Диссертация (1102719), страница 24
Текст из файла (страница 24)
4. 7. Модификации спектра лазерного излучения, после взаимодействия с газокластерной струей SF6-Ar (1:8, 25 атм) взависимости от знака чирпа. Справа над каждым спектром – смещение решеток в компрессоре в мм и знак чирпирования.Энергия в импульсе – 4,8 мДж.§4.4 Зависимость выхода рентгеновского излучения от давления газа иинтенсивности лазерного излученияИсследование зависимости выхода жесткого рентгеновского излучения от давлениясмеси SF6–Ar показало, что при давлении 20 атм выход рентгеновского излучения испытывает107насыщение (Рис.
4. 8). По-видимому, эффект насыщения связан с тем, что энергии лазерногоимпульса недостаточно для дальнейшего эффективного нагрева ионизованных кластеров.Из Рис. 4. 8 можно грубо оценить порог кластеризации SF6-Ar, который соответствует общемудавлению смеси ≈1 атм, что подтверждается нашими измерениями, полученными с помощьюпироприемника.1,00,8Y, о.е.0,6Ar+SF60,4Ar0,20,005101520P, атм.253035Рис.
4. 8. Зависимость выхода жесткого рентгеновского излучения (Y) от давления (P) смеси SF6-Ar (1:8, 20 атм). Энергия вимпульсе 5 мДж.На Рис. 4. 9 приведена зависимость выхода рентгеновского излучения для смеси SF6-Ar(1:8, 20 атм) от энергии импульса при оптимальных параметрах. Порог генерациирентгеновского излучения в наблюдается при энергии лазерного излучения≈1 мДж, азависимость выхода рентгеновского излучения от энергии (и, соответственно, интенсивности)аппроксимируется степенной функцией с показателем степени 1,5.1,0Ar+SF6Y, о.е.0,80,60,40,20,0Ar1234E, мДж56Рис. 4. 9. Зависимость выхода жесткого рентгеновского излучения (Y) для смеси SF6-Ar (1:8, 25 атм) от энергии (E)воздействующего лазерного импульса.108Отметим, что подобная зависимость наблюдалась в [125, 159] и объясняласьувеличением эффективного фокального объема с ростом интенсивности.
Данное объяснениенеприменимо в нашем случае, так как перетяжка лазерного излучения находится целиком внегазокластерной струи для линзы f/20, а область эффективного лазерно-кластерноговзаимодействия определяется нелинейными процессами. Поэтому совпадение полученныхзависимостей следует признать случайным.§4.5 Генерация третьей гармоники и изображение плазменного филаментаБыло обнаружено, что амплитуда сигнала третьей гармоники лазерного излучениязависит от давления кластеризующейся смеси SF6-Ar (1:8) линейно (Рис. 4. 10). Измеренияпроизводились для фокусировки, при которой ГТГ максимальна.
Доля поглощенной лазернойэнергии также зависит линейно от давления кластеризующегося газа.2,52,0T, В1,51,00,5246810 12 14 16 18 20 22P, атм.Рис. 4. 10. Зависимость сигнала третьей гармоники (T) в газокластерной струе SF6-Ar (1:8) от давления газовой смеси (P).Были проведены и измерения третьей гармоники, которая генерируется в газе вотсутствие кластеров. В вакуумную камеру был напущен газ – чистый аргон и смесь аргона сSF6 (Рис. 4.
11). Обнаружено что при давлении 40-50 торр, уровень ГТГ совпадает с уровнем,достигнутым при взаимодействии излучения с кластерной струей SF6-Ar под давлением 21 атм.109Ar+SF6Ar2520T, В15105050100150P, Торр200250Рис. 4. 11. Зависимость сигнала третьей гармоники (T) в некластеризованных газах (аргоне и смеси SF6-Ar (1:8)) от давления(P). Энергия в импульсе – 6 мДж.Для того, чтобы зарегистрировать особенности процесса ГТГ в условиях генерациигорячей плазмы, были выполнены одновременные измерения ТГ и сигнала жесткогорентгеновского излучения из плазмы кластеров SF6.
На Рис. 4. 12 показаны зависимости выходарентгеновского излучения и сигнала ГТГ от положения фокуса линзы. Характер зависимостивыхода рентгеновского излучения соответствует аномальному случаю с двумя экстремумами,описанному ранее. Но, даже в данном случае, видно, что локальные максимумы сигнала ГТГсоответствуют локальным минимумам выхода рентгеновского излучения.1,01,00,80,80,60,40,4Y, о.е.T, о.е.0,60,20,20,00,020-2-4-6x, ммРис. 4. 12. Зависимости выхода рентгеновского излучения (Y) и сигнала третьей гармоники (T) от положения вакуумногофокуса излучения относительно оси газокластерной струи (x).
Газовая смесь –SF6-Ar (1:8, давление 28 атм). Энергия в импульсе– 6 мДж.Взависимостиотусловийфокусировкилазерногоизлучения,процессплазмообразования происходит с разной эффективностью, что в свою очередь определяет110уровень сигнала ГТГ. С увеличением плотности плазмы начинает нарушаться условие фазовогосинхронизма для процесса ГТГ [171], и его эффективность падает. Наиболее плотная плазмасоответствуетминимумусигналаГТГи,соответственно,максимальномувыходурентгеновского излучения. Можно утверждать, что в данном случае нелинейно-оптическийпроцесс ГТГ оказывается информативным методом диагностики зоны горячей кластернойплазмы и в целом газокластерной струи. Поэтому, сигнал ГТГ можно использовать и с цельюоптимизации положения перетяжки лазерного пучка относительно оси газокластерной струи.Помимо исследования процесса ГТГ, проводилось исследование структуры филамента,образованного в струе, содержащей молекулярные кластеры. Были получены изображенияфиламентов в смесях SF6-Ar и CF3I-Ar при разных линзах и положениях вакуумного фокусалазерного излучения относительно оси газокластерной струи.
