Name: Investigación de la Evolución de plasma precoz inducida por pulsos láser ultracortos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-02T08:02:00.000+00:00
Duration: 11 min 20 s
Description: Aprende a investigar la evolución temprana del plasma inducida por pulsos láser ultracortos mediante técnicas de imagen de alta resolución temporal y espacial. Este método avanza el diagnóstico en física de plasma.

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Los autores desean reconocer y agradecer el apoyo financiero para este estudio realizado por la National Science Foundation (Grant No: CMMI-0.653.578, CBET-0853890).

1. Configuración del sistema óptico (Fig. 1) <ol><li> Establecer una placa de media onda y un polarizador tras la salida del láser para ajustar la energía del impulso láser. </li><li> Establecer un divisor de haz después de que el polarizador para dividir el pulso del láser a dos impulsos: pulso de la bomba y el pulso de la sonda. </li><li> Utilice cuatro espejos que reflejan y una etapa de traslación manual para construir un dispositivo de retardo óptico para el pulso de la bomba. </li><li> Utilizar otros espejos que reflejan cuatro para guiar el pulso de la bomba para alcanzar la superficie del blanco verticalmente. </li><li> Establecer un generador de segunda armónica (SHG) para transformar la longitud de onda del láser de impulsos de 800 nm a 400 nm. </li><li> Utilizar un separador armónica para transmitir el pulso 800-nm y reflejar el pulso 400-nm. </li><li> Establecer un reductor de haz y un par de lentes focally para ajustar el tamaño y la convergencia del impulso de la sonda. </li><li> Establecer otro dispositivo de retardo óptico, como se mencionó en el paso 1,3, para el pulso de la sonda. </li><li> Usar un anillo de iris para ajustar el área de lasonda de pulso y asegurarse de que el pulso de la sonda pasará la superficie del objetivo en horizontal y se cruzan con el pulso de la bomba. </li><li> Establecer dos lentes del objetivo y varios filtros para generar la imagen de la región de plasma para ser recibido por la intensificación de dispositivo de carga acoplada (ICCD) de la cámara. </li><li> Conecte el ordenador, el láser, la cámara ICCD y su controlador usando cables BNC o cables USB. </li><li> Ajuste el tiempo de retardo del controlador de la cámara hasta que la cámara captura una imagen del pulso de la sonda. Así, el pulso de la sonda y la cámara están sincronizados. </li></ol> 2. La bomba-sonda de sincronización <ol><li> Colocar un divisor de haz en la intersección de la bomba de pulso y el pulso de la sonda, y la creación de dos fotodiodos para recibir estos dos impulsos. Estos dos fotodiodos debe tener una misma distancia desde el divisor de haz. </li><li> Utilice un osciloscopio para recibir las señales de estos dos fotodiodos, y mover la etapa de retardo en el camino de la bomba hasta que el rayo de luz pulso Proarchivos de la bomba de pulso y el pulso de la sonda se superponen unos con otros en la pantalla del osciloscopio. Una precisión de 20 ps se consigue debido a la resolución temporal del osciloscopio. </li><li> Quitar el divisor de haz y los dos fotodiodos como se ha mencionado en el Paso 2,1. </li><li> Ajuste de la etapa de retardo en el camino de la bomba hasta que el rayo de luz pulso región de ruptura del aire podía observar en la pantalla el documento ICCD. El momento en que la formación de desglose de aire podría ser detectada en lugar de un fondo uniforme se determina como cero retardo de tiempo. </li></ol> 3. Y preparación de muestras Etapa <ol><li> Establecer un laboratorio-jack y dos etapas lineales manuales con el fin de mover la muestra con tres grados de libertad. </li><li> Utilice un indicador de cuadrante y cuñas de alta precisión para lograr una llanura alta de las etapas. La diferencia de altura debe estar dentro de 1 micra por una distancia de 25,4 mm. </li><li> Cortar una pieza cuadrada (30 mm x 30 mm) de una hoja de Cu con un espesor de 