脉冲Nd∶YAG激光诱导水滴等离子体的实验研究
2020-11-11尹培琪王新兵武耀星左都罗
尹培琪,王新兵,武耀星,孙 秦,左都罗
(华中科技大学 武汉光电国家研究中心,武汉 430074)
引 言
近年来,随着对激光与液体相互作用研究的增多,其在生物、医学、工业、能源、天体运动等领域得到了越来越广泛的应用。激光与液体相互作用时可以观察到许多有趣的现象,如软X射线、冲击波、白光、超热电子[1-3]等,要解释这些现象需要深入研究了解其背后的作用机理,故激光与液体作用动力学引起了越来越多的关注。如今,液体靶材的形式和种类逐渐多样化、多元化,从液面、液体射流[4]到液滴[5],过渡到低温液体(如液氧、液氮、液氙[6-7]等),再到一些有机和无机化合物[8-10],掺杂样品溶液等也进入了研究领域。
当前,液滴靶凭借其具有的多重优势,成为研究人员的青睐对象。一方面由于其质量受限[11-12],液滴靶激光等离子体的低碎屑高转换率,使其可以作为激光等离子体极紫外光源用于集成电路制造,同时液滴靶等离子体亦可作为水窗波段软X射线光源应用于显微成像方面。国内外学者已进行了大量的相关研究,1995年,JIN等人[5]进行了水微滴靶的研究,结果表明,在13nm附近获得的极紫外光转换效率接近1%。2009年,OKAZAKI等人[13]通过激光诱导荧光(laser-induced fluorescence,LIF)成像方法观察Sn原子的空间分布,分析得出Sn原子通过预脉冲辐照以20km/s的速度向各个方向喷射。同时作者还通过拍摄阴影图观测中性团簇的膨胀行为,发现团簇的扩展速度随着预脉冲强度的增加而增加,进而获得预脉冲的最佳参量。2016年,HUDGINS等人[14]通过实验研究了锡液滴靶的激光等离子体中性团簇碎片动力学问题,获得了平均径向碎片速度和入射激光辐照度之间的关系。……
