировано, что при создании микроканала в прозрачном диэлектрике(на примере мишени из плавленого кварца), находящемся в вакууме или воздухе, в17импульсно-периодическом режиме воздействия (частота 1-10 Гц) интенсивным(вакуумная интенсивность I≈1016 Вт/см2, Е≈5мДж) фемтосекундным лазернымизлучением, динамика выхода рентгеновского излучения подобна динамикеизменения сигнала второй гармоники: они немонотонны и достигают экстремума(максимума). Эффективность генерации рентгеновского излучения возрастает с 1∙10−7до 6∙10−6 при формировании канала в мишени, находящейся в вакууме. В случае, еслимишень находится в воздухе, эффективность генерации рентгеновского излучениявозрастает с 5∙10−9 до 6∙10−8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
