параметры «формплазмы» лазерно

XXXVII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 8 – 12 февраля 2010 г.
ПАРАМЕТРЫ «ФОРМПЛАЗМЫ» ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРОВАННОГО РАЗРЯДА.
Лебо А.И., Лебо И.Г.
ГОУ ВПО Московский государственный институт радиотехники, электроники и
автоматики (технический университет), г. Москва, РФ, e-mail: [email protected]
В Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики
(МИРЭА) совместно с Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) ведутся
исследования по созданию компактного источника многозарядных ионов и жесткого
рентгеновского излучения на основе лазерно-индуцируемых разрядов. Достоинствами такого
источника является высокая скорость нарастания тока разряда, возможность управления
начальными параметрами плазмы («формплазмы») за счет характеристик коротко
импульсного лазера, компактность установки.
Для оценки параметров плазмы, формирующейся при облучении металлических
мишеней лазерным импульсом, были выполнены расчеты по двумерному лагранжевому коду
«Атлант» [1]. Предполагаемые параметры Nd-лазера: энергия 10-100 мДж, длительность 10100 пс. В расчетах варьировалась максимальная интенсивность лазерного излучения (Im),
длительность лазерного импульса () длина волны излучения (). Фиксировалась: временная
форма импульса (прямоугольный треугольник с основанием  и высотой Im) и материал
мишени – алюминиевая фольга толщиной 5 мкм.
Получены зависимости массового потока ( M ) и заряда плазмы (ZQ) от указанных выше
параметров. В предположении 100% поглощения лазерной энергии:
I 
M  8,27  104   m 
 I0 
0 , 37
 
  
0 
0.6
0.5

  
 0 
0.2
0.2
[г·см-2·сек-1],
0.06
I    
 
ZQ  1.63  10   m       
[ К см-2 сек-1]
I


 0  0
 0
В
качестве
«базовых»
параметров
были
заданы
следующие
значения
11
2
I 0  8.49  10 Вт/см , 0=30 пс, 0=1.06 мкм.
В одномерной постановке задачи возможны две модели поглощения лазера.
Излучение распространяется строго вдоль оси, поглощаясь за счет обратного тормозного
механизма (о.т.м.), а далее 1) доходит до критической поверхности и поглощается в ее
окрестности; 2) отражается от критической поверхности и проделывает соответствующий
путь в обратном направлении (поглощаясь частично за счет о.т. м.). Излучение, достигшее
внешней границы плазмы, отражается. Полученные выше соотношения соответствуют
первой модели (100% поглощение). Учет отражения строго назад приводит к следующим
зависимостям от длины волны и длительности лазерного импульса.


Elas  E ref
   
 0.5,   1мкм
0.7 ,   30пс
 0.6       ,   
;  
Elas
  1.5,   1мкм
0.2 ,   30пс
 0    0 
9
Здесь E las, E ref - падающая и отраженная от плазмы энергия лазера. При базовых
параметрах лазера приблизительно 60% энергии поглощается в плазме.
Работа выполнена при поддержке Ведомственной целевой программы «Развитие
научного потенциала высшей школы (2009-2010)», проект №473.
Литература.
[1]. Лебо И.Г., Тишкин В.Ф. Исследование гидродинамической неустойчивости в задачах
лазерного термоядерного синтеза. Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2006.
1