| 1 |
1 января 2008 г.-31 декабря 2009 г. |
1. Эффективная генерации гармоник и рентгеновского излучения в кластерах в поле субпикосекундных и фемтосекундных лазерных импульсов |
| Результаты этапа: 1.Создана экспериментальная установка для генерации кластерных пучков с использованием импульсного сопла с электромагнитным клапаном, которые управляются внешним источником импульсного напряжения. Разработанные и созданные нами сопла имеют диаметр критического сечения 500мкм и 1000мкм соответственно, с углом раскрыва 10 градусов, что позволяет генерировать кластеры размером 10-30нм при концентрации порядка 10^10-10^12 см^(-3). Осуществлена синхронизация работы импульсного сопла с внешними устройствами на временном интервале 0-660мкс.
2.Создан комплекс диагностических методик на основе схем рэлеевского рассеяния излучения УФ эксимерного XeCl-лазера или излучения второй гармоники фемтосекундного хром-форстеритового лазера (длина волны 620нм), а также схемы пироэлектрического детектирования, которая позволяет определять пороговые значения давлений газа над клапаном, при которых наблюдается кластеризация газов в струе.
3. Создана схема регистрации узкополосного (характеристического) рентгеновского излучения с использованием рентгеновского спектрометра на базе пропорционального блока детектирования и платы обработки SBS-79, что позволяло регистрировать в одноквантовом режиме рентгеновское излучение в диапазоне 2?20 кэВ.
3.Проведены эксперименты по генерации кластерных пучков при сверхзвуковом расширении газа на выходе импульсного сопла с использованием атомарных (Xe, Ar, Kr) и молекулярных (SF6) газов как в чистом состоянии, так и в смеси с легкими газами носителями Ne, Ar.
4. 5. Впервые проведены эксперименты по взаимодействию фемтосекундного лазерного излучения (1240нм) с кластерным пучком Xe и смеси XeNe. Эффективность генерации рентгеновского излучения составила порядка 10^(-8). Показано увеличение концентрации кластеров на оси, сужение кластерного пучка, увеличение выхода рентгеновских фотонов при использовании смеси XeNe.
6. Экспериментально показано, что в смеси SF6-Ar (1:8 при общем давлении 20атм) легкокластеризующихся молекул гексафторида серы в присутствии инертного газа носителя Ar, стабилизирующего процесс кластеризации, крупные кластеры SF6 локализуются в приосевой части кластерной струи, что существенно, более, чем в десять раз, увеличивает интегральный выход рентгеновского излучения (тормозного и характеристического) при воздействии сверхкоротких импульсов высокоинтенсивного лазерного излучения (фемтосекундный Ti:sapphire лазер I~10^15Вт/см^2). Образование кластеров SF6 подтверждено наличием характеристического К-излучения серы в области 2.4 кэВ. Конверсия в рентгеновское излучение достигала величины ~3•10^(-7). При этом величина поглощенной энергии лазерного излучения составила около 35%. Спектральные измерения подтвердили неординарный результат отсутствия кластеризации атомов аргона при его преобладающей концентрации в смеси с SF6.
7. Установлено, что распространение высокоинтенсивного лазерного излучения в средах, содержащих кластеры атомов и молекул (Ar, SF6-Ar, SF6-He, Kr) сопровождается процессами самофокусировки и самоканалирования. Длина плазменного канала оказалась порядка поперечного размера кластерного пучка (~5мм).
8. Создана схема регистрации сигнала третьей гармоники, генерируемой фемтосекундным лазерным излучением в газах и кластерных средах. Впервые получен сигнал ТГ при распространении высокоинтенсивного фемтосекундного Ti:Sa лазерного излучения (I~10^15Вт/см^2) в кластерной смеси газов SF6-Ar. Максимально достигнутое значение конверсии в сигнал ТГ для смеси газов SF6-Ar оказалось порядка 2•10^(-4) при интенсивности I~3•10^15Вт/см^2.
9. В результате проведенных экспериментах установлено, что при взаимодействии сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения с кластерным пучком максимум выхода рентгеновского излучения достигается в его приосевой максимально кластеризованной области, в то время как сигнал третьей гармоники в этой области испытывает минимум. Отношение максимума сигнала ГТГ к минимуму составило около 10 для кластеров аргона и смеси аргона с гексафотридом серы.
10. Установлено, что нелинейный процесс генерации третьей гармоники может быть использован в качестве чувствительного метода характеризации пространственного размера кластерного пучка, а также положение вторичного фокуса вследствие рефракции относительно вакуумного фокуса.
11. Из проведенных измерений на примере аргона следует, что эффективность генерации ТГ в кластерном пучке не превышает соответствующую величину для газа с концентрацией атомов порядка их средней концентрации в кластерном пучке.
12. В проведенных экспериментах примерно в полтора-два раза сравнительно более высокие результаты были получены с использованием чирпированных лазерных импульсов, причем для генерации рентгеновского излучения эффективны импульсы с положительным чирпом, а для ГТГ с отрицательным.
