Krótkofalowe lasery na swobodnych elektronach - oddziaływanie impulsów z materią stałą

Ryszard Sobierajski 

Instytut Fizyki PAN, Al. Lotnikow 32/46, Warszawa 02668, Poland

Abstract

Najbardziej dzisiaj zaawansowanymi źródłami krótkofalowego promieniowania synchrotronowego, tzw. IV generacji są lasery na swobodnych elektronach (FEL) oparte na zasadzie SASE (Self-Amplified Spontaneous Emission).Generują one femtosekundowe impulsy o szczytowej mocy przekraczającej 1 GW promieniowania monochromatycznego w zakresie widmowym od tzw. skrajnego ultrafioletu (EUV) do miękkiego promieniowania rentgenowskiego (SX). Ta szczególna kombinacja parametrów stwarza wyjątkowe możliwości wytwarzania ekstremalnych stanów materii oraz badania struktury materii i dynamiki procesów fizycznych.

Uzyskiwane maksymalne natężenie promieniowania, o maksymalnej wartości rzędu 1018W/cm2, wielokrotnie przekracza wartości osiągane za pomocą innych monochromatycznych źródeł rentgenowskich. Pozwala to na wzbudzanie próbki poprzez punkty przemian fazowych nawet do stanu tzw. ciepłej gęstej plazmy. Ponieważ czas trwania impulsów – rzędu femtosekund - jest krótszy od stałych czasowych większości procesów związanych ze zmianą struktury atomowej i transportem energii, można jasno je oddzielić od procesów związanych z absorpcją promieniowania.. Wysoka energia fotonów (w zakresie EUV-SX) pozwala na uniknięcie nieliniowości (np. efektów wielofotonowych) w procesie absorpcji, co znacznie upraszcza modelowanie zjawisk fizycznych. Dzięki temu możliwe jest systematyczne badanie zarówno zmian strukturalnych materiałów jak i ich parametrów optoelektronicznych z niespotykaną dotąd rozdzielczością czasową i przestrzenną.

Tematem wykładu jest oddziaływanie silnych, ultrakrótkich impulsów z zakresu od skrajnego nadfioletu do miękkiego promieniowania rentgenowskiego z materią stałą. W pierwszej części wykładu przedstawiona zostanie zasada działania krótkofalowych laserów na swobodnych elektronach oraz główne parametry promieniowania istniejących i budowanych źródeł tego typu. Następnie zaprezentowane zostaną wyniki badań doświadczalnych, wykonanych z udziałem autora, dotyczących zmian parametrów optoelektronicznych oraz zmian strukturalnych w wyniku naświetlenia ciał stałych impulsami ze źródeł VUV FEL (Japonia), FLASH (Niemcy), oraz LCLS (USA).

 

Related papers
  1. Evaluation of the depth extension of the damages induced by FLASH pulses in silicon crystals
  2. Damage of gallium arsenide created after irradiation by ultra-short VUV laser pulse

Presentation: Invited oral at IX Krajowe Sympozjum Użytkowników Promieniowania Synchrotronowego, by Ryszard Sobierajski
See On-line Journal of IX Krajowe Sympozjum Użytkowników Promieniowania Synchrotronowego

Submitted: 2011-07-24 22:59
Revised:   2011-09-13 17:12