初始等离子体直径对Z箍缩过程和46.9nm激光的影响.pdf

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1、硕士学位论文初始等离子体直径对Z箍缩过程和46.9nm激光的影响EFFECTOFINITIALPLASMADIAMETERONZ-PINCHPROCESSAND46.9NMLASER同晖哈尔滨工业大学2018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初始等离子体直径对Z箍缩过程和46.9nm激光的影响硕士研究生：同晖导师：赵永蓬教授申请学位：工学硕士学科专业：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O434.1U.D.

2、C:535-3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTOFINITIALPLASMADIAMETERONZ-PINCHPROCESSAND46.9NMLASERCandidate：TongHuiSupervisor：Prof.ZhaoYongpengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Physical-ElectronicsAffiliation：Dept.ofOpto-electronicsinformationScienceandT

3、echnologyDateofDefence：June.2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要毛细管放电泵浦是产生X射线激光较为有效和经济的方案。为提高毛细管放电46.9nm激光的强度并扩展其应用范围，本文模拟了不同初始直径等离子体的Z箍缩过程，并测量了产生46.9nm激光的脉冲特性和光斑分布，研究了初始等离子体直径对Z箍缩过程和46.9nm激光的影响。在理论方面，利用一维磁流体力学程序模拟了在30kA主脉冲电流幅值下初始直径为3.2mm、4.0mm

4、和4.8mm的等离子体Z箍缩过程，计算了不同初始气压下等离子体状态随时间的演化情况。利用模拟结果，分析了产生激光时刻等离子体状态随初始气压和初始等离子体直径的变化规律，并分析了初始气压和初始等离子体直径对46.9nm激光增益的影响。在实验方面，分别利用内径3.2mm、4.0mm和4.8mm的陶瓷毛细管，在30kA主脉冲电流幅值下对产生的46.9nm激光脉冲特性进行了测量，分析了毛细管内径对激光产生时间、激光脉冲幅值、激光脉冲宽度等物理量的影响，并分析了较大内径毛细管中激光增强的原因。将内径4.8mm毛细管的放电电流幅值提高到36kA，测量了激光脉冲幅值的变化情况。分

5、析认为在一定的范围内适当增大毛细管内径以及在较大内径毛细管中适当提高主脉冲电流幅值是提高46.9nm激光强度的有效方法。通过使用Ce:YAG荧光屏将46.9nm激光转化为可见光并用相机捕捉的方案，测量了内径3.2mm、4.0mm和4.8mm的陶瓷毛细管产生的46.9nm激光光斑形状，总结了激光光斑形状随初始气压、毛细管内径以及主脉冲电流的变化规律，并解释了光斑形状变化的原因。关键词：46.9nm激光；毛细管放电；毛细管内径；Z箍缩-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCapillarydischargepumpingisaneffectiveandec

6、onomicalsolutiontogenerateX-raylaser.Inordertoimprovetheintensityofcapillarydischarge46.9nmlaserandexpanditsapplicationrange,thispapersimulatedtheZ-pinchprocessofdifferentinitialdiameterplasma,andmeasuredthepulsecharacteristicandspatialdistributionof46.9nmlaser,andinquiredtheeffectofth

7、einitialplasmadiameteronZ-pinchprocessand46.9nmlaser.Intheory,aone-dimensionalLagrangianmagneto-hydrodynamics(MHD)codeisusedtosimulateZ-pinchprocessoftheplasmawithinitialdiameterof3.2mm,4.0mmand4.8mmunderthemainpulsecurrentamplitudeof30kA.Thetemporalevolutionofplasmaconditionunderdif