检索结果-内蒙古大学图书馆

物理 2003年第12期32卷 804-809页

作者：程元丽王骐哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家重点实验室哈尔滨150001

毛细管放电Z箍缩等离子体软X射线激光器近几年发展非常迅速 ,已经获得了在 4 6 .9nm的波长上近毫焦量级的激光输出 ,重复频率达到了 4Hz.利用这种软X射线激光在等离子诊断、物质烧熔等方面已开展了初步的应用实验研究 .文章介绍了毛细... 详细信息

毛细管放电Z箍缩等离子体软X射线激光器近几年发展非常迅速 ,已经获得了在 4 6 .9nm的波长上近毫焦量级的激光输出 ,重复频率达到了 4Hz.利用这种软X射线激光在等离子诊断、物质烧熔等方面已开展了初步的应用实验研究 .文章介绍了毛细管放电泵浦的两种物理机制 ,阐述了类氖氩离子 2 p53p1 S0 — 2 p53s1 P1 能级间粒子数反转的形成及毛细管放电等离子体柱的演变过程 .深入理解这些物理过程 ,对发展毛细管放电软X射线激光将起到积极作用 .

关键词：毛细管放电 Z箍缩等离子体软X射线激光器类氖氩离子重复频率等离子诊断物质烧熔增益介质

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毛细管放电等离子体状态研究及低气压X光激光输出

毛细管放电等离子体状态研究及低气压X光激光输出

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作者：栾伯晗哈尔滨工业大学

学位级别：博士

X光激光由于具有其他相干光源不可替代的优越特性,因而在许多领域都有着重要的应用。但是,因为X光激光需要很高的泵浦能量,使得泵浦源庞大,带来造价昂贵、能量转换效率低等问题限制了应用的推广。毛细管放电泵浦方案是实现低造价的小型... 详细信息

X光激光由于具有其他相干光源不可替代的优越特性,因而在许多领域都有着重要的应用。但是,因为X光激光需要很高的泵浦能量,使得泵浦源庞大,带来造价昂贵、能量转换效率低等问题限制了应用的推广。毛细管放电泵浦方案是实现低造价的小型化X光激光最成功的机制之一。自1994年国际上首次实现毛细管放电类氖氩46.9nm激光以来,许多国家都开展了这项研究,因为其激光产生条件的复杂性,到2000-2002年才又有三个研究小组获得了成功。本课题组在独立研制的毛细管放电装置上于2004年6月实现了激光输出,成为国际上第五家在这个领域获得成功的研究小组。本文介绍了在获得激光以后,我们在理论研究、装置改进和提高激光输出能量等方面取得的进展。毛细管放电X光激光的增益介质是放电等离子体,通过Z箍缩过程将泵浦能量转化为激光,因此研究等离子体的演变过程和产生激光时刻的状态对于深入理解激光产生的物理过程及光束质量的决定因素非常重要。本文在这两方面进行了研究,对于等离子体演变过程,基于对Z箍缩物理过程的合理分析,提出了对雪耙模型的改进,使其能够计算更完整的演变过程,并编制了数值模拟程序,特别是通过计算得到了等离子体的多次箍缩过程,这一理论结果是毛细管放电X光激光理论研究上的一个新的观点,并且与本装置上进行的实验观察有很好的吻合。对于产生激光时刻的等离子体状态,根据X光在等离子体中传播的理论模型编制了数值计算程序,突破了解析计算的局限性,使得可以对任意等离子体密度梯度和增益分布计算出激光的空间特性,再结合实验测量结果,就可以判断出产生激光时刻的等离子体状态。本文给出了几种典型密度梯度分布的计算结果,为进行等离子体状态的判断提供了依据。毛细管放电装置是一个很复杂的系统,包括放电脉冲产生系统、脉冲整形系统、预脉冲产生系统和毛细管放电与探测系统。为了克服装置本身对激光输出不利的因素,提高运行的稳定性,进行了大量的维修和改造工作。利用DQ128型汽车点火线圈重新设计制造了预脉冲触发装置,比原来的触发系统更简单可靠。自制了罗可夫斯基线圈,并对其进行了标定,代替原先使用的回流器测量放电电流,解决了无法准确测量流过毛细管电流的问题,为实验分析提供了更准确的依据。改造了Blumlein传输线的前置脉冲隔离开关,消除了长期困扰实验的前置脉冲对激光输出条件的破坏,使激光达到了稳定输出。最后对主开关和放电室进行了改进,提高了放电电流的幅值,抑制了放电室中的旁路放电,提高了装置的性能。首先在15厘米长毛细管上完成了大量的基础实验,包括通过一系列判别实验找到了X射线二极管(XRD)干扰信号的来源,并消除了干扰信号,保证了实验的顺利进行。深入研究了装置中各气体开关的性质,找到了系统联调的方法,保证了装置的稳定运行。完成了放电电流上升沿波形和预主脉冲延时对激光输出影响的实验,确定了最佳的电流波形和预主延时范围,获得了激光的稳定输出。其次,在20厘米毛细管上实现了激光输出,使激光输出能量进一步提高。通过改变放电电极形状和预脉冲电流幅值研究了放电参数对产生激光的影响,确定了最佳预脉冲电流幅值范围。实验验证了XRD探测的多个尖峰信号的来源,提出了XRD设计的改进方案。测量了激光的增益特性、方向性,测量增益系数为0.45cm-1,增益长度积为8.28。设计实验测量了激光的束轮廓,束散角为5.3mrad,并结合理论计算结果对等离子体状态进行了判别。最后,结合实验结果计算了激光输出能量,结果表明实验中获得的低气压(25Pa)下类氖氩46.9nm激光单脉冲能量达到了3.5μJ。本文的内容是理论研究与实验研究紧密结合的结果。这些结果加深了对毛细管放电泵浦产生激光机理的理解,提高了激光输出的能量,完成了激光增益特性和空间特性的测量,为进一步达到激光输出增益饱和指明了方向。

