毛细管放电69.8nm软x射线激光时间特性的研究

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1、硕士学位论文毛细管放电69.8nm软X射线激光时间特性的研究RESEARCHONTEMPORALCHARACTERISTICSOF69.8nmSOFT-X-RAYLASERPUMPEDBYCAPILLARYDISCHARGE张文红哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：O434.1学校代码：10213国际图书分类号：535-3密级：公开工学硕士学位论文毛细管放电69.8nm软X射线激光时间特性的研究硕士研究生：张文红导师：赵永蓬教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、O434.1U.D.C:535-3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONTEMPORALCHARAVTERISTICSOF69.8nmSOFT-X-RATLASERPUMPEDBYCAPILLARYDISCHARGECandidate：ZhangWenhongSupervisor：Prof.ZhaoYongpengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：Physical-ElectronicsAffiliation：Dept.ofOpto

3、-electronicsinformationScienceandTechnologyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要X射线激光同时拥有波长短、峰值功率高和脉冲持续时间短(ns级)等优点，拥有广阔的应用前景。自1994年Rocca小组利用毛细管放电泵浦电子碰撞激发机制首次实现了46.9nm软X射线输出后，国际上各个小组纷纷加入了毛细管放电泵浦软X射线激光研究的行列。目前，毛细管放电泵浦方案已经实现了类氖氩46.

4、9nm和69.8nm软X射线激光输出，其中，对46.9nm激光研究比较成熟，世界上各个小组对其特性进行了一系列的报道。自2011年哈尔滨工业大学光电子技术研究所软X射线激光小组在国际上率先获得69.8nm软X射线激光输出后，对于同样增益介质为Ar8+的69.8nm激光研究才逐渐展开，而对于69.8nm时间特性的研究国际上还未进行报道。本论文从理论和实验两个方面对类氖氩69.8nm软X射线激光的时间特性进行了研究。理论上，利用动力学箍缩的雪耙模型在不同初始Ar气气压条件下对Z箍缩过程中等离子体柱半径和速度随时间的变化进行了计算。另外，利用脉宽计算理论模型，考虑增益饱和效应

5、，将增益近似为抛物线分布，对不同等离子体长度条件下69.8nm激光脉宽进行了计算。理论计算的结果为实验结果的分析提供了依据。实验上，首先进行了46.9nm和69.8nm出光时间对比实验，结合雪耙模型计算结果得到结论，46.9nm激光仅先于69.8nm激光1ns左右的时间出现，且两者的出光时间在等离子体半径压缩到最小半径附近，随着毛细管中初始Ar气气压的增大，由于等离子体内部动力压强的增大，使激光出光时间延后。接着分别在不同等离子体长度和初始Ar气气压条件下对69.8nm激光脉宽进行了测量，对脉宽变化规律进行了研究。结果表明，当69.8nm软X射线激光达增益饱和后，其脉宽

6、随着增益介质长度的增加而增大，即脉冲随着饱和程度的加深而展宽；在69.8nm激光达增益饱和前，脉宽与增益介质长度成反比。出光时间及其脉宽都是软X射线激光重要的时间特性参数。激光的出光时间反应了对应能级增益产生的时间；而对激光脉冲脉宽的测量，可以确定激光脉冲能够分辨的最小时间尺度。由于软X射线激光来源于自发辐射放大，激光时间特性参数均由Z箍缩过程中的等离子体状态决定，对激光时间特性的探索，有助于深入了解软X射线激光形成的物理机制及Z箍缩效应的动力学过程。同时，通过探究不同实验参数下激光的脉宽变化的规律，可对毛细管放电参数进行优化，使激光满足未来的应用性实验的要求。关键词：

7、毛细管放电；69.8nm；出光时间；脉宽；增益饱和-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractX-raylaserhasanextensiveprospectbecauseofitsspecifications,suchasshortwavelength,highpeakpowerandshortpulseduration.SinceRoccagroupobtained46.9nmsoft-x-raybyelectroncollisionalexcitationschemepumpedbycapillarydischargefor