双脉冲激光锡等离子体数值模拟研究

为了提高13.5 nm激光锡等离子体光源的极紫外辐射转换效率,双脉冲技术是一种行之有效的方法,通过数值模拟获得基于双脉冲激光驱动的液滴锡靶等离子体参数的演化行为与辐射机理对设计优化实验方案具有重要意义。利用Flash代码数值模拟研究了双脉冲激光辐照液滴锡靶产生的等离子体在不同波长组合及延时情形下的演化行为,研究结果表明:在双脉冲的时间延时间隔恒定时,主脉冲激光能量的增加会提高等离子体羽辉膨胀速度,导致更高的等离子体温度。随着CO_(2)激光与光纤激光脉冲之间延时的增加,靶材表面等离子体的峰值电子密度逐渐减少,渐趋于临界电子密度,等离子体冕区的电子温度呈下降趋势,且由等温膨胀转换为绝热膨胀的时间间隔增加。CO_(2)激光与光纤激光组合驱动的锡等离子体具有更加合适的极紫外辐射等离子体温度,具有获得较高极紫外辐射转换效率的潜力。

靶蒸气等离子体对高功率激光的反射效应

置于真空靶室中的金属靶 ( Fe) ,在高功率激光作用下产生的高密度等离子体 ,对入射激光有较强的受激布里渊散射效应。这种逆着入射激光方向的散射光 ,在5× 1 0 1 1 W/cm2 的激光功率密度作用下 ,后向散射能量是 0 .1 6 J。这种后向散射光 (反射 ) ,在激光器系统不加光学隔离的情况下 ,又反馈回来 ,使激光器某单元形成激光振荡 ,在激光器高功率单脉冲输出之后 ,又产生很强的自由振荡激光输出 。

离焦量对空气中激光诱导铜等离子体光谱特性的影响

利用Nd:YAG脉冲激光在空气中烧蚀金属Cu靶,获得等离子体光谱;采用改变离焦量的方法,研究了离焦量的变化对谱线结构及谱线强度的影响;分析了离焦量分别为1 mm、0 mm和—2 mm时,沿靶面法线方向不同空间距离处电子温度的演化规律;并对等离子体光谱的特性和产生机制进行了讨论.结果表明,谱线结构、谱线强度和等离子体的电子温度都与离焦量的变化密切相关,聚焦点在—2 mm处Cu I谱线相对强度出现峰值,电子温度数值最大;聚焦点在—0.5 mm和—1.0 mm附近谱线相对强度遽然降低的现象是由于等离子体的屏蔽效应造成的.

激光产生的硅等离子体辐射动力学特性研究

本文从实验和理论两方面系统研究了真空环境中激光产生的硅等离子体的辐射动力学特性.实验上利用时间-空间分辨的激光等离子体发射光谱技术,测量了激光产生的硅等离子体极真空紫外波段的光谱,并对光谱进行了分析指认.为了进一步研究实验光谱的时空演化特性,提出了一种简化的基于流体动力学和辐射输运方程的等离子体辐射动力学模型,利用该模型研究了激光产生的等离子体的辐射特性和动力学演化行为,并对实验观测到的时空分辨光谱进行了模拟,详细分析了等离子体的温度、密度和离子布居的时空演化特性.研究结果表明,本文提出的模型能够较好地反映激光等离子体的动力学演化过程以及辐射光谱的特征,可以作为一种有效的激光等离子体诊断工具.

激光诱导击穿光谱技术及应用研究进展

激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种基于原子发射光谱学的元素定性、定量检测手段。本文介绍了LIBS技术的原理、应用方式、检测元素种类及检测极限;综述了该项技术在固体、液体、气体组分检测方面的技术发展,以及在环境检测、食品安全、生物医药、材料、军事、太空领域的应用进展。最后,提出了高功率、高稳定的激光光源和准确的定量分析方法是LIBS技术目前所面临的问题和挑战。

极端远紫外光刻的等离子体光源及其光学性质研究进展

现代技术的飞速发展需要集成电路不断小型化,因而开发下一代光刻光源以满足小型化的要求成为当前的一项紧迫任务。目前工业界确定的下一代光刻光源是波长为13.5nm的极端远紫外(EUV)光源,它能够把光刻技术扩展到32nm以下的特征尺寸,氙和锑材料的等离子体光源被认为是这种光源的最佳候选者。文章在介绍EUV光刻原理和EUV光源基本概念的基础上,讨论了目前研究得最多、技术最成熟的激光产生的和气体放电产生的等离子体EUV光源,对EUV光源的初步应用进行了简单介绍,并着重对氙和锑材料产生的等离子体发射性质和吸收性质的实验与理论研究进展进行了详细介绍与讨论。目前的理论研究进展表明,统计物理模型还不能很好地预测氙和锑等离子体的发射与吸收光谱,因此迫切需要发展细致能级物理模型,以得到更为精确的等离子体光学性质参数,并用于指导实验设计,提高EUV转换效率。

弯晶X射线光学(英文)

近年来,人们付出很大精力研制新的具有独特性能的同步辐射装置和自由电子激光器,而飞秒激光等离子源可提供具有高峰值亮度的超短X射线脉冲,用来作为波荡器辐射的补充X射线源。此外,所有最新型的X射线源的诊断和应用也都需要专用X射线光学元件或仪器。X射线光谱测量是激光聚变应用中最重要的等离子诊断方法之一,该方法根据实验目的,可获得单色X射线图像或与空间或时间分辨相组合的高分辨率图像。已经研制出拥有多达10个环状弯晶的高精单色成像仪,用以研究激光聚变实验中的内爆过程并通过获得的数据对等离子体参数的时间分辨图做出评估。大功率飞秒激光器可提供实用的相对价格不高的大功率X射线脉冲源,但需要有发光效率,能量分布,以及热电子传输方面的信息来实现理想K层辐射线或者连续X射线输出的最大化,以便得到相当于同步辐射输出的峰值亮度。把这些新的射线源与弯晶光学元件相组合,可完成亚皮秒时间量级的衍射实验。激光泵浦的X射线探针实验已经展示了若干晶体在250 fs内的结构变化。作者所在研究所使用光线追踪和布拉格反射方法设计了1D或2D或1D与2D结合的弯晶X射线光学仪器。在仪器制备过程中,非常注重晶体完整,反射选择的优化,弯曲精确,以及成像和反射特性的测量,还使用X射线形貌相机和衍射仪对分析器晶体的相关特性做了测试。

高强度二倍频激光辐照银薄膜靶的烧蚀和X光辐射实验研究

激光聚变物理实验中,背光透视照相是靶丸内爆动力学过程观测的重要方法.Ag是一种重要的背光材料,激光辐照产生的等离子体可以产生强L线辐射,研究其烧蚀和辐射特性,对提高内爆靶丸背光透视照相的图像质量具有十分重要的意义.在神光II装置上,采用第九路输出的2ns,～5×10(14)W/cm2,526.5nm激光均匀辐照Ag薄膜靶,实验研究了其烧蚀特性,获得了银薄膜靶在激光烧蚀驱动下的飞行轨迹和飞行速度的数据.实验结果与一维辐射流体力学模拟结果相符.火箭模型对实验数据进行拟合,得到了Ag材料的质量烧蚀速率和烧蚀压的数据.采用平面晶体谱仪和X射线二极管探测器阵列观测等离子体的辐射特性,获得了Ag等离子体辐射光谱和L线转换效率,实验结果对激光聚变内爆靶丸背光照相的实验设计具有重要的参考价值.