Erken Plazma Evrim Araştırılması ultrashort Lazer Bakliyat Bağlı

1. Optik Sistem Kurulumu (Şekil 1) Bir yarım dalga plakası ve lazer atış enerjisi ayarlamak için lazer çıkışı izleyen bir polarize ayarlayın. Pompa nabız ve prob darbe: iki pulse lazer darbe bölmek için polarize sonra bir demeti splitter kurun. Pompa darbe için bir optik gecikme aracı inşa etmek için dört yansıtan aynalar ve manuel translasyonel sahne kullanın. Dikey hedef yüzey ulaşmak için pompa darbe rehberlik başka dört yansıtan ayna kullanın. 800 nm ile 400 nm dalga boyunda lazer sinyali dönüştürmek için ikinci bir harmonik üreteci (SHG) ayarlayın. 800-nm darbe iletimi ve 400 nm darbe yansıtmak için harmonik bir ayırıcı kullanılır. Bir kiriş azaltıcı ve prob puls büyüklüğü ve konverjans ayarlamak için fokal lensler bir çift ayarlayın. Prob darbe gibi Adım 1.3 'de belirtilen başka bir optik gecikme aracı, ayarlayın. Alanında ayarlamak için bir İris halkası kullanınprob nabız ve prob darbe yatay hedef yüzey geçmek ve pompa darbe ile kesişir emin olun. Yoğun şarj kuplajlı cihaz (ICCD) kamera tarafından alınacak plazma bölgenin görüntü oluşturmak için iki objektif lens ve çeşitli filtreler ayarlama. Bilgisayar, lazer, ICCD kamera ve BNC kablo veya USB kablosu kullanarak denetleyici bağlayın. Kamera prob darbe bir görüntü yakalar kadar kamera kontrol gecikme süresini ayarlayın. Böylece, prob nabız ve kamera eşitlenir. 2. Pompa-probe Senkronizasyon Pompa nabız ve prob darbe kesiştiği bir ışın ayırıcı yerleştirin ve bu iki darbe almak için iki fotodiyotlar kurmak. Bu iki fotodiyotlar uzak demeti splitter bir aynı mesafede olmalıdır. Bu iki fotodiyotlara sinyalleri almak için bir osiloskop kullanın ve pro kadar pompa darbe ışın yolu üzerindeki gecikme sahne hareketPompa nabız ve prob darbe dosyaları osiloskop ekranından birbirleri ile örtüşmektedir. 20 ps bir doğruluk osiloskop temporal çözünürlük sayesinde elde edilir. Demeti splitter ve gibi Adım 2.1 'de belirtilen iki fotodiyotlar çıkarın. Hava dökümü bölgede sadece ICCD ekranda görülebiliyor kadar pompa darbe ışın yolu üzerindeki gecikme sahne ayarlayın. Hava arıza oluşumu düzgün bir arka plan yerine tespit edilebilir gecikme zamanı sıfır olarak belirlenmiştir. 3. Numune ve Sahne Hazırlama Özgürlük üç derece ile örnek hareket için bir laboratuar-jack ve iki doğrusal kılavuzu aşamada ayarlayın. Aşamalarında yüksek bir düzlük elde etmek için bir kadran göstergesi ve yüksek hassasiyetli levhaları kullanın. Yükseklik farkı 25.4 mm'lik bir mesafe başına 1 mikron arasında olmalıdır. Bir freze ile 0.8 mm kalınlığında bir bakır levha dışında bir kare parçası (30 mm x 30 mm) Cutmakine. Yüzey pürüzlülüğü altında 0,5 mikron kadar Cu parçasının dar tarafı (30 mm x 0,8 mm) parlatın. Cilalı dar yüzü ile üst manuel sahnede Cu parça Fix. Herhangi bir eğim hedefin altında yüksek hassasiyet şim ekleyerek ayarlanabilmektedir böyle ICCD kamera ile konumunu izlemek ise Adım 3.1) da belirttiğim gibi tek elle aşama hedef taşıyın. Diğer manuel sahne ile Adım 3.6 tekrarlayın. Üçüncü bir yüksek doğruluk manuel aşama odak lens pozisyonu değişir iken hedef delik bir düzine delin. Odak noktası konumu küçük delik delinmiştir edilir merceğin odak konumuna karşılık gelir. 