电流波形对20cm长毛细管放电软X光激光的影响

摘要

X光激光由于具有其他相干光源不可替代的优越特性，在许多领域都有着重要的应用。毛细管放电软X射线激光是一种小型、台式激光方案，具有很高的研究价值与很强的实用性。各国的研究小组用于泵浦的电流都各不相同，而电流直接影响了等离子体的箍缩过程，也就影响了软X光激光的产生，因而电流是实验中一个十分重要的参数。本文主要讨论电流对20cm长毛细管放电泵浦软X光激光产生的影响。
　　理论上，介绍了目前产生X射线激光的三种主要的物理机制，并详细介绍了基于电子碰撞机制的毛细管放电的物理过程，即Z箍缩过程。利用雪耙模型讨论了电流波形和气压对等离子体箍缩过程的影响。
　　装置的改造与维修方面，首先介绍了毛细管放电装置的各个主要部分的原理与特性。检修了预脉冲电源和主脉冲电源，获得的主脉冲电流幅值在22～30kA之间，半周期为110ns左右，前沿为36ns左右，预主延时在3～12μ范围内可调，这些参数完全可以满足产生激光的要求。并用15cm长的毛细管对整个实验装置进行调试维修，使装置能够稳定运行，为20cm长毛细管实验打下基础。
　　实验研究方面，首先在20cm长的毛细管中寻找产生激光的最佳气压范围。研究在主脉冲电流幅值相同时，气压对激光产生的影响，以及在同一气压下，幅值不同的主脉冲电流对激光产生的影响。获得了产生激光的最佳气压和最佳电流幅值。其次，利用外接电容的方法，观测不同形状的主脉冲电流对激光产生的影响。讨论了不同幅值的预脉冲电流在实验中的作用，并验证了固有预脉冲对实验的负面影响。介绍了在实验中使用不同形状与材料的毛细管放电电极和探测系统的初始真空度对激光产生的影响。通过激光的方向性实验，验证了获得的X光的激光特性。最后，讨论了多个激光尖峰的来源。
　　本文的内容是理论与实验研究相结合，探讨了电流对激光产生的影响，验证了软X光的激光特性。为以后获得更高能量、甚至饱和的激光输出研究打下坚实的基础。

目录

电流波形对20cm长毛细管放电 软X光激光的影响

INFLUENCE OF THE CURRENT WAVE-FORM ON CAPILLARY DISCHARGED X-RAY LASER WITH CAPILLARY LENGTH OF 20cm

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外在毛细管放电泵浦软X射线激光研究方面的进展

1.3 本论文主要研究内容

第2章 毛细管放电中等离子体箍缩过程的理论研究

2.1 引言

2.2 产生软X射线激光的物理机制

2.3 等离子体状态的演变过程及激光产生的物理过程

2.4 本章小结

第3章 毛细管放电装置的工作原理及装置的维护

3.1 引言

3.2 毛细管放电软X射线激光装置介绍

3.3 本章小结

第4章 20cm长毛细管放电软X光激光的实验研究

4.1 引言

4.2 气压与电流幅值对产生激光的影响

4.3 不同形状的主脉冲电流波形对激光产生的影响

4.4 预脉冲电流对激光产生的影响

4.5 固有预脉冲对激光产生的影响

4.6 不同材料和形状的电极对出光的影响

4.7 真空对出光产生的影响

4.8 激光方向性实验

4.9 判断多个尖峰的来源

4.10 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