На Рис. 4. 13 показаныизображения филаментов для линзы f/10 и кластеров SF6, а также для линзы f/20 и кластеровCF3I.Из Рис. 4. 13 видно, что вид филаментов, развивающихся в кластерной струе смесейSF6−Ar (1:8, 26 атм) и CF3I-Ar (1:32, 20 атм) в зависимости от положения вакуумного фокусаизлучения относительно оси газокластерной струи, не отличается существенно от видафиламентов, образующихся в кластерах аргона (Рис.
3. 15).111х, ммSF6-Ar, f/10CF3I-Ar, f/20−7−5,5−3−2−1−0,500,512,5Рис. 4. 13. Изображения филамента, в зависимости от положения вакуумного фокуса излучения относительно осигазокластерной струи (х) для смеси SF6-Ar (1:8, 26 атм) и линзы f/10 (левая колонка) и смеси CF3I-Ar (1:32, 20 атм) и линзы f/20(правая колонка) при «низком» контрасте лазерного излучения. Излучение распространяется справа налево. Серые линии –примерные границы газокластерной струи и ее ось. Красная стрелка – положение вакуумного фокуса излучения. Энергия вимпульсе – 5 мДж.112Однако, при «высоком» контрасте лазерного излучения, характер филаментации резкоменяется, также как и для случая с кластерами аргона.
Фотографии плазменных филаментов,возникающих в смеси F2Cl2-He (1:9, общее давление 30 атм) представлены на Рис. 4. 14.х, ммCF2Cl2-He, f/20−302,5Рис. 4. 14. Изображения филамента, в зависимости от положения вакуумного фокуса излучения относительно осигазокластерной струи (х) для смеси CF2Cl2-He (1:9, 30 атм) и линзы f/20 при «высоком» контрасте лазерного излучения.Излучение распространяется справа налево. Серые линии – примерные границы газокластерной струи и ее ось.
Красная стрелка– положение вакуумного фокуса излучения. Энергия в импульсе – 5 мДж.Как видно из рисунка, при максимальном выходе рентгеновского излучения прифокусировке перед соплом (положение вакуумного фокуса излучения относительно осигазокластерной струи −3 мм), регистрируется одна яркая точка. При заглублении вгазокластерную струю амплитуда сигнала падает, а филамент удлиняется и становитсямногофокусным. Это соответствует и картине, зарегистрированной для кластеров аргона ивысокого контраста лазерного излучения (Рис.
3. 18).§4.6 Формирование смешанных кластеров (CF2Cl2/Ar) в смеси молекулярногогаза с газом-носителем Ar и в трехкомпонентной смеси (CF2Cl2-Ar-He)Использование смесей многоатомных молекул с инертными газами при определенныхконцентрациях может сопровождаться появлением смешанных кластеров, содержащих и атомыи молекулы. В случае образования смешанных кластеров, состоящих из нескольких видоватомов или молекул (как правило, это двухкомпонентная среда), в спектре их рентгеновскогоизлучения можно ожидать наличие характеристических линий обоих компонентов, из которыхтакие кластеры состоят.
В [185] было показано, что при сверхзвуковом расширении смесиXe−Ar в концентрации 1:30 в вакуум, образуются смешанные кластеры, содержащие атомы Xeи Ar. Был проведен методический эксперимент с этими газами в указанной пропорции изарегистрирован спектр рентгеновского излучения, генерируемого при воздействии на113газокластерную струю фс-лазерным излучением (интенсивность I≈1016 Вт/см2, E≈5 мДж) (Рис.4. 15).1,0Ar0,8A, o.e.0,60,4Xe0,20,03,03,54,04,55,0E, кэВРис.
4. 15. Спектр рентгеновского излучения смешанных кластеров Xe-Ar. Стрелками обозначены линии характеристическогоизлучения.Наполученномспектревидныхарактеристическиелинии,соответствующиеК−переходам аргона и ксенона. Это является свидетельством того, что спектр рентгеновскогоизлучения может использоваться для детектирования наличия смешанных кластеров, и, сдругой стороны, смешанные кластеры можно использовать для получения источникарентгеновскогоизлучения,содержащегоразличныехарактеристическиелинии,соответствующие атомным компонентам, присутствующим в кластере.В §4.2 приведен спектр рентгеновского излучения, полученного при воздействиилазерного излучения (I≈1016Вт/см2, E≈5 мДж, τ≈300 фс) на газокластерную струю,образованную смесью SF6-Ar (концентрация 1:8, давление 20 атм), содержащий в районехарактеристической линии аргона (E≈3 кэВ) размытый «пичок» (в данной области нетхарактеристических линий молекулярного газа).
Для уточнения того, происходит ликластеризация аргона в данной смеси и является ли этот пичок его характеристической линией,был проведен эксперимент по регистрации рентгеновского спектра, полученного из смеси SF6 сгазом-носителем гелием (концентрация 1:8) (Рис. 4. 16).1141А, о.е.а)02,53,03,54,01б)02,53,03,54,0Е, кэВРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
