类锂硅离子6f-3d与6d-3p软X射线激光

类锂离子复合泵浦是实现X射线激光的主要技术途径之一。迄今已有实验成功演示的类锂复合软X射线激光仅限于5f-3d、5d-3p及4f-3d等跃迁,例如Mg~9+5f-3d(12.79nm);Al~(10+)5f-3d(10.57nm)及5d-3p(10.38nm)、4f-3d(15.47nm);Si~(11+)4f-3d(12.9nm)等。另外,我们也曾在中国科学院上海光机所LF12~#激光装置上,首次成功地演示了复合泵浦类锂Si~(11+)离子的5f-3d(8.89nm)和5d-3p(8.73nm)跃迁的软入射线激光(参见:中国激光,16(10),1989,616)。本文报道最近我们首次从实验上发现类锂硅离子的6f-3d(7.58nm)和6d-3p(7.46nm)跃迁的软X射线激光的结果。 复合泵浦类锂硅离子软X射线激光的系统实验是1989年10～11月期间在LF12~3激光装置上完成的。1.05p,m单束激光到达靶面上的能量为30～130J,激光脉宽约900ps,相应的靶面激光强度为(1.0～5.0)× 类锂离子复合泵浦是实现X射线激光的主要技术途径之一。迄今已有实验成功演示的类锂复合软X射线激光仅限于5f-3d、5d-3p及4f-3d等跃迁,例如Mg~(9+)5f-3d(12.79nm);Al~(10+)5f-3d(10.57nm)及5d-3p(10.38nm)、4f-3d(15.47nm);Si~(11+)4f-3d(12.9nm)等。另外,我们也曾在中国科学院上海光机所LF12~#激光装置上,首次成功地演示了复合泵浦类锂Si~(11+)离子的5f-3d(8.89nm)和5d-3     

类锂硅离子的软X射线放大

本文描述了最近进行的复合泵浦类锂硅离子软X射线激光增益实验结果。利用1m消像散掠入射光栅谱仪拍摄了平面硅靶线聚焦激光等离子体在5～12nm波长范围里的光谱。利用线聚焦激光等离子体轴向和非轴向光谱的时间积分强度比求得Si~(11+)5f-3d(8.89nm)和5d-3p(8.73nm)跃迁的增益系数分别为1.4和0.9cm~(-1);用轴向强度随线聚焦激光等离子体长度的变化得到离靶面300μm处的增益系数分别为1.5和1.4cm~(-1)。     

类锂离子软X射线激光实验研究

在上海光机所6路激光装置上成功地进行了软X射线激光增益实验,利用自制的一维空间分辨掠入射光栅光谱仪研究了1mm厚平板靶激光等离子体中铝和硅的类锂离子的自发发射放大(ASE)性能.实验表明,Al~(10+)离子的5f-3d跃迁(波长10.57nm)的时间积分发射强度随线状等离子体的长度非线性增长,相应的增益系数为2.3±0.7cm~(-1),最大增益长度乘积约为2; 空间分辨光谱显示增益最大的区域离靶面约440μm.     

水窗波段软X射线激光的类Na离子能级和辐射跃迁几率

近年来,激光等离子体软X射线激光的研究取得了迅猛的进展。但是,其中研究得最多的以电子碰撞激发为泵浦机制的类Ne离子方案,要达到水窗波段(2.33nm—4.37nm)的激光所需要的驱动激光功率密度是现有的高功率激光装置所无法提供的。最近,上海光机所徐至展等以低于上述实验二个数量级的功率密度(2.5×10~(12)W/cm~2)、利用复合泵浦机制实现了类锂硅离子和类钠铜离子的软X射线波段的谱线放大。这一实验方案对于实     

复合X射线激光研究进展

本文报道最近二年来在上海光机所的六路激光装置和“神光”(LF12)激光装置上进行复合泵浦X射线激光实验所取得的最新进展及其对今后研究工作的设想。 主要结果有: 1)研究了两种不同线聚焦激光辐照硅平面板产生的线状硅等离子体类锂离子的自发发射性能,首次成功地获得了类锂硅、离子5f—3d(8.884nm)跃迁,5d—3p(8.728nm)     

软X光激光增益实验研究

我们在中国科学院上海光机所的6路钕玻璃激光装置上,取得了复合泵浦类锂Al~(10+)的软X光(10.57nm,15.46nm)辐射的显著受激放大的实验证明.本文报道的软X光激光增益实验是利用6路激光装置中的两束激光合并而成的一束激光完成的.激光经柱面透镜-非球面透镜组合而聚焦到平面铝靶上,焦线长度8mm,宽度约200μm.1064nm激光脉冲由双脉冲构成,单个脉冲的宽度约为250Ps,而两个脉冲的峰值间隔为200ps;激光能量约为20J,聚焦的激光强度约为2.5×10~(12)W/cm~2.实验中使用厚度为1mm的条状平板靶;选择靶的宽度     