关键词： X光激光毛细管放电 Z箍缩类氖氩激光特性测量

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发射光谱Boltzmann法测量毛细管放电产生的电热高密度等离子体温度之误差分析

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光谱学与光谱分析 2003年第3期23卷 563-565页

作者：孙秀云周学铁李燕王连军王俊德南京理工大学现代光谱研究室江苏南京210014

本文详细地分析了目前文献报道的 :采用发射光谱Boltzmann法 ,测量毛细管放电产生的电热高密度等离子体温度时 ,产生误差的原因。当正确地选择光谱参数———谱线上能级统计权重g、跃迁几率A和上能级能量Ei ———Boltzmann法测量毛细... 详细信息

本文详细地分析了目前文献报道的 :采用发射光谱Boltzmann法 ,测量毛细管放电产生的电热高密度等离子体温度时 ,产生误差的原因。当正确地选择光谱参数———谱线上能级统计权重g、跃迁几率A和上能级能量Ei ———Boltzmann法测量毛细管放电产生的电热高密度等离子体温度时 ,实验可信度可高达 99%～ 99 5 % ,测量误差仅为± 6 5 %。

关键词：发射光谱 Boltzmann法测量毛细管放电误差分析等离子体原子发射光谱温度测定

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毛细管放电类氖氩69.8nm激光增益饱和输出研究

毛细管放电类氖氩69.8nm激光增益饱和输出研究

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作者：刘涛哈尔滨工业大学

学位级别：博士

通过对国内外毛细管放电类氖氩C线69.8 nm激光的研究进展的总结和分析,确定了本论文的研究内容主要围绕实现69.8 nm激光的增益饱和展开。在理论方面,对69.8 nm激光的产生机制进行了深入的研究,建立了对应46.9 nm与69.8 nm激光的相关能... 详细信息

