Диссертация (1102719), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Спектр второй гармоники, возникающей в канале мишени,находящейся и в вакууме, и в воздухе, испытывает значительный голубой сдвиг, достигающийвеличины 25 нм.2. Использование кластеров многоатомных молекул (SF6, CF2Cl2), образующихся в 10%смеси молекулярного газа с газом-носителем гелием (давление смеси 30 атм), позволяетдостичь выхода характеристических рентгеновских квантов в области 3 кэВ порядка108 фотонов за лазерный импульс (с эффективностью преобразования энергии ~10−5), привоздействии на газокластерную среду лазерным излучением с интенсивностью I≈8·1015 Вт/см2 иэнергией Е≈5мДж.3.
При расширении в вакуум 3% смеси фреона CF2Cl2 с аргоном (давление 25 атм),формируются смешанные атомарно-молекулярные кластеры. В результате воздействия на них10интенсивного(I≈8·1015Вт/см2)фемтосекундноголазерногоизлучениянарядусхарактеристическими рентгеновскими линиями хлора (ЕCl(Kα)≈2,6 кэВ) генерируются также ихарактеристические линии аргона (ЕAr(Kα)≈3 кэВ). Добавление к смеси гелия позволяетуправлять относительными амплитудами этих характеристических рентгеновских линий.Апробация работы и публикацииОсновные результаты исследований, представленных в диссертации, докладывались наследующих научных конференциях: «International Conference «Fundamentals of Laser AssistedMicro– and Nanotechnologies»(FLAMN-07), 25- 28 june 2007, St. Petersburg, Russia; InternationalConference Advanced Laser Technologies (ALT-08), 13-18 September 2008, Siofok, Hungary; ПятаяМеждународнаяКонференция«Фундаментальные проблемы оптики» (ФПО–2008)20-24 октября 2008 г., Санкт – Петербург, Россия; Молодежная школа-семинар Современныенанотехнологии и нанофотоника 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 конференция студентов,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 on Advanced Laser Technologies – ALT’11,03-08 September 2011, Golden Sands, Bulgaria; 2-nd International Conference «Terahertz andMicrowave radiation: Generation, Detection and Applications» Scientific school «Nonlinear optics andterahertz radiation» (TERA-2012), June 20 – 21 2012, Moscow, Russia; International conferenceLaser Optics 2012, 25-29 June 2012, St.
Petersburg, Russia; The International Conference on Coherentand Nonlinear Optics / The Lasers, Applications and Technologies (ICONO/LAT13), Moscow,18-22 June 2013, Russia; Advanced Laser Technologies (ALT’13), 16-20 September 2013, Budva,Montenegro; Международная конференция «Забабахинские научные чтения», 02–06 июня 2014,Снежинск, Россия.Личный вклад автораВсе изложенные в диссертационной работе оригинальные результаты получены авторомлично, либо при его непосредственном участии. Автором осуществлялось проведениеэкспериментов, обработка экспериментальных данных, анализ результатов экспериментов, атакже их интерпретация.11Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, благодарностей и спискацитированной литературы.
Работа изложена на 144 страницах, включает 52 рисунка, 4 таблицыи список литературы с общим числом ссылок 224.Краткое содержание диссертацииВ первой главе диссертации приведен обзор литературы по теме диссертационнойработы. Первая глава состоит из двух основных логических частей. Первая часть посвященаописанию взаимодействия интенсивного (I~1015-1016 Вт/см2) фемтосекундного лазерногоизлучения с твердотельными мишенями в режиме плазмообразования.
Описываютсямеханизмы ионизации, поглощения лазерной энергии, а также нелинейные процессы,сопутствующие образованию высокотемпературной плазмы - генерации рентгеновскогоизлучения и второй гармоники лазерного излучения. Особое внимание уделяется спецификеэтих процессов при периодическом воздействии лазерного излучения в одну область мишени,когда в результате абляции в мишени формируется микроканал.
При определенных параметрахв таком микроканале может образовываться наработанная взвесь частиц, которые в своюочередь тоже начинают взаимодействовать с лазерным излучением, оказывая влияние наэффективность энерговклада в мишень. Рассматриваются способы контроля взаимодействиялазерного излучения с мишенью, основанные на анализе рентгеновского сигнала, а такжесигнала второй гармоники. Предлагается по модификации спектра второй гармоникиопределять наличие взвеси частиц внутри канала.
