实验方法来研究早期的超短激光脉冲诱导的等离子体演化描述。使用这种方法,早期血浆中的高品质的图像,得到高时空分辨率。一种新型的集成原子模型被用来模拟和解释早期血浆机制。
由于目标的高强度激光照射和随后的目标物质电离产生早期血浆。在激光材料相互作用及其动力学1显着的作用,尤其是在空气环境1-11。
早期血浆进化已被抓获,通过泵式的探头shadowgraphy 1-3 1,4-7干涉。然而,研究的时间框架和应用的激光参数范围是有限的。例如,血浆前的位置和电子数密度与激光脉冲的峰值延迟时间为100皮秒(ps)内直接考试仍然很少,尤其是持续时间超短脉冲约100飞秒(fs)的,周围10〜14瓦/厘米2的功率密度低。在这些条件下产生的早期血浆最近被抓获,高时空分辨率12。详细的设置策略和本文将说明这种高精度测量程序。测量的基本原理是眼镜的泵探针shadowgraphy的:一个超短激光脉冲被分裂泵脉冲和探测脉冲,而它们之间的延迟时间可以调整,通过改变其光束路径长度。泵脉冲烧蚀的目标,并生成早期血浆和探测脉冲传播通过血浆地区和检测电子数密度非均匀性。此外,动画生成号的仿真模型的计算结果。12,说明等离子体的形成和演化具有非常高的分辨率(0.04〜1个PS)。
实验方法和模拟方法可应用于广泛的时限和激光参数。这些方法可以用来研究早期血浆产生的不仅是金属,但也从半导体和绝缘体。
本文提出的测量和模拟方法可以更准确的检查早期等离子体动力学和更好地了解空气和铜的电离机制。高品质的等离子体结构捕获了1个PS和1微米的空间分辨率,时间分辨率。这种测量方法具有较高的重复性。关键步骤是对准光束非常好,准备与高平整度以及低粗糙度目标表面。
这种方法可以应用到其他目标的材料和各种激光参数。泵探针阴影方法唯一的限制是一个过低的电子数密度的变化。
The authors have nothing to disclose.
作者希望感谢这项研究由国家自然科学基金(批准号:CMMI-0653578,CBET-0853890),提供金融支持。
Name of the equipment | Company | Catalogue number |
Laser | Spectra-Physics | SPTF-100F-1K-1P |
ICCD camera | Princeton Instruments | 7467-0028 |
Oscilloscope | Rigol | DS1302CA |
Photodiode | Newport | 818-BB30 |
Linear stage | Newport | 433 |
Dial indicator | Mitutoyo | ID-C112E |