13. Разработана техника, позволяющая осуществлять процессы двух-импульсной генерации рентгеновского излучения и оптических гармоник в кластерной микроплазме.
|
| 1 |
1 января 2008 г.-31 декабря 2009 г. |
1. Эффективная генерации гармоник и рентгеновского излучения в кластерах в поле субпикосекундных и фемтосекундных лазерных импульсов |
| Результаты этапа: 1.Создана экспериментальная установка для генерации кластерных пучков с использованием импульсного сопла с электромагнитным клапаном, которые управляются внешним источником импульсного напряжения. Разработанные и созданные нами сопла имеют диаметр критического сечения 500мкм и 1000мкм соответственно, с углом раскрыва 10 градусов, что позволяет генерировать кластеры размером 10-30нм при концентрации порядка 10^10-10^12 см^(-3). Осуществлена синхронизация работы импульсного сопла с внешними устройствами на временном интервале 0-660мкс.
2.Создан комплекс диагностических методик на основе схем рэлеевского рассеяния излучения УФ эксимерного XeCl-лазера или излучения второй гармоники фемтосекундного хром-форстеритового лазера (длина волны 620нм), а также схемы пироэлектрического детектирования, которая позволяет определять пороговые значения давлений газа над клапаном, при которых наблюдается кластеризация газов в струе.
3. Создана схема регистрации узкополосного (характеристического) рентгеновского излучения с использованием рентгеновского спектрометра на базе пропорционального блока детектирования и платы обработки SBS-79, что позволяло регистрировать в одноквантовом режиме рентгеновское излучение в диапазоне 2?20 кэВ.
3.Проведены эксперименты по генерации кластерных пучков при сверхзвуковом расширении газа на выходе импульсного сопла с использованием атомарных (Xe, Ar, Kr) и молекулярных (SF6) газов как в чистом состоянии, так и в смеси с легкими газами носителями Ne, Ar.
4. 5. Впервые проведены эксперименты по взаимодействию фемтосекундного лазерного излучения (1240нм) с кластерным пучком Xe и смеси XeNe. Эффективность генерации рентгеновского излучения составила порядка 10^(-8). Показано увеличение концентрации кластеров на оси, сужение кластерного пучка, увеличение выхода рентгеновских фотонов при использовании смеси XeNe.
6. Экспериментально показано, что в смеси SF6-Ar (1:8 при общем давлении 20атм) легкокластеризующихся молекул гексафторида серы в присутствии инертного газа носителя Ar, стабилизирующего процесс кластеризации, крупные кластеры SF6 локализуются в приосевой части кластерной струи, что существенно, более, чем в десять раз, увеличивает интегральный выход рентгеновского излучения (тормозного и характеристического) при воздействии сверхкоротких импульсов высокоинтенсивного лазерного излучения (фемтосекундный Ti:sapphire лазер I~10^15Вт/см^2). Образование кластеров SF6 подтверждено наличием характеристического К-излучения серы в области 2.4 кэВ. Конверсия в рентгеновское излучение достигала величины ~3•10^(-7). При этом величина поглощенной энергии лазерного излучения составила около 35%. Спектральные измерения подтвердили неординарный результат отсутствия кластеризации атомов аргона при его преобладающей концентрации в смеси с SF6.
7. Установлено, что распространение высокоинтенсивного лазерного излучения в средах, содержащих кластеры атомов и молекул (Ar, SF6-Ar, SF6-He, Kr) сопровождается процессами самофокусировки и самоканалирования. Длина плазменного канала оказалась порядка поперечного размера кластерного пучка (~5мм).
8. Создана схема регистрации сигнала третьей гармоники, генерируемой фемтосекундным лазерным излучением в газах и кластерных средах. Впервые получен сигнал ТГ при распространении высокоинтенсивного фемтосекундного Ti:Sa лазерного излучения (I~10^15Вт/см^2) в кластерной смеси газов SF6-Ar. Максимально достигнутое значение конверсии в сигнал ТГ для смеси газов SF6-Ar оказалось порядка 2•10^(-4) при интенсивности I~3•10^15Вт/см^2.
9. В результате проведенных экспериментах установлено, что при взаимодействии сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения с кластерным пучком максимум выхода рентгеновского излучения достигается в его приосевой максимально кластеризованной области, в то время как сигнал третьей гармоники в этой области испытывает минимум. Отношение максимума сигнала ГТГ к минимуму составило около 10 для кластеров аргона и смеси аргона с гексафотридом серы.
10. Установлено, что нелинейный процесс генерации третьей гармоники может быть использован в качестве чувствительного метода характеризации пространственного размера кластерного пучка, а также положение вторичного фокуса вследствие рефракции относительно вакуумного фокуса.
11. Из проведенных измерений на примере аргона следует, что эффективность генерации ТГ в кластерном пучке не превышает соответствующую величину для газа с концентрацией атомов порядка их средней концентрации в кластерном пучке.
12. В проведенных экспериментах примерно в полтора-два раза сравнительно более высокие результаты были получены с использованием чирпированных лазерных импульсов, причем для генерации рентгеновского излучения эффективны импульсы с положительным чирпом, а для ГТГ с отрицательным.
13. Разработана техника, позволяющая осуществлять процессы двух-импульсной генерации рентгеновского излучения и оптических гармоник в кластерной микроплазме.
|
