非平衡プラズマ中での荷電交換再結合過程を用いたX線レーザーの研究
非平衡等离子体中电荷交换复合过程的X射线激光研究
基本信息
- 批准号:14780382
- 负责人:
- 金额:$ 2.43万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
- 财政年份:2002
- 资助国家:日本
- 起止时间:2002 至 2003
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
荷電交換再結合反応は、X線レーザーを実現する手法の一つとして古くから研究が進められてきた。しかしながら、多価イオンと中性原子との衝突による荷電交換を効率よく起こさせるには、これまでにない非平衡性の強いプラズマが必要となる。本研究では超短パルスレーザー・クラスター相互作用によって生成されるクラスタープラズマに着目し、荷電交換再結合反応によるX線レーザーの可能性を数値計算、および、実験により調査した。特に注目した荷電交換反応は、N^<7+>+He->N^<6+>(n=4)+He^+,N^<6+>+He->N^<5+>(n=4)+He^+であり、期待される発振波長は、N^<6+>では2.0nm(n=1s-4p),9.9nm(n=2p-4d)、N^<5+>では2.4nm(n=1s-4p),13nm(n=2p-4d)である。以下に本研究で明らかになった結果を示す。1.上記の荷電交換再結合反応を含む時間発展型の衝突輻射モデルを構築し、プラズマ中での励起準位密度の数値計算を行った。その結果、Te=40eV, ne=1x10^<19>cm^<-3>のプラズマが実現できれば発振線9.9nmでは利得係数g=28、2.0nmではg=6という値が達成できることが判明した。2.ファンデルワールス窒素クラスタービーム源を開発し、その特性を高速電離真空計にて調べた。特にクラスター生成効率はノズルの形状に大きく左右されるため、数種類のコニカル型ノズルを制作し、その影響を調べた。また、ヘリウム希釈により大きなクラスターが形成されるため、この影響も調査した。その結果、コニカル型ノズルを用い、ヘリウム希釈アルゴンガスを断熱自由膨張させるとクラスターが中心部に局在する分布を持つということが判明した。3.窒素・ヘリウム混合ガスに超短パルスレーザー(Ti:S,60fs,3x10^<16>W/cm^2)を照射する実験を行い、プラズマからの発光を斜入射分光器にて観測した。その結果、コニカル型ではクラスターが逆制動放射、共鳴吸収によりレーザーを効率よく吸収し、高温・高密度のクラスタープラズマとなることが判明した。さらに、X線ストリークカメラを用いた測定により発光スペクトルの時間分解測定を行ったところ、クラスタープラズマの膨張に関する新たな知見を得ることができた。しかしながら、一連の実験により顕著な反転分布の形成は実現できなかった。この理由として考えられるのは、レーザー強度が高すぎてヘリウムもイオン化している、あるいは、反転分布の時間スケールがサブピコ秒のオーダーであることが挙げられる。今後レーザー強度の最適化を行い、反転分布形成を試みる。
Charge exchange is combined with reverse osmosis and X-ray to realize the method of ancient research. The charge exchange efficiency of neutral atoms is necessary. In this study, we investigated the possibility of ultra-short space interaction, charge exchange, and X-ray interaction. In particular, the charge exchange reaction wavelength, N^<7+>+He->N^<6+>(n = 4)+ He^+,N^<6 +>+He->N^<5 +>(n=4)+He^+, N^<6 +>The results of this study are shown below. 1. The charge exchange mentioned above is combined with the calculation of the excitation level density in the inverse equation, which includes the time evolution type of the collision radiation. As a result, Te=40eV, ne=1x10^<19>cm^<-3>and the gain coefficient g=28, 2.0 nm are achieved. 2. High speed ionization vacuum meter is used to adjust the characteristics of high speed ionization vacuum meter. Special features of the production rate are: the shape of the product, the number of types of the product, and the influence of the product. The investigation of the influence of this phenomenon on the development of the economy The results show that the distribution of heat free expansion in the central part of the body is stable. 3. The <16>light emitted by the laser beam is measured by an oblique incidence spectrometer. The results show that the absorption rate, high temperature and high density are different from each other. The X-ray detector is used to detect the time decomposition of the light source. The formation of the distribution of the reverse direction is actually occurring. The reason for this is that the intensity of the test is high, and the time of the test is high. In the future, the optimization of the intensity of the film will be carried out, and the formation of the inverse distribution will be tried.
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
S.Namba: "Production of highly-charged ions by nitrogen gas target irradiated with ultra high-intensity pulse laser"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 14. 277-282 (2002)
S.Namba:“超高强度脉冲激光照射氮气靶产生高电荷离子”国际应用电磁学和力学杂志。
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難波愼一: "超短パルスレーザー・クラスター相互作用による非平衡プラズマ中での荷電交換再結合反応"JAERI-Conf(第4回光量子科学研究シンポジウム論文集). 008. 190-193 (2003)
Shinichi Namba:“由于超短脉冲激光簇相互作用导致的非平衡等离子体中的电荷交换重组反应”JAERI-Conf(第四届光子科学研究研讨会论文集)。
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S.Namba: "Charge Exchange Recombination X-ray Laser in Non-Equilibrium Plasma due to an Interaction of Ultra-Short Pulse Laser and Cluster"The 45^<th> Annual Meeting of the Division of Plasma Physics. 48-7. 197 (2003)
S.Namba:“由于超短脉冲激光和簇的相互作用,非平衡等离子体中的电荷交换重组 X 射线激光”等离子体物理分部第 45 届年会。
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