用双靶对接方法产生高强度7.9 nm类镍钕X射线激光

采用双弯曲靶对接技术和多脉冲驱动,结合新型线聚焦系统,在大阪大学激光工程研究所的Gekko装置上进行了类镍钕软X射线激光实验,以相对较低的驱动能量,获得了高强度的7.9nm软X射线激光输出。     

类锂硅离子软X射线激光:能级结构、辐射跃迁波长和速率

根据“类锂硅离子软X射线激光实验研究”一文,本文从理论上考察了该激光的主要光谱性质。并且猜想了该激光器的最可几泵浦机制。     

在高度饱和桌面毛细管放电放大器中以4Hz重复率产生毫焦耳级软X射线激光脉冲

软 X射线激光有别于其它相干软 X射线辐射源的特性是其产生高能脉冲的潜力。由大型光学激光抽运的软 X射线激光输出能量已达几个毫焦耳。然而产生这些软 X射线激光脉冲的激光装置很大 ,而且它们的重复率限于几分钟一次或更少。前几年在研制以较高重复率运转的桌面软 X射线放大器方面已取得重要进展 [1 ]。在最近的工作中已演示用非常紧凑的桌面器件以 4Hz重复率产生毫焦耳量级的软 X射线激光脉冲[2 ] 。该结果在长 34 .5 cm毛细管放电等离子体柱中激发类氖氩电子在 46 .9nm波长上获得。这样的放大长度允许其增益长度乘积比获增益饱和所需…     

用激光脉冲列开发小型软X射线激光

1．前言X射线显微镜、X射线光刻等各种实际应用所期待的X射线激光的开发研究正在世界范围内进行。特别是利用固体靶在1kJ以下的照射能量，证实了能产生强的放大自发辐射（ASE），各国集中力量开展用电子碰撞激发机制的类氖Ge离子X射线研究。以确认增益饱和为目的的各种实验成果已有报道。日本理化研究所提出的用激光脉冲列激发X射线激光的方案，已由劳伦斯·里弗莫尔实验室和大皈大学所验证，确认了等离子体逐次有效的加热作用，公认为是一种有效的激发手段。但是，用这种方法产生类氖Ge离子X射线激光（波长19．6nm，23．6nm）也需要几…     

研究辐射与金属靶相互作用和反射测量的小型脉冲X射线激光器的光束聚焦

引言由于产生软 X射线激光器的特点 (没有谐振腔 ,增益介质的不均匀性 ) ,要求仔细研究激光辐射的时空特性和能量特性、它的相干性和光谱成分等。本文根据被照射靶的烧蚀孔形状 ,研究了文献 [1 ]叙述的装置的激光束在球面镜焦散面处的激光束强度的空间分布 ,并研究了软 X射线激光在反射测量中的应用。1　软 X射线激光聚焦时的烧蚀软 X射线激光束聚焦后会达到非常高的辐射强度 ,这就开发了其应用的新可能性。在不久之前的实验[2 ] 中 ,Al的类 L i离子的复合激光器纳焦耳脉冲 (λ=1 5 .47nm)聚焦后产生强度为～ 1 0 7W/cm2 的亚微米尺寸的…     

Ca~(17+)和Mn~(22+)的辐射跃迁几率

上海光机所徐至展等的研究预言,采用类锂复合机制,有可能在他们现有的激光驱动装置上将软X射线激光推进到“水窗”(4.376～2.332nm)波段。本文的计算表明,Ca~(17+)和Mn~(22+)的5f-3d和5d-3p跃迁波长处于水窗两端。进而,详尽地计算了这两个元素类锂离子的精细能级(n≤12,l≤5)及它们间的辐射跃迁几率。     

软X射线区粒子数反转的观察

利用10~(11)瓦大功率激光实验装置,于1981年8月及12月重复观察到镁的类氦离子能级对(n=4→3)之间的粒子数反转,相应波长约为154.6,处于软X射线波段。     

毛细管放电激励类氖-氩离子X光激光研究

以类氖 氩离子跃迁线为例 ,应用一维的Lagrangian程序———XDCH研究了毛细管放电碰撞机制激励软X光激光的物理机制 ;对等离子体的Z 箍缩过程和 46 9nm谱线产生增益的条件进行了讨论 ;并分析了毛细管放电装置中产生软X激光的可能性。     