通过对国内外毛细管放电类氖氩C线69.8 nm激光的研究进展的总结和分析,确定了本论文的研究内容主要围绕实现69.8 nm激光的增益饱和展开。在理论方面,对69.8 nm激光的产生机制进行了深入的研究,建立了对应46.9 nm与69.8 nm激光的相关能级速率方程,并结合相关能级参数,计算了类氖氩46.9 nm和69.8 nm激光的相对增益系数与电子密度和电子温度的关系。利用一维磁流体力学程序,计算了Z箍缩过程中等离子体的电子温度、电子密度、类氖氩离子丰度等参数在时间和径向上的变化。获得了产生激光时的等离子体参数与毛细管放电电流和Ar气初始气压之间的关系。根据产生激光时的等离子体参数,计算了毛细管放电主脉冲电流幅值、主脉冲电流上升时间和Ar气初始气压,对69.8 nm激光增益系数在等离子体柱径向上分布的影响,为实验上实现69.8 nm激光增益饱和奠定了理论基础。实验方面,首先利用35 cm长毛细管,开展了主脉冲电流幅值和Ar气初始气压对69.8 nm激光强度影响的实验研究,确定了最佳实验条件为主脉冲电流幅值14 k A,初始气压16 Pa。并对35 cm长毛细管放电激发的类氖氩激光进行了增益系数测量实验,获得46.9 nm激光的增益饱和输出,增益系数0.58 cm-1,增益长度积达到19,实现了增益饱和输出。测得69.8 nm激光增益系数0.40 cm-1,增益长度积达到13.2,实现了近增益饱和输出。其次,为了实现增益饱和增加了增益介质长度,开展了45 cm长毛细管的最佳实验条件实验,确定了主脉冲电流幅值13.5 k A,初始气压15.4 Pa。在此条件下实现了69.8 nm激光的增益饱和输出,增益系数0.41 cm-1,增益长度积为17.2。在最佳实验条件下对类氖氩69.8 nm激光特性进行了实验研究。测量了69.8 nm激光的时间特性和空间分布,与初始气压和等离子体长度的关系。实验发现,69.8 nm激光脉冲半高宽随着初始气压的增加先增大后减小,在初始气压15.4 Pa时69.8 nm激光脉冲半高宽达到最大值1.75 ns。还测量了69.8 nm激光光强的空间分布与初始气压和等离子体长度的关系。实验结果表明,初始气压的变化会改变激光光强的空间分布形状,而等离子体长度的变化不会改变光强的空间分布形状,仅影响激光光强。并且测得在初始气压15.4 Pa时激光束散角形状以单一主峰为主,主峰的半高宽为0.5 mrad。最后,为了获得更高的激光光强输出,设计了类氖氩C线69.8 nm激光的双程放大实验,利用平面Si C反射镜实现了69.8 nm激光的双程放大,与单程放大相比69.8 nm激光光强增长了9.15倍,测量了双程放大激光的束散角为3.4 mrad,激光脉冲半高宽为2.2 ns,实现了85 cm长的等效增益长度,对应的增益长度积达到34.9,获得了69.8 nm激光的深度增益饱和输出。并且对双程放大与单程放大的激光特性进行了比较,分析了双程放大的束散角和激光脉冲宽度增加主要与增益介质的分布有关。综上,本文根据类氖氩C线69.8 nm激光的动力学过程,建立了69.8 nm激光增益系数的计算模型,获得了69.8 nm激光增益系数在等离子体径向上的分布,为实验上获得69.8 nm激光增益饱和输出提供了理论指导。在深入研究69.8 nm激光实验条件的基础上,利用45 cm长毛细管实现了类氖氩69.8 nm激光的增益饱和输出。并且利用Si C反射镜实现了69.8 nm激光的双程放大,获得了深度增益饱和激光输出,为后续开展该激光波长的应用研究奠定了基础。

关键词：类氖氩毛细管放电软X射线激光增益饱和双程放大

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毛细管放电类氖氩46.9nm激光增益饱和输出研究

毛细管放电类氖氩46.9nm激光增益饱和输出研究

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作者：杨松涛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

毛细管放电软X射线激光是一种小型、台式激光方案,具有很高的研究价值与很强的实用性,具有广阔的应用前景。本论文讨论了使用35cm长毛细管放电类氖氩46.9nm激光输出的实验,测量了激光增益,实现了增益饱和,并对激光波长和束散角进行了测... 详细信息

