Avalanche Ionization Revisited: Ultrafast Plasma Dynamics and Applications

重温雪崩电离:超快等离子体动力学和应用

基本信息

  • 批准号:
    2010511
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 70万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project will investigate the phenomenon of avalanche ionization. One of the earliest and most impressive feats of the laser, soon after it was invented, was the demonstration that focusing laser pulses with a lens into air could generate a loud and very bright ‘breakdown spark’, in which the molecules were broken up and ionized, with the air strongly heated to temperatures approaching that of the Sun. While this result has stimulated much theory and modeling work over the decades and underlies several important technologies, detailed experimental investigation of the onset of this "avalanche" process has never been done -- mainly because the advanced laser-based diagnostic tools that would enable such an investigation were not available until recently.Breakdown sparks proceed by avalanche ionization, in which a single seed electron is multiplied exponentially into a strongly heated cloud by a driving laser field. The experiments of this program will use the latest Univ. of Maryland-developed high resolution diagnostics to investigate the detailed time and space development of the avalanche proceeding from a single electron, and the interaction of the rapidly growing hot plasma cloud with the surrounding gas. In addition, avalanche breakdown will be investigated as an ultrasensitive detection technique for trace species.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
本计画将探讨雪崩游离现象。 在激光发明后不久,它最早也是最令人印象深刻的壮举之一是证明了用透镜将激光脉冲聚焦到空气中可以产生响亮而非常明亮的“击穿火花”,在这种火花中,分子被分解和电离,空气被强烈加热到接近太阳的温度。虽然这一结果在过去几十年里激发了许多理论和建模工作,并成为几项重要技术的基础,但从未对这种“雪崩”过程的开始进行过详细的实验研究-主要是因为直到最近才有先进的基于激光的诊断工具来进行这种研究。其中单个种子电子通过驱动激光场以指数方式倍增成强烈加热的云。该计划的实验将使用马里兰大学开发的最新高分辨率诊断技术,研究从单个电子开始的雪崩的详细时间和空间发展,以及快速增长的热等离子体云与周围气体的相互作用。此外,雪崩击穿将作为一种超灵敏的痕量物种检测技术进行研究。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multi-GeV Electron Bunches from an All-Optical Laser Wakefield Accelerator
  • DOI:
    10.1103/physrevx.12.031038
  • 发表时间:
    2022-09-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    12.5
  • 作者:
    Miao, B.;Shrock, J. E.;Milchberg, H. M.
  • 通讯作者:
    Milchberg, H. M.
Spatio-temporal optical vortex (STOV) pulses
时空光学涡旋 (STOV) 脉冲
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. W. Hancock;S. Zahedpour;A. Goffin;H. M. Milchberg
  • 通讯作者:
    H. M. Milchberg
Meter-scale plasma waveguides for multi-GeV laser wakefield acceleration
  • DOI:
    10.1063/5.0097214
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    J. Shrock;B. Miao;L. Feder;H. Milchberg
  • 通讯作者:
    J. Shrock;B. Miao;L. Feder;H. Milchberg
Mode Structure and Orbital Angular Momentum of Spatiotemporal Optical Vortex Pulses
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.127.193901
  • 发表时间:
    2021-11-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Hancock, S. W.;Zahedpour, S.;Milchberg, H. M.
  • 通讯作者:
    Milchberg, H. M.
Second-harmonic generation of spatiotemporal optical vortices and conservation of orbital angular momentum
  • DOI:
    10.1364/optica.422743
  • 发表时间:
    2021-05-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Hancock, S. W.;Zahedpour, S.;Milchberg, H. M.
  • 通讯作者:
    Milchberg, H. M.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Howard Milchberg其他文献

Howard Milchberg的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Howard Milchberg', 18)}}的其他基金

