超短超強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用X射線輻射實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超短超強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用可以產(chǎn)生單能的K-alpha線輻射、X射線激光輻射等。K-alpha線輻射能量可達(dá)幾到幾十個(gè)keY，并且發(fā)射區(qū)域小，時(shí)間短，可廣泛應(yīng)用于慣性約束聚變背光照相，醫(yī)學(xué)成像，光刻，時(shí)間分辨x射線衍射等領(lǐng)域。K-alpha線的產(chǎn)生和超熱電子直接相關(guān)，可以通過研究K-alpha線研究超熱電子。x射線激光具有高亮度、短波長(zhǎng)、短脈寬和很好的相干性等優(yōu)點(diǎn)，在生命科學(xué)、原子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)、激光等離子體、材料科學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域有著誘人

2、的應(yīng)用前景。因此，為了研究超短超強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的K-alpha線輻射、X射線激光輻射，并為以后的研究和應(yīng)用做預(yù)研。本論文開展了:1)超短超強(qiáng)激光脈沖與銅平面靶相互作用K-alpha線輻射研究;2)圓偏振飛秒激光脈沖與低壓氙氣體靶相互作用軟X射線輻射研究。 超短超強(qiáng)激光脈沖與銅平面靶相互作用K-alpha線輻射實(shí)驗(yàn)：利用單光子計(jì)數(shù)型X射線CCD測(cè)量了5.5x10<'17>～1.96x10<'19>W/cm<'2>(100

3、mJ～4.5J)P偏振超短超強(qiáng)激光與3um、lOum、30um Cu平面薄膜靶，密度為普通固體Cu密度44％和92％的lmm厚塊狀納米Cu靶相互作用K-alpha線產(chǎn)額。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到較強(qiáng)的K-alpha線輻射。K-alpha線產(chǎn)額約為10<'9>～10<'10>，轉(zhuǎn)化效率約為10<'-6>～10<'-5>。K-alpha線產(chǎn)額和激光K-alpha光轉(zhuǎn)化效率隨激光強(qiáng)度的變化趨勢(shì)與理論預(yù)言的趨勢(shì)符合的較好。超短超強(qiáng)激光脈沖與Cu靶相互作用存在

4、使K-alpha光產(chǎn)額和轉(zhuǎn)化效率最優(yōu)的激光強(qiáng)度。lOum Cu薄膜靶K-alpha線產(chǎn)額隨激光強(qiáng)度的增加趨于飽和，轉(zhuǎn)化效率有一最大值。密度為普通固體Cu密度44％的lmm厚塊狀納米Cu靶K-alpha線產(chǎn)額和轉(zhuǎn)化效率均有最大值。激光強(qiáng)度3.3×10<'18>W／cm<'2>的條件下，薄膜靶厚度越厚K-alpha線產(chǎn)額和轉(zhuǎn)化效率越高，低密度納米Cu靶K-alpha線產(chǎn)額和轉(zhuǎn)化效率高于高密度納米Cu靶。 圓偏振飛秒激光脈沖與低壓氙氣

5、靶相互作用軟X射線輻射實(shí)驗(yàn)：利用平場(chǎng)光柵譜議，分別在2Kpa和3Kpa的低氣壓下，測(cè)量了35fs圓偏振超強(qiáng)超短激光脈沖與5mm長(zhǎng)氙氣體靶相互作用產(chǎn)生的波長(zhǎng)在5nm～60nm范圍內(nèi)的離子譜線。2Kpa時(shí)最強(qiáng)的躍遷為xe VIII： 5s(<'2>s l/2)—4d<'9>(<'2>D<,3／2>)5s5p(<'1>P<,1>)(<'3>/<,2>,<'1>P<,1>)l/2的17.0856nm線， 3Kpa時(shí)最強(qiáng)的躍遷為11.343nm