毛细管放电软X射线激光是一种小型、台式激光方案,具有很高的研究价值与很强的实用性,具有广阔的应用前景。本论文讨论了使用35cm长毛细管放电类氖氩46.9nm激光输出的实验,测量了激光增益,实现了增益饱和,并对激光波长和束散角进行了测量。理论上,介绍了目前产生X射线激光的主要物理机制,并详细介绍了基于电子碰撞机制的毛细管放电的物理过程,即Z箍缩过程。利用雪耙模型讨论了气压对等离子体箍缩过程的影响。装置的方面,介绍了毛细管放电装置的各个主要部分的原理与特性,以及对预脉冲放电方案进行改进,使装置能够稳定运行。实验研究方面,顺利实现了预脉冲的导通,获得了35cm毛细管激光输出,在35cm长的毛细管中寻找产生激光的最佳气压范围。使用XRD进行35cm长毛细管进行增益测量实验,对实验结果进行分析,初步测量了35cm长毛细管输出激光增益系数。使用专门为软X射线谱区设计的罗兰圆谱仪对激光的波长进行了测量,获得了精确的激光谱线。用谱仪实现了激光增益的测量,测量增益系数为0.52cm-1,增益长度积为17.16,实现了激光的增益饱和输出,验证了实现增益饱和的方法。在实现激光的增益饱和输出之后,对激光的特性进行了测量,测量了激光的水平方向束散角3.9mrad、垂直方向束散角4.0mrad。本文的内容是理论与实验研究相结合,探讨了用35cm长毛细管实现增益饱和的原理、方法及过程,实现了激光的增益饱和输出,为以后进行应用性研究打下了坚实的基础。

关键词：毛细管放电 X射线激光类氖氩增益饱和

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毛细管放电泵浦46.9nm激光光斑与空间相干性的研究

毛细管放电泵浦46.9nm激光光斑与空间相干性的研究

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作者：李敬军哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

毛细管放电泵浦46.9 nm软X射线激光是一种短波长激光,具有诸多普通波长激光所不具备的特性,比如高亮度、高相干性、单脉冲能量高和穿透能力强等。随着毛细管放电泵浦激光的迅速发展,46.9 nm激光在等离子体诊断、纳米成像等重要领域的应... 详细信息

毛细管放电泵浦46.9 nm软X射线激光是一种短波长激光,具有诸多普通波长激光所不具备的特性,比如高亮度、高相干性、单脉冲能量高和穿透能力强等。随着毛细管放电泵浦激光的迅速发展,46.9 nm激光在等离子体诊断、纳米成像等重要领域的应用前景十分广阔。已获得的类氖氩激光包括46.9 nm、69.8 nm和72.6 nm三个波长。其中,国际上对46.9 nm波长的激光的研究比较多。本文主要从理论数值模拟和实验方面对波长46.9 nm软X射线激光的空间特性进行研究,包括光斑的光强空间分布和空间相干性。在理论研究上,本文利用了光在等离子体柱中传播放大的模型,并且针对不同电子密度分布的情况模拟了激光的光斑光强分布情况,电子密度分布包括四次函数电子密度分布、抛物线电子密度分布和多次函数电子密度分布。之后,通过对增益分布函数、最大增益数值等参数的修改,进行了进一步的模拟,研究了不同条件下的激光光斑光强空间分布。在实验研究上,研究了不同气压条件下,46.9 nm激光的光斑光强分布情况和激光相对光强的变化情况。通过与理论模拟结果的比较,初步确定了不同条件下等离子体柱的内部电子密度和增益的分布情况。在此基础上使用杨氏双缝,研究了不同气压条件下,光斑不同横向位置处的激光条纹可见度的变化情况。同时研究了不同气压条件下,激光最大条纹可见度的变化情况。最后研究了不同毛细管长度条件下的激光光强分布与相对光强变化,以及激光条纹可见度的变化情况。本文分析了激光空间相干性变化的因素,得到激光空间相干性与激光的传输放大过程有十分密切的关系,即激光放大越充分,其空间相干性越好。对应的具体表现为在相同条件下、激光空间相干性与激光光强呈现正相关的联系。通过对毛细管放电泵浦46.9 nm激光的空间特性的模拟和实验研究,可以了解不同激光光强分布时的等离子体柱的内部电子与增益分布情况,进而可以改变实验条件,获得性能良好的激光输出。通过对不同条件下,激光空间相干性的研究,可以了解影响空间相干性的因素。这些结果,对于产生高增益、高空间相干性的激光具有很好的指导意义,也为46.9 nm激光的实际应用做了一些铺垫。