4. Ablasyon ve Ölçme Kadar uzakta odak noktasından yaklaşık 50 um bir mesafe odaklı lens taşıyın. Ya, 10 ps kadar görüntü her 2 ps yakalamak için 0,3 mm ara ile prob darbe ışın yolu üzerindeki gecikme sahne taşıyın480 ps kadar görüntü her 20 ps yakalamak için 3 mm ara ile. Tekrarlanabilirlik ve doğruluk için birkaç kez Adım 4.2 tekrarlayın. Uzaklıkta odak noktasından yaklaşık 50 mikron mesafeye odak lensi aşağı taşıma ve Adım 4.3 tekrarlayın. 5.. Temsilcisi Sonuçlar Ölçülen shadowgraph görüntü şekil gösterilmektedir. 2 ve Şek. 3, sırasıyla, hafif hedef yüzey üstünde ve altında odak noktası için. Longitudinal ve radyal genişleme pozisyonları Şekil çizilir. 4 ve Şek. 5.. İlk 100 PS, bu durumda iki uzunlamasına açılımlar önemli ölçüde farklı olan, ancak aşağıdaki 400 PS ve radyal açılımlar kendi uzunlamasına açılımlar benzerdir. İlk durumda, 100 PS içinde erken plazma birden fazla katmandan oluşan tek boyutlu bir genişletme bir yapıya sahiptir. İkinci durumda, erken pl içinasma 100 ps içinde çok fazla değişmez iki boyutlu bir genişleme yapısı vardır. Simülasyon modeli 12 erken plazma evrim mekanizması araştırmak için kullanılır. Zaman sıfır lazer darbeli pik hedef yüzey ulaştığı zaman olarak tanımlanmaktadır. Şekil olarak simüle erken plazma gelişim süreçleri, bu iki olgunun her iki ölçüm sonuçları ile de katılıyorum. 6 ve Şek. Sırasıyla, 7,. 1 PS içinde erken plazma oluşumunu da simülasyon modeli kullanılarak ilk durum için öngörülen ve Şek. 8. Erken bir hava plazma dökümü bölge ve bir Cu plazma bölgeye sahip olduğu tespit edilmektedir. Hava dökümü ilk multi-foton iyonizasyon neden ve sonra çığ iyonizasyon takip eder. İkinci durumda, bununla birlikte, odak noktasının altında hedef yüzey ve ayrı bir hava dökümü bölgesi oluşturulur. Bunun yerine, hava iyonlaşma Cu pla yakın oluşursma ön ve Cu hedef salınan serbest elektron etkisi nedeniyle iyonizasyon neden olur. Şekil 1. Pompa-sonda shadowgraph ölçümü şematik. Biraz yüzey üzerinde odak noktasına sahip ardışık gecikme süreleri de Şekil 2. Cu plazma genişlemesi. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. Biraz yüzeyin altında odak noktasına sahip ardışık gecikme süreleri de Şekil 3. Cu plazma genişlemesi. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. <img alt = "Şekil 4" src = "/ files/ftp_upload/4033/4033fig4.jpg" /> Şekil 4. Plazma uzunlamasına ve hafif yüzey üzerinde odak noktasına sahip ardışık gecikme zamanlarda radyal genleşme pozisyonları. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. Şekil 5. Biraz yüzeyin altında odak noktasına sahip ardışık gecikme zamanlarda Plazma boyuna ve radyal genişleme pozisyonları. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. Şekil 6. Biraz yüzeyinden odak noktasına sahip 70 ps bir gecikme süresi içinde ölçülen ve hesaplanan plazma genişleme Animasyon. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 </sup> W / cm 2; hedef: Cu. animasyonu görmek için buraya tıklayın . Şekil 7. Biraz yüzeyin altında odak noktasına sahip 70 ps bir gecikme süresi içinde ölçülen ve hesaplanan plazma genişleme Animasyon. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. animasyonu görmek için buraya tıklayın . Şekil 8. Biraz yüzeyinden odak noktasına sahip 1 ps bir gecikme süresi içinde ölçülen ve hesaplanan plazma genişleme Animasyon. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef:. Cu animasyonu görmek için buraya tıklayın </ A>.