瞬态电子碰撞激发类氖锗19.6nmx射线激光的理论研究

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1、第1%卷第,期$""’年,月物理学报2CD+1%，7C+,，AE(FE/GEH，$""’!"""5&$,":$""’:1（%",）:1$0#5"0;<=;>?@AB<;AB7B<;"$""’IK)+ACL+"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""瞬态电子碰撞激发类氖锗!"#$%&’射线激光的理论研究!乔秀梅张国平（北京应用物理与计算数学研究所，北京!"""##）（$""%年%月&"日收到；$""’年!月$%

2、日收到修改稿）近来，许多实验室仅采用一个脉宽为几个()的短脉冲就得到了强放大的软*射线激光+这表明瞬态是来得及电离的+为此，在类氖锗的瞬态电子碰撞激发!,-%./波长*射线激光研究中，提出了采用低预脉冲产生低电离度的预等离子体，后续一个()级短脉冲既电离又加热等离子体的驱动方式+并用系列程序进行了模拟+模拟结果表明，这种驱动方式也可以得到高增益+关键词：*射线激光，等离子体，增益系数，瞬态电子碰撞激发()**：0$112，1$1"3，#$$"4态和激发态处于平衡，这种机理称为亚稳态电子碰!-引言撞激发机

3、理+目前亚稳态电子碰撞机理一般采用后一种抽运方案，虽然第一种抽运方案可以产生较宽自从!,#0年美国利弗莫尔国家实验室（6676）的增益区（9!""），电子密度梯度也较小，利于克!/［!］成功演示类氖硒软*射线激光（*86）以来，*86服折射和功率密度不均匀的影响，但是增益系数很的研究取得了很大进展，多脉冲或预主脉冲抽运技小+后一种方案等离子体边升温边电离，能够在达到［$—!"］术大大减小了所需的抽运能量，提高了输出高的类氖离子丰度时保持更高的电子温度和较低的*86的亮度+主要有两种抽运方法+第一种方法采

4、用离子温度，因而可以产生高增益+不足之处是增益区多个（例如三个）约!""()的脉冲系列，这些脉冲具靠近临界面，电子密度梯度比较大，而且增益区比较有同样的强度，峰值强度时刻的时间间隔约0""()，窄（9!"—$"!/），折射和线聚焦的轴向功率密度不第一个脉冲产生等离子体中，增益区很窄+电子密度均匀性对*86增益和放大的影响大+但是选用合适梯度太陡+实验中都没有观察到放大的*86+等离子的延迟时间和保持线聚焦的轴向功率密度均匀性，体经过一段时间的膨胀和冷却后，对后续的抽运激仍然能取得高增益+光是不透明的+因

5、而随后的抽运激光能够更有效的与亚稳态电子碰撞激发机理类似，瞬态电子碰被吸收+在第二和第三个脉冲打靶后，产生了很宽的撞激发机理似乎也在经历相类似的发展过程+最初均匀等离子体+且其电子密度处于有利于产生高增在瞬态电子碰撞激发机理中，预脉冲产生含有大量益和*86传播的区域+实验在第二和第三个脉冲期的类氖或者类镍离子预等离子体+()短脉冲只是将间都观察到了放大的*86+另一种抽运方式也是采其迅速加热到高的电子温度，使其产生高增益+普遍用约!""()的短脉冲，但是采用低的预脉冲（例如主认为在瞬态电子碰撞激发机理中

6、，在()脉冲加热等脉冲能量的百分之几十到百分之几甚至千分之几），离子体的过程中，电离过程是来不及或者非常缓［!!—!1］预脉冲形成低温低电离度的等离子体，通过几个.)慢+近来许多实验室仅采用单个脉宽只有几个［!%—!#］的膨胀，主脉冲加热并电离等离子体，使之达到高的()的短脉冲也得到了放大的*86+对实验结果类氖或类镍离子，同时又具有高的电子温度，从而产分析后，人们发现由于()级的脉冲是用光栅对将亚生高增益+以上产生*86的过程中，电离不平衡，基.)脉冲压缩而来的，除了输出()级的脉冲外，还有!国家高技

7、术研究发展计划（#%&计划）项目（批准号：#"&5#"05’5!）资助的课题+&期乔秀梅等：瞬态电子碰撞激发类氖锗%&’(!)*射线激光的理论研究7-6&!"级的功率密度很低的本底噪声#!"级的本底产生子体状态#从中可以看到，增益区在距离靶面大约了低温、低电离的等离子体，后续的高强度短脉冲在%.到5.!)#因等离子体的继续电离，与图%相比，短时间内将等离子体电离到类镍态，并获得高的电增益区的电子密度也大幅度增加，达到（0—%-）1-.<5子温度，产生了高增益#这表明在脉宽为$"量级的%.4)，它横跨了基

8、频激光的临界面#在增益区电激光驱动的瞬态电子碰撞激发中，电离是来得及发子温度、离子温度变化比较平缓#最大电子温度/生的#基于这种思想，我们研究了瞬态电子碰撞激发%&%7:;，最大离子温度/07:;，最大增益系数（!$）<%类氖锗%&’(!)*+,，并用系列程序进行了模拟，下/6.4)，增益区比较宽，其半高全宽/%8!)#在其面介绍模拟结果#离开靶面%5到-6的中心区，其电子密度、电子!)温度和增益系数均在%.=到%7=的范围内的变化#-’模