关键词：毛细管放电 46.9nm激光等离子体柱光斑光强分布空间相干性

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毛细管放电69.8nm软X射线激光时间特性的研究

毛细管放电69.8nm软X射线激光时间特性的研究

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作者：张文红哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

X射线激光同时拥有波长短、峰值功率高和脉冲持续时间短(ns级)等优点,拥有广阔的应用前景。自1994年Rocca小组利用毛细管放电泵浦电子碰撞激发机制首次实现了46.9nm软X射线输出后,国际上各个小组纷纷加入了毛细管放电泵浦软X射线激光研... 详细信息

X射线激光同时拥有波长短、峰值功率高和脉冲持续时间短(ns级)等优点,拥有广阔的应用前景。自1994年Rocca小组利用毛细管放电泵浦电子碰撞激发机制首次实现了46.9nm软X射线输出后,国际上各个小组纷纷加入了毛细管放电泵浦软X射线激光研究的行列。目前,毛细管放电泵浦方案已经实现了类氖氩46.9nm和69.8nm软X射线激光输出,其中,对46.9nm激光研究比较成熟,世界上各个小组对其特性进行了一系列的报道。自2011年哈尔滨工业大学光电子技术研究所软X射线激光小组在国际上率先获得69.8nm软X射线激光输出后,对于同样增益介质为Ar的69.8nm激光研究才逐渐展开,而对于69.8nm时间特性的研究国际上还未进行报道。本论文从理论和实验两个方面对类氖氩69.8nm软X射线激光的时间特性进行了研究。理论上,利用动力学箍缩的雪耙模型在不同初始Ar气气压条件下对Z箍缩过程中等离子体柱半径和速度随时间的变化进行了计算。另外,利用脉宽计算理论模型,考虑增益饱和效应,将增益近似为抛物线分布,对不同等离子体长度条件下69.8nm激光脉宽进行了计算。理论计算的结果为实验结果的分析提供了依据。实验上,首先进行了46.9nm和69.8nm出光时间对比实验,结合雪耙模型计算结果得到结论,46.9nm激光仅先于69.8nm激光1ns左右的时间出现,且两者的出光时间在等离子体半径压缩到最小半径附近,随着毛细管中初始Ar气气压的增大,由于等离子体内部动力压强的增大,使激光出光时间延后。接着分别在不同等离子体长度和初始Ar气气压条件下对69.8nm激光脉宽进行了测量,对脉宽变化规律进行了研究。结果表明,当69.8nm软X射线激光达增益饱和后,其脉宽随着增益介质长度的增加而增大,即脉冲随着饱和程度的加深而展宽;在69.8nm激光达增益饱和前,脉宽与增益介质长度成反比。出光时间及其脉宽都是软X射线激光重要的时间特性参数。激光的出光时间反应了对应能级增益产生的时间;而对激光脉冲脉宽的测量,可以确定激光脉冲能够分辨的最小时间尺度。由于软X射线激光来源于自发辐射放大,激光时间特性参数均由Z箍缩过程中的等离子体状态决定,对激光时间特性的探索,有助于深入了解软X射线激光形成的物理机制及Z箍缩效应的动力学过程。同时,通过探究不同实验参数下激光的脉宽变化的规律,可对毛细管放电参数进行优化,使激光满足未来的应用性实验的要求。