MRI: Acquisition of a 100 Terawatt Laser Upgrade for Application to Basic and Applied Plasma Physics
MRI:获得 100 太瓦激光升级,用于基础和应用等离子体物理
  • 批准号:
    2215871
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Workshop on Opportunities, Challenges, and Best Practices for Basic Plasma Science User Facilities
基础等离子体科学用户设施的机遇、挑战和最佳实践研讨会
  • 批准号:
    1846223
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Intense Sub-Femtosecond Optical Radiation from Relativistic Plasmas
来自相对论等离子体的强亚飞秒光辐射
  • 批准号:
    1619582
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Absolute Time - And Space - Resolved Measurements Of High Field Ionization In Plasmas
等离子体高场电离的绝对时间和空间分辨测量
  • 批准号:
    1301948
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Graduate Student Training Through Research on Plasma-Based Accelerators
合作研究:通过等离子体加速器研究培养研究生
  • 批准号:
    0934856
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Quantum-coherent molecular ensembles in plasma
等离子体中的量子相干分子系综
  • 批准号:
    0904302
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Control of high energy density nanoplasmas with intense laser pulses
用强激光脉冲控制高能量密度纳米等离子体
  • 批准号:
    0613418
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Dynamics of Clusters Controlled by Intense Laser Pulses
强激光脉冲控制的团簇动力学
  • 批准号:
    0317352
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Cluster Dynamics Induced by Intense Laser Pulses/X-ray Parametric Amplification in Plasma Fibers
等离子体光纤中强激光脉冲/X 射线参数放大引起的团簇动力学
  • 批准号:
    0077835
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Soft X-Ray Sources and Optics for High Spatial, Temporal, and Spectral Resolution Interferometry and Microscopy
用于高空间、时间和光谱分辨率干涉测量和显微镜的软 X 射线源和光学器件
  • 批准号:
    9612204
  • 财政年份:
    1996
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似海外基金

Collaborative Research: Remote Sensing of the Lower Ionosphere during 2024 Solar Eclipse: Revealing the Spatial and Temporal Scales of Ionization and Recombination
合作研究:2024 年日食期间低电离层遥感:揭示电离和重组的时空尺度
  • 批准号:
    2320259
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Remote Sensing of the Lower Ionosphere during 2024 Solar Eclipse: Revealing the Spatial and Temporal Scales of Ionization and Recombination
合作研究:2024 年日食期间低电离层遥感:揭示电离和重组的时空尺度
  • 批准号:
    2320260
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
High-resolution electrospray-ionization tandem-mass spectrometer
高分辨率电喷雾电离串联质谱仪
  • 批准号:
    529594584
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
MRI: Track 1 Acquisition of a High-Resolution Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometer with Diverse Inlet and Ionization Capabilities for Chemical Analyses
MRI:轨道 1 采购具有多种入口和电离功能的高分辨率四极杆飞行时间质谱仪,用于化学分析
  • 批准号:
    2319939
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
MRI: Track 1 Acquisition of a Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-flight Mass Spectrometer for Analysis of Macromolecules
MRI:轨道 1 获取用于分析大分子的基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱仪
  • 批准号:
    2320090
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of multimode vacuum ionization for use in medical diagnostics
开发用于医疗诊断的多模式真空电离
  • 批准号:
    10697560
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
MRI: Track 1 Acquisition of a Liquid Chromatography-Electrospray Ionization-Quadrupole Time of Flight Mass Spectrometer for Central Michigan University
MRI:轨道 1 为中密歇根大学采购液相色谱-电喷雾电离-四极杆飞行时间质谱仪
  • 批准号:
    2320737
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Revealing the Solar Wind and Corona Heating Problem through Extreme Ultraviolet Emission from plasma in non-equilibrium ionization
通过非平衡电离中等离子体的极紫外发射揭示太阳风和电晕加热问题
  • 批准号:
    23K03456
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Probing the Cosmic Dawn and Epoch of Re-ionization with the REACH experiment
通过 REACH 实验探索宇宙黎明和再电离时代
  • 批准号:
    EP/Y02916X/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Research Grant
Improvement of Electrospray Ionization Mass Spectrometry by Controlling the Temperature of Gas Phase Ions
通过控制气相离子温度改进电喷雾电离质谱法
  • 批准号:
    23H01996
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了