超短超強激光與物質(zhì)相互作用X射線輻射實驗研究.pdf

1、超短超強激光與物質(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線輻射能量可達幾到幾十個keY，并且發(fā)射區(qū)域小，時間短，可廣泛應用于慣性約束聚變背光照相，醫(yī)學成像，光刻，時間分辨x射線衍射等領域。K-alpha線的產(chǎn)生和超熱電子直接相關，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、短脈寬和很好的相干性等優(yōu)點，在生命科學、原子結構和動力學、激光等離子體、材料科學和化學等領域有著誘人

2、的應用前景。因此，為了研究超短超強激光與物質(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用做預研。本論文開展了:1)超短超強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。 超短超強激光脈沖與銅平面靶相互作用K-alpha線輻射實驗：利用單光子計數(shù)型X射線CCD測量了5.5x10<'17>～1.96x10<'19>W/cm<'2>(100

3、mJ～4.5J)P偏振超短超強激光與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。實驗觀測到較強的K-alpha線輻射。K-alpha線產(chǎn)額約為10<'9>～10<'10>，轉化效率約為10<'-6>～10<'-5>。K-alpha線產(chǎn)額和激光K-alpha光轉化效率隨激光強度的變化趨勢與理論預言的趨勢符合的較好。超短超強激光脈沖與Cu靶相互作用存在

4、使K-alpha光產(chǎn)額和轉化效率最優(yōu)的激光強度。lOum Cu薄膜靶K-alpha線產(chǎn)額隨激光強度的增加趨于飽和，轉化效率有一最大值。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)額和轉化效率均有最大值。激光強度3.3×10<'18>W／cm<'2>的條件下，薄膜靶厚度越厚K-alpha線產(chǎn)額和轉化效率越高，低密度納米Cu靶K-alpha線產(chǎn)額和轉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射線輻射實驗：利用平場光柵譜議，分別在2Kpa和3Kpa的低氣壓下，測量了35fs圓偏振超強超短激光脈沖與5mm長氙氣體靶相互作用產(chǎn)生的波長在5nm～60nm范圍內(nèi)的離子譜線。2Kpa時最強的躍遷為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時最強的躍遷為11.343nm