金属靶和绝缘靶对飞秒激光吸收的比较

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1、第’$卷第4期$""&年4月物理学报;FQ0’$，PF04，2RQD，$""&!"""L&$6",$""&,’（$"4）,!34$L"%KM@K/

2、为!’"()、强度为#*!"!’$的/偏振飞秒激光研究了与金属靶和绝缘靶相互作用过程中的激光能+,-.量吸收、超热电子产额及超热电子能谱0实验发现，由于绝缘靶电导率小，因此其电荷分离势大于金属靶，从而导致绝缘靶比金属靶具有较小的激光能量吸收、较少的超热电子发射和较高的超热电子温度0关键词：金属靶，绝缘靶，激光吸收，超热电子!"##：’$%"，’$%"1，’$’"2!7引言$7实验装置超短超强飞秒激光的发展使得激光与物质的相实验在中国科学院物理研究所光物理开放实验［!，$］互作用研究进入了一个崭新的领域0利用这样室的飞秒激光装置上进

3、行0激光脉宽约为!’"()，能的高功率激光系统，人们可以研究极端条件下的相量约为’.2，重复频率为!"<=，聚集焦斑直径约为互作用物理，如惯性约束聚变中的快点火过程、高次!’$$"!.，聚集激光强度可达#*!"+,-.，激光脉冲的谐波，以及超短8射线光源等0研究表明，在低激光对比度可达!">’0实验中激光脉冲以%’?入射，/偏强度下逆韧致吸收是主要的激光吸收机理之一，它振，无预脉冲0相互作用靶为铝平板靶和玻璃平板［&］与等离子体的电导率密切相关0随着激光强度的靶，表面粗糙度小于!为了保证激光每一发次都!.0增加，等离子体中电子的平

4、均自由程逐渐减小，在强作用在新鲜靶面上，在每一发激光脉冲后，靶都由步!’$度超过&*!"+,-.时，激光吸收达到阻抗饱和，进电机三维平移一定距离0［%］使得激光吸收不再与靶材料有密切的相关性0然实验布局见图!0激光与等离子体相互作用产［’］而，最近的实验发现，激光与铝靶相互作用时产生生的向外运动的超热电子的能谱是由自行研制的电的能量为!—$"9:;的8射线强度远远高于玻璃靶0子磁谱仪［4］记录的0该磁谱仪的磁场为&#"*!">%这说明即使在较高激光强度下，激光与物质相互作>&@，收集立体角为!*!")A，能量分辨率优于$B，超用在

5、某些方面仍然具有对材料的依赖性0热电子的能量测量范围为4—’""9:;，采用薄型的!’$本文系统地研究了在#*!"+,-.的激光强热释光片记录0热释光对可见光不灵敏，其本底在度下飞秒激光脉冲与铝靶和玻璃靶相互作用中的激$%"C时小于!7$!5D0相互作用产生的向靶内运动光能量吸收和超热电子发射过程0结果表明，铝靶的超热电子的能量通过在靶内的离子场中减速转化中产生的能量高于!"9:;的超热电子数远远大于玻为韧致辐射的8射线光子，因此，通过测量8射线的璃靶；测得的电荷分离势远远大于文献［3］中的预能谱可以间接测量向内运动的超热电子的特

6、性0测；由于金属靶中自由电子的“中和”作用，金属靶的金属靶产生的超热电子数主要由靶电位诊电荷分离势要低于绝缘靶0［#］断0用一段极短的金属线与金属靶连接，其另一端与同轴电缆相连，信号通过同轴电缆与快响应示波器（@:9EAFGH8@IJ’$"K）耦合，在耦合过程中使阻抗!国家自然科学基金（批准号：!"""’"!%和3""4#""#）、国家高技术惯性约束聚变基金和国家重点基础研究专项基金（批准号：5!66""4’$""）资助的课题0%期陈正林等：金属靶和绝缘靶对飞秒激光吸收的比较!0%(密度、临界密度、电子温度、离子温度、电子质量和离

7、子质量$入射激光脉冲为高斯波形，采用!"#1*0=#个电子、离子、*0=#个模拟单元$初始时，离子静止，电子被垂直于靶面的电场分量拉进真空里$模拟结果表明，靶前总存在一个电子云，形成一个很强的电场，说明产生了电荷分离势，很多超热电子将被拉回靶面$图!实验装置示意图匹配以避免信号的反射，其阻抗为"#!$测量时，示波器通过从激光器引入的外触发信号与打靶激光脉冲同步$在法线方向距离靶面!%&’的法拉第杯也用来收集超热电子$激光能量吸收利用能量卡计测量$从等离子体表面反射的激光通过一个透镜收集进入能量卡计$图*激光强度为=1!#!"*的:

8、偏振激光与铝靶C?&’和玻璃靶作用产生的超热电子能谱()结果与讨论实验获得的电荷分离势远大于根据鞘层逆韧致磁谱仪获得的出射电子的能谱见图*$向靶内［0，!>］吸收计算得到的结果$鞘层电场为运动的电子能谱由"射线谱仪间接测量$可以看*#+.*)（&，