Вторая часть посвящена взаимодействиюинтенсивного лазерного излучения с кластерами - наночастицами, состоящими из атомов илимолекул, удерживаемыми ван-дер-ваальсовыми силами. Освещается вопрос характеризациикластеров, образующихся при сверхзвуковом истечении газа в вакуум. Описываютсямеханизмы ионизации, нагрева и расширения кластеров в поле интенсивных лазерныхимпульсов; рассматриваются особенности, сопутствующие образованию лазерной наноплазмы- генерация рентгеновского излучения, нелинейные эффекты (генерация третьей гармоникилазерного излучения, его филаментация).
Заостряется внимание на различных способахповышения эффективности генерации рентгеновского излучения - как в плане варьированияпараметров воздействующего лазерного излучения, так и путем изменения параметровкластеров. Формулируются основные критерии для достижения наиболее эффективногопреобразования лазерной энергии в рентгеновские кванты в диапазоне энергии 2-5 кэВ:предлагается использование крупных кластеров многоатомных молекул. Затрагивается вопрос12о возможности формировании смешанных кластеров, состоящих из различных атомов/молекули возможности их диагностики по спектру рентгеновского излучения.Втораяглавапосвященаисследованиюэффективностигенерацииивыходарентгеновского излучения, сигнала второй гармоники, а также исследованию спектральныхмодификаций второй гармоники лазерного излучения, генерируемой при формированииглубокого микроканала в твердотельной мишени.
Приводятся спектры второй гармоники,отраженной из канала и сравнительные данные по спектрам основного лазерного излучения,отраженного из канала. Исследуется динамика сдвига спектра второй гармоники в зависимостиот номера лазерного импульса (т.е. по мере формирования канала). Приводится оценкаэлектронной плотности наработанной взвеси, основанная на величине сдвига спектра второйгармоники.Третья глава диссертации посвящена описанию экспериментальной схемы дляисследования лазерно-кластерного взаимодействия и описанию методических экспериментовпо исследованию взаимодействия лазерного излучения с кластерными пучками на примерекластеров аргона. Описывается система напуска газа, используемая для генерации кластерныхструй, система синхронизации лазерного излучения и газокластерного пучка и оптическаясхема.
Характеризуется используемое в экспериментах излучение лазера на титан-сапфире:обсуждаются условия, при которых не возникает фазовая самомодуляция, влияющая накачество пучка, описывается корреляционная методика измерения длительности лазерногоимпульса. Описываются методические эксперименты по лазерному возбуждению кластероваргона. Освещаются вопросы, связанные с оптимизацией различных параметров (положениявакуумного фокуса излучения относительно оси газокластерной струи, длительности ичирпирования лазерного импульса) по выходу рентгеновского излучения из аргоновойнаноплазмы.
Показаны спектры рентгеновского излучения, полученные из кластеров аргона иприводится оценка эффективности генерации характеристической рентгеновской линии.Рассматривается вопрос генерации третьей гармоники лазерного излучения в струе аргоновыхкластеров и зависимость интенсивности сигнала ГТГ от положения вакуумного фокусаизлучения относительно оси газокластерной струи. Обсуждается вид плазменных филаментов,зарегистрированных при различном положении вакуумного фокуса излучения относительнооси газокластерной струи и при различном контрасте лазерного излучения.
Исследуютсяспектры лазерного излучения, прошедшие через кластерную струю и приводится оценка долипоглощенной в струе энергии, сделанная из спектров и измеренная прямым способом.13Четвертая глава диссертации посвящена исследованию взаимодействия фс-лазерногоизлучения с крупными кластерами многоатомных молекул. Приводится диагностикамолекулярных кластеров двумя способами - с помощью пироприемника и сигнала рэлеевскогорассеяния.Обсуждаютсяоптимальныеусловиягенерациирентгеновскогоизлучения,приводятся рентгеновские спектры и рекордные значения полученных эффективностейпреобразования энергии лазерного импульса в рентгеновские кванты и полный выход квантовза выстрел. Приводятся результаты одновременных измерений сигнала третьей гармоники ивыхода рентгеновского излучения в зависимости от положения вакуумного фокуса излучения ипредлагается использовать сигнал третьей гармоники для диагностики областей горячейплазмы газокластерной струи.
Обсуждается вид плазменных филаментов, полученных приразличном контрасте лазерного излучения. Затронута тема генерации смешанных кластеров,состоящих из молекул и атомов газа-носителя (аргона) и получения при их лазерномвозбуждении рентгеновского спектра, содержащего две характеристические линии молекулярную и атомарную (аргона).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