关键词：毛细管放电 69.8nm 出光时间脉宽增益饱和

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毛细管放电X光激光稳定输出研究

毛细管放电X光激光稳定输出研究

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作者：吴寅初哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文介绍了对毛细管放电X光激光在理论、装置和实验三方面所取得的进展。从理论上给出了毛细管放电碰撞机制产生X光激光等离子体的物理过程。并运用c语言编写了雪耙模型的模拟程序来分析毛细管放电过程的箍缩过程，对不同电流下的等离... 详细信息

本文介绍了对毛细管放电X光激光在理论、装置和实验三方面所取得的进展。从理论上给出了毛细管放电碰撞机制产生X光激光等离子体的物理过程。并运用c语言编写了雪耙模型的模拟程序来分析毛细管放电过程的箍缩过程，对不同电流下的等离子体箍缩过程进行数值模拟。 \n 装置研究方面。介绍了毛细管放电装置的各个主要部分的原理及特性，并进行了毛细管X光激光放电实验之前所进行的装置调试及检修工作，为下一步进行放电实验做好准备。 \n实验研究方面。进行了一系列的毛细管X光激光放电实验，获得了类氖氩46.

关键词：毛细管放电 X光激光 Z箍缩传输线等离子体

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毛细管放电泵浦46.9nm激光深度饱和研究

毛细管放电泵浦46.9nm激光深度饱和研究

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作者：滕树鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

从上个世纪六十年代初期,梅曼发明了第一台红宝石激光器开始,激光技术迅速发展,并且在现在人们工作及生活中占据着至关重要的地位。而X射线波段激光(中心波长在1～100nm)由于其瞬间亮度高、波长短和脉冲持续时间短等优点,受到各国研究... 详细信息

从上个世纪六十年代初期,梅曼发明了第一台红宝石激光器开始,激光技术迅速发展,并且在现在人们工作及生活中占据着至关重要的地位。而X射线波段激光(中心波长在1～100nm)由于其瞬间亮度高、波长短和脉冲持续时间短等优点,受到各国研究人员的重视,直到1984年首次获得了X射线激光输出。我们实验室采用的软X射线激光器的泵浦方式为毛细管放电泵浦,这种泵浦方式是目前国际上几种被认为是最可能实现X射线激光器小型化工业化发展的方法之一。在本文中,主要对软X射线激光深度饱和展开研究,由于在之前的实验中我们已经在35cm长的毛细管中获得了gl=19.6的激光饱和输出,因此希望通过增加毛细管长度以进一步提高增益长度积,获得激光的深度饱和输出。第二章中对激光器的各个关键部件进行了详细的介绍,主要包括:Marx发生器、Blumlein传输线、主开关、预脉冲开关以及预脉冲系统等,并且更换了放电室以容纳更长的45cm长毛细管,另外还对装置运行的基本流程进行了介绍。在软X射线激光深度饱和输出实验研究方面,第三章及第四章中分别进行了软X射线激光的最佳输出条件的研究和激光深度饱和输出的研究。其中最佳输出条件的研究主要是通过改变装置的主脉冲电流幅值和毛细管内Ar气气压这两种手段,研究不同条件下激光的输出强度及激光输出的稳定性,最终确定激光最佳输出主脉冲电流和毛细管内气压这两个实验参数。并且通过实验数据分析了主脉冲电流幅值及毛细管内气压这两个实验参数对软X射线激光输出的影响。第四章的实验部分是通过更换不同长度的电极以改变毛细管的增益长度,进而获得不同增益长度下激光输出的幅值,经过Linford公式拟合得出激光器在45cm毛细管中的增益系数,计算出激光器的增益长度积,验证在最佳出光条件下获得的激光输出为深度饱和输出。此外还进行了激光输出能量的计算,经过计算后激光输出的能量估计值大于125μJ。理论研究方面,在第四章中通过对毛细管放电Z箍缩雪耙模型的理论分析,推导出Z箍缩效应对毛细管内等离子体柱的压缩情况与主脉冲电流幅值及毛细管内的初始气压之间的关系,并通过C语言编程,计算出不同初始气压下,毛细管内等离子体柱随主脉冲电流变化的曲线。将实验数据与理论分析相结合,得出主脉冲电流及毛细管内初始气压对增益系数的影响。

