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46.9nm激光稳定性研究及预电离等离子体状态诊断

作　者: 姜杉
导　师: 赵永蓬
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 毛细管放电软X射线激光预主脉冲延时等离子体电子温度
分类号: O434.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

毛细管放电软X射线激光是一种小型化方案。由于其在各领域的应用前景,国际上各课题组对软X射线激光展开了研究。本论文研究了预脉冲幅值及预主脉冲延时、主脉冲幅值以及初始Ar气压等实验参数对毛细管放电类氖氩46.9nm软X射线激光输出稳定性的影响。并对预脉冲放电产生的初始等离子体的电子温度进行了诊断,分析了初始等离子体状态对激光的影响。理论方面介绍了毛细管放电软X射线激光的电子碰撞泵浦机制,以及类氖氩3p-3s粒子数反转的形成。利用雪耙模型对Z箍缩过程进行了数值计算,根据模拟结果和实验结果的对比,分析了Z箍缩过程对激光脉宽产生的影响。为了提高预主脉冲延时时间的稳定性,从而提高46.9nm激光输出的稳定性,重新设计并制作了预主脉冲延时电路。首先对原延时电路进行了分析,并根据原延时电路的优缺点设计并制作了新延时电路。实验证明,相对于原延时电路,新延时电路的可靠性有了很大提高,延时时间误差明显减小,激光输出稳定性也有了很大提高。在提高了预主脉冲延时稳定性的基础上,针对前面实验中激光输出较稳定区域的实验条件,进行了预主脉冲延时、主脉冲幅值、初始Ar气压等实验条件与激光稳定性之间关系的实验。通过对实验结果的分析,得到了激光输出幅值最稳定的实验条件。利用等离子体光谱诊断技术对预电离等离子体的电子温度进行了测量,通过与毛细管放电激光输出幅值的实验结果进行对比,对预电离等离子体状态对46.9nm激光稳定性的影响进行了分析。本文在提高预主脉冲延时时间与46.9nm激光幅值稳定性的基础上,研究了毛细管放电实验条件对激光输出稳定性的影响,获得了激光输出最稳定的实验条件。本论文的研究目的是提高毛细管放电设备的激光输出能量的稳定性,是实现毛细管放电软X射线激光广泛应用的必要工作。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-12
  1.2 国内外研究状况及分析  12-17
    1.2.1 国外研究进展  12-15
    1.2.2 国内研究进展  15-16
    1.2.3 国内外研究进展的分析  16-17
  1.3 主要研究内容  17-18
第2章毛细管放电软X 射线激光的研究  18-29
  2.1 毛细管放电软X 射线激光的泵浦机制  18-24
    2.1.1 离子的电子碰撞泵浦机制  18-20
    2.1.2 类氖氩3p-3s 粒子数反转的形成  20-22
    2.1.3 毛细管放电Z 箍缩效应  22-24
  2.2 Z 箍缩过程对类氖氩离子46.9nm 激光脉冲宽度的影响  24-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章毛细管放电软X 射线激光装置及新延时电路的研制  29-52
  3.1 毛细管放电软X 射线激光装置简介  29-31
  3.2 预脉冲电源及主脉冲电源触发电路  31-33
  3.3 预主脉冲延时电路的研制  33-50
    3.3.1 原延时电路  34-39
    3.3.2 新延时电路的设计与制作  39-50
  3.4 本章小结  50-52
第4章 46.9nm 软X 射线激光输出稳定性研究  52-68
  4.1 激光稳定性研究中实验条件的选取  52-55
    4.1.1 选择激光输出稳定性实验中预脉冲幅值  53-54
    4.1.2 选择激光输出稳定性实验中毛细管内气压  54-55
  4.2 毛细管放电实验条件对激光稳定性的影响  55-63
    4.2.1 14.2Pa 下进行的激光输出稳定性实验  56-58
    4.2.2 17.3Pa 下进行的激光输出稳定性实验  58-61
    4.2.3 22.1Pa 下进行的激光输出稳定性实验  61-63
  4.3 毛细管内气压对激光输出稳定性的影响  63-66
    4.3.1 气压对预电离过程的影响  64
    4.3.2 气压对Z 箍缩过程的影响  64-66
  4.4 激光输出最稳定实验条件的研究  66-67
  4.5 本章小结  67-68
第5章预电离等离子体光谱诊断  68-77
  5.1 等离子体诊断简介  68
  5.2 等离子体光谱诊断电子温度的理论模型  68-70
  5.3 预电离等离子体诊断实验设置  70-73
  5.4 预电离等离子体可见光光谱电子温度诊断  73-76
  5.5 本章小结  76-77
结论  77-79
参考文献  79-83
攻读硕士学位期间发表的论文  83-85
致谢  85

46.9nm激光稳定性研究及预电离等离子体状态诊断

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