毛细管放电软X射线激光研究进展

近几年来实用型、台式软X射线激光器发展非常迅速，特别是毛细管放电抽运的X射线激光源，已经获得46.9nm近1mJ激光输出，重复率4Hz。该台式激光器在等离子体诊断、物质烧熔等方面已经开展了初步的应用实验。本文首先简介了利用毛细管放电抽运X射线激光器的两种物理机制：电子碰撞机制和三体复合机制。然后着重介绍毛细管放电碰撞机制软X射线激光的研究进展，包括实验方案、实验装置、增益测量实验及初步的应用。对毛细管放电软X射线激光的几个关键性问题进行了讨论。     

激光产生MgIX等离子体软X射线谱的识别

用掠入射光栅光谱仪拍摄了4～12nm波段范围内镁的激光等离子体软X射线发射光谱。利用等电子数序列离子光谱的规律性,对镁的类铍电离级离子跃迁的软X光谱线进行了识别。     

罗兹小组在0.29 nm波长观察到增益饱和放大

最近,位于美国芝加哥的伊利洛易斯大学查理*罗兹研究组利用飞秒强激光与团簇相互作用,在高度电离的氪原子中观察到0.29 nm波长的X射线激光增益饱和放大。小组负责人罗兹于2000年12月27日在上海光机所的访问报告中给出了较详细的内容。 实验利用250 fs,能量约350 mJ的太瓦KrF激光,聚焦在喷气靶上。真空焦斑尺度约3 μm。由于激光与喷气靶形成的Kr原子团族的有效作用,在团簇中形成了长度大于1.5 mm的沟道。沟道的横向尺度小于6 μm。实验发现,在出现沟道时,在沟道的前向观察到Kr原子的34价、35价、36价离子的L-壳层X射线发射增强,波长在0.29 nm附近。而相应谱线在横向的发射强度较临近的非激光谱线强度有所降低。这被解释为激光发射的饱和效应所致。通过实验测量和一些参数的估算表明,饱和X射线激光的能量约20 μJ,脉宽约100 fs,发散角0.6 mrad,亮度约1029国际单位。 罗兹在报告中还指出,除了团簇和沟道外,实现这一波长的饱和X射线激光还有一个重要因素,即沟道形成的本征模式与团簇的匹配。而他们的研究发现,KrF激光在这方面是理想选择。 (王晓方)     

类锂铜离子的振子强度和辐射跃迁几率

本文应用原子结构和光谱的HFR程序,结合一个关于原子能量参数的最小二乘优化程序系统计算了高离化态类锂铜离子1S~2nl(n=2～6,l=0～5)电偶极跃迁的权重振子强度,辐射跃迁几率和相应的软X射线波长(30nm以下),将波长计算值与已有的实验值相比较,二者十分符合。     

X射线激光研究的新进展

十多年来，世界各国的激光物理学家一直试图在实验室内建立相干X射线辐射源。1984年10月，劳仑斯·利弗莫尔实验室的一个研究小组首先完成了第一台软X射线激光器。在波士顿召开的美国物理学会等离子体学科年会上，小组的领导人Dennis Matthews和Mordecai Rosen发表了其研究结果。他们有一百多次试验的周密诊断，表明他们得到的近20 nm的两种波长的辐射不仅比自发发射辐射强700多倍,这些谱线的行为还具有激光的种种特征。这是自六十年代末提出第一个理论方案以来X射线激光探索的一个里程碑。利弗莫尔花了五年的时间，进行了五十多个有证明文件的系列实验，终于在该室的Novette激光-靶辐照装置上取得成功。这个四十多人的研究小组里，有理论家、实验家和制靶专家;如今,他们正努力争取更高的效率，更高的功率和更短的波长。     

快速Z箍缩时毛细管放电软X射线尖峰的激光特性

在低气压(25 Pa)快电流前沿(27 ns)下,利用镀金X射线二极管(XRD)测量获得了毛细管放电软X射线激光尖峰输出.研究该软X射线激光输出特性,为其未来的应用打下基础.低气压和快前沿导致等离子体的快速箍缩,此时激光产生于背景光峰值附近,脉宽1.6 ns.实验测量了快速Z箍缩时激光的束散角和增益特性.采用小孔扫描法,测得激光束散角为5.3 mrad.通过改变增益介质长度的方法,测得介质的增益系数为0.45 cm-1,最大的增益长度积为8.28.此外利用单色仪在46.9 nm处测得了激光尖峰输出.