【摘要】：毛細(xì)管放電泵浦是產(chǎn)生X射線激光較為有效和經(jīng)濟(jì)的方案。為提高毛細(xì)管放電46.9nm激光的強(qiáng)度并擴(kuò)展其應(yīng)用范圍,本文模擬了不同初始直徑等離子體的Z箍縮過程,并測量了產(chǎn)生46.9nm激光的脈沖特性和光斑分布,研究了初始等離子體直徑對Z箍縮過程和46.9nm激光的影響。在理論方面,利用一維磁流體力學(xué)程序模擬了在30k A主脈沖電流幅值下初始直徑為3.2mm、4.0mm和4.8mm的等離子體Z箍縮過程,計(jì)算了不同初始?xì)鈮合碌入x子體狀態(tài)隨時(shí)間的演化情況。利用模擬結(jié)果,分析了產(chǎn)生激光時(shí)刻等離子體狀態(tài)隨初始?xì)鈮汉统跏嫉入x子體直徑的變化規(guī)律,并分析了初始?xì)鈮汉统跏嫉入x子體直徑對46.9nm激光增益的影響。在實(shí)驗(yàn)方面,分別利用內(nèi)徑3.2mm、4.0mm和4.8mm的陶瓷毛細(xì)管,在30k A主脈沖電流幅值下對產(chǎn)生的46.9nm激光脈沖特性進(jìn)行了測量,分析了毛細(xì)管內(nèi)徑對激光產(chǎn)生時(shí)間、激光脈沖幅值、激光脈沖寬度等物理量的影響,并分析了較大內(nèi)徑毛細(xì)管中激光增強(qiáng)的原因。將內(nèi)徑4.8mm毛細(xì)管的放電電流幅值提高到36k A,測量了激光脈沖幅值的變化情況。分析認(rèn)為在一定的范圍內(nèi)適當(dāng)增大毛細(xì)管內(nèi)徑以及在較大內(nèi)徑毛細(xì)管中適當(dāng)提高主脈沖電流幅值是提高46.9nm激光強(qiáng)度的有效方法。通過使用Ce:YAG熒光屏將46.9nm激光轉(zhuǎn)化為可見光并用相機(jī)捕捉的方案,測量了內(nèi)徑3.2mm、4.0mm和4.8mm的陶瓷毛細(xì)管產(chǎn)生的46.9nm激光光斑形狀,總結(jié)了激光光斑形狀隨初始?xì)鈮�、毛�?xì)管內(nèi)徑以及主脈沖電流的變化規(guī)律,并解釋了光斑形狀變化的原因。
【圖文】：

.1 國外在該方向的研究現(xiàn)狀（1）毛細(xì)管放電軟 X 射線激光研究概況1988 年，美國 Rocca 教授[10]首次提出了利用毛細(xì)管放電 Z 箍縮產(chǎn)生的高等離子體柱作為增益介質(zhì)產(chǎn)生 X 射線激光的方案。1994 年，美國 Rocca 小組[11]在國際上首次獲得了毛細(xì)管放電類氖氬 46.9n出。該小組利用內(nèi)徑 4mm、長度 12cm 的聚縮醛毛細(xì)管，在 40kA 主脈沖行放電實(shí)驗(yàn)，獲得 46.9nm 激光的增益系數(shù)為 0.6cm-1，增益長度積為 7.小于 9mrad。1996 年，Rocca 小組[12]實(shí)現(xiàn)了 46.9nm 激光的雙程放大。將反射率 20%的安裝在內(nèi)徑 4mm 的毛細(xì)管一端。在 39kA 主脈沖電流條件下，與單程放利用長度9cm和14cm毛細(xì)管進(jìn)行雙程放大輸出光強(qiáng)分別增長了63倍和8 14cm 毛細(xì)管中獲得了單脈沖能量 30μJ 的激光輸出，增益長度積達(dá)到 2增益飽和。雙程放大獲得激光的空間分布和脈沖波形如圖 1-1 所示。

圖 1-2 高平均功率 46.9nm 激光脈沖波形[13]圖 1-3 高平均功率 46.9nm 激光空間分1999 年，Rocca 小組[14]利用內(nèi)徑 3.2mm、長度 34.5cm 的陶瓷毛細(xì)管，在主脈沖電流、460mTorr 氣壓條件下，獲得了平均單脈沖能量高達(dá) 0.88mJ 的類激光輸出，，其中最高單脈沖能量超過 1mJ，峰值功率 0.6MW，平均功率 3重復(fù)頻率 4Hz。輸出激光脈沖波形如圖 1-4 所示，激光空間分布如圖 1-5 所
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O53;TN24

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 謝耀;趙永蓬;王騏;;提高毛細(xì)管放電類氖氬46.9nm軟X射線激光強(qiáng)度的研究[J];紅外與激光工程;2013年08期

2 張國平,盛家田,彭惠民,邵云峰;電子碰撞激發(fā)產(chǎn)生軟X光激光的理論研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;1990年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 姜杉;等離子體Z箍縮過程與類氖氬軟X射線激光的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李連波;毛細(xì)管放電69.8nm激光強(qiáng)度空間分布特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

本文編號：2686039