关键词：软X射线激光毛细管放电深度饱和

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毛细管放电抽运获得类镍氪32.8nm激光可能性研究

毛细管放电抽运获得类镍氪32.8nm激光可能性研究

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作者：江水森哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

类氖氩46.9nm激光是目前通过毛细管放电抽运方式得到最短波长的X射线激光，这制约了X射线激光研究领域的向前发展，因此探索波长比46.9nm更短的X射线激光是非常有意义的。要想获得波长比46.9nm更短的X射线激光，可以使用具有较高Z值的K... 详细信息

类氖氩46.9nm激光是目前通过毛细管放电抽运方式得到最短波长的X射线激光，这制约了X射线激光研究领域的向前发展，因此探索波长比46.9nm更短的X射线激光是非常有意义的。要想获得波长比46.9nm更短的X射线激光，可以使用具有较高Z值的Kr气作为增益介质，并且在实验上已经通过光场感生电离方式获得了类镍氪32.8nm激光。本文在理论上和实验上对通过毛细管放电抽运方式得到类镍氪32.8nm激光的可能性进行了研究。在理论上，首先对离子的电子碰撞激发以及亚稳能级的单极激发过程进行介绍，可以更深入地理解类镍氪32.8nm激光产生的物理机理。然后，采用Cowan物理程序以及相关理论计算了类镍氪系统具有的相关原子参数，给出了类镍氪32.8nm激光有关能级之间的跃迁示意图，计算得到了从激光上能级3d94d1S0向下跃迁至激光下能级3d94p1P1所形成激光的波长为32.8nm，而且在激光下能级3d94p1P1和基态能级3d101S0之间的跃迁波长为11.6nm。最后，建立和类镍氪系统有关能级的速率方程，并在准稳态近似下对其进行求解。计算研究了3d94f、3d94d以及3d94p这三个组态的能级对获得激光的作用，并分析了激光有关能级的粒子数分布以及激光上、下能级之间的增益特性。通过计算获得了产生该激光对应的最佳电子温度和最佳电子密度，分别为75eV和1018cm-3。该电子温度、电子密度与在实验上通过毛细管放电抽运方式得到类氖氩46.9nm激光所对应的电子温度、电子密度很接近，在理论上表明了通过毛细管放电抽运方式有可能得到类镍氪32.8nm激光。在实验上，分别在幅值为11kA的较小电流以及16kA的较大电流条件下，在10～100Pa的Kr气气压范围内，对5～70nm的毛细管放电氪等离子体光谱进行测量。在这两种电流条件下，观察到了在激光下能级3d94p1P1和基态能级3d101S0之间跃迁的Kr8+11.6nm谱线，该实验结果与理论计算一致，同时表明了在激光下能级有粒子积累。分析表明在11kA的电流条件下，由于通过Z箍缩产生等离子体具有的电子温度和电子密度均偏低，从而使Kr8+离子无法通过电子碰撞从基态能级向上抽运到激光上能级。在16kA的电流以及40～50Pa的高气压条件下，出现了类镍氪32.8nm跃迁谱线，但是并没有得到类镍氪32.8nm激光。这说明了在16kA的电流条件下，部分Kr8+离子可以从基态能级向上抽运到激光上能级，但由于通过Z箍缩产生等离子体具有的电子密度和电子温度还不够高，使激光上能级和下能级之间的增益不够大，无法得到产生激光所需要的等离子体状态。另外，分析了在这两种电流条件下，Kr7+29.7nm谱线、Kr8+11.6nm谱线和Kr9+9.9nm谱线强度随着气压的变化情况，得到了Kr7+、Kr8+和Kr9+谱线随气压变化的一般规律。通过分析理论和实验的结果可知，没有获得类镍氪32.8nm激光是由于Z箍缩产生等离子体具有的电子密度和电子温度不够高造成的。但通过改变实验条件是有可能得到类镍氪32.8nm激光的，可以增大实验中的主脉冲电流，并将Kr气气压调到高气压范围，有效提高等离子体具有的电子密度和电子温度，最终获得激光输出。

关键词：毛细管放电类镍氪软X射线激光 32.8nm

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