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用于近临界密度激光等离子体实验的100微米级低温冷却气体射流特性研究
摘要： 我们展示了一种用于研究近临界激光等离子体与超短钛宝石激光脉冲相互作用的高密度薄层脉冲气体射流的设计与特性。该气体射流采用内径50至150微米不等的毛细管喷嘴，在声速状态下运行。通过将气体阀体冷却至-160°C的低温环境，在氢气背压低于1000 psi的条件下，可实现λ=800 nm波长（临界密度Ncr≈1.7×1021 cm?3）所需的超临界等离子体密度增强。特定条件下，气体从喷嘴快速膨胀可能导致团簇形成；本文采用我们已验证的全光学方法估算团簇平均尺寸与密度。研究发现，所测试气体射流仅在距喷嘴出口数倍于孔径距离处才开始形成团簇。
关键词： 激光等离子体相互作用、团簇形成、气体射流、高密度等离子体、低温冷却
更新于2025-09-12 10:27:22
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强激光脉冲中电子-离子复合效应对电子加速的影响
摘要： 研究了高能激光脉冲穿过隧道电离气体时电子-离子复合效应对电子加速的影响，以观测加速过程中电子实际获得的能量增益。具有高斯径向分布的强短脉冲激光依次穿过真空和气体区域，脉冲峰值与电子相互作用的起始点即为气体区域的边界。隧道电离会在传播轴线上形成高密度等离子体，导致激光脉冲散焦。电子在脉冲后沿阶段获得额外加速，从而实现净能量增益。存在电子-离子复合时，激光脉冲聚焦更强，因此在特定参数区间内对净能量增益产生显著影响。本研究建立了自洽演化模型，描述激光在电离中性气体过程中驱动电子加速的过程，该模型包含适用于气体射流系统研究的多重电离阶段电子-离子复合效应及中性气体密度时空变化特性。通过计算氦气中（该条件适合发生复合）的电子加速能量增益发现：对于给定激光强度，始终存在最佳光斑尺寸和焦平面位置（相对于气体射流），该参数组合能最小化折射效应并最大化加速长度，从而提升电子能量增益。在激光-气体射流实验中，若脉冲持续时间较长，引入电子-离子复合效应将更具现实意义。
关键词： 电子加速、气体射流、能量增益、电子-离子复合、强激光脉冲
更新于2025-09-11 14:15:04
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极紫外折射光学
摘要： 折射是一种众所周知的光学现象，它会改变光波在物质中传播的方向?；谡凵湓淼南晕⒕?、透镜和棱镜是控制可见光、红外光、紫外光及X射线波段光束不可或缺的工具1。过去几十年间，实验室环境2-4及大型科研设施5,6中已研发出多种极紫外与软X射线光源。但极紫外辐射在物质中的强吸收特性阻碍了该光谱区折射透镜和棱镜的发展，目前主要采用反射镜和衍射式菲涅尔波带片7来实现聚焦。本研究通过利用具有密度梯度的极紫外光束剖面气体射流，成功实现了对极紫外辐射折射的控制。我们制造出一种气相棱镜，能产生频率依赖性的光束偏转。进一步利用原子共振附近的强偏转效应，开发出适用于极紫外辐射的可变形折射透镜——该透镜具有低吸收特性，且可通过调节气压来改变焦距。我们的研究成果为将其他光谱区已成熟的折射技术拓展至极紫外领域开辟了新途径。
关键词： 透镜、折射光学、极紫外光、棱镜、气体射流
更新于2025-09-09 09:28:46