类氖氩46.9nm和69.8nm激光产生机理的理论和实验研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:stwl1976
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X射线激光是一种波长很短的激光。自1994年美国Rocca小组首次采用毛细管放电装置获得46.9nm软X射线激光以来,毛细管放电泵浦产生X射线激光方案引起了越来越多的重视,世界上各个小组也都相继获得了46.9nm激光输出。2011年本课题组在国际上首次获得了类氖氩69.8nm的新波长激光输出。目前对69.8nm激光的研究还比较少。本文从理论和实验两方面对类氖氩46.9nm和69.8nm激光开展了相关研究。  理论方面,介绍了毛细管放电软X射线激光产生的电子碰撞激发机理。采用Cowan物理程序计算了产生46.9nm和69.8nm激光的类氖氩原子参数,最终得到了跃迁波长、自发辐射系数、振子强度、电子碰撞激发速率系数和消激发速率系数等参数。采用这些参数,建立了速率方程组,求解了准稳态时的能级粒子数布居和增益,并研究了反转粒子数和增益随电子密度和电子温度的变化关系。  实验装置方面,介绍了实验装置的组成部分以及工作原理。为了使实验装置更好地运行,对装置进行了完善。对预主脉冲电源隔离电感的结构进行了重新设计,实现了更好的隔离效果,更换了探测系统的同轴电缆,实现了更好的抗干扰效果。  实验方面,研究了不同电流下46.9nm和69.8nm激光强度随毛细管初始Ar气气压的变化规律。在8.4kA~15.8kA范围内改变主脉冲电流幅值,得到了一系列不同电流下激光强度随气压的变化规律,并与理论计算进行了比较。实验获得了不同电流下46.9nm和69.8nm激光的出光气压范围和最佳气压,比较不同电流下的实验结果,分析了适合46.9nm和69.8nm激光输出的实验条件并比较两者的不同,为以后在实验室更好地获得46.9nm和69.8nm激光提供参考。
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