0,8 mm utilizando una moliendamáquina. </li><li> Pulir un lado estrecho (30 mm x 0,8 mm) de la pieza de Cu hasta que la rugosidad de la superficie es inferior a 0,5 micras. </li><li> Fijar la pieza de cobre en el escenario manual de la parte superior de la cara estrecha pulido. </li><li> Mueva el objetivo por la etapa manual de una como se ha mencionado en el Paso 3,1) mientras que el seguimiento de su posición a través de la cámara ICCD tal que cualquier inclinación puede ser ajustado mediante la inserción de cuñas de alta precisión por debajo del objetivo. </li><li> Repita el paso 3.6 con la etapa de otro manual. </li><li> Taladre una docena de agujeros en el objetivo, mientras que variar la posición de la focal del objetivo en un tercio la etapa de alta manual de precisión. La posición del punto focal corresponde a la posición de la lente focal donde se perfora el orificio más pequeño. </li></ol> 4. La ablación y medición <ol><li> Mover la lente focal hasta una distancia de aproximadamente 50 micras de distancia del punto focal. </li><li> Mueva la etapa de retardo en la trayectoria del haz de la sonda de pulso con un intervalo de 0,3 mm para capturar la imagen cada 2 hasta 10 ps ps, ocon un intervalo de 3 mm para capturar la imagen todos los PS 20 y PS 480. </li><li> Repita el paso 4.2 para varias veces para la repetibilidad y precisión. </li><li> Mueva la focal del objetivo hasta una distancia de unos 50 m de distancia del punto focal, y repita el Paso 4.3. </li></ol> 5. Los resultados representativos Las imágenes shadowgraph medidos se muestran en la figura. 2 y la fig. 3, para el punto focal ligeramente por encima y por debajo de la superficie del blanco, respectivamente. Las posiciones de expansión longitudinal y radial se representan en la figura. 4 y la figura. 5. Las ampliaciones longitudinales de estos dos casos en los primeros 100 ps son significativamente diferentes, sin embargo, sus ampliaciones longitudinales en los siguientes 400 ps y sus expansiones radiales son similares. Para el primer caso, el plasma temprana dentro de 100 ps tiene una estructura unidimensional de expansión que consiste en capas múltiples. Para el segundo caso, la primera plasma tiene una estructura de expansión de dos dimensiones que no cambia mucho a menos de 100 ps. El modelo de simulación 12 se utiliza para investigar el mecanismo de la evolución de plasma temprana. El tiempo cero se define como el tiempo cuando el láser de impulsos pico alcanza la superficie del blanco. Los primeros procesos simulados evolución de plasma de acuerdo con los resultados medidos para ambos de estos dos casos, como se muestra en la fig. 6 y la figura. 7, respectivamente. La formación del plasma temprana dentro de 1 ps también está previsto para el primer caso utilizando el modelo de simulación y se muestra en la fig. 8. El plasma temprano se encuentra que tiene una región de ruptura del aire y una región de plasma de Cu. La distribución de aire por primera vez causada por múltiples fotones de ionización y luego seguido por ionización avalancha. Para el segundo caso, sin embargo, el punto focal está por debajo de la superficie del blanco y no hay región de aire desglose separada se forma. En su lugar, se produce la ionización del aire cerca de la pla CuSMA frontal y es causada por el impacto debido a la ionización de los electrones libres expulsados ​​de la meta de Cu. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig1.jpg" /> Figura 1. Esquemática de la medición shadowgraph bomba-sonda. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig2.jpg" /> Figura 2. Cúbicos de plasma de expansión en los tiempos de retardo sucesivas con el punto focal ligeramente por encima de la superficie. Láser de longitud de onda: 800 nm, la duración del impulso: 100 fs; densidad de potencia: 4,2 × 10 14 W / cm 2; objetivo: Cu. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig3.jpg" /> Figura 3. Cu plasma expansión en los tiempos de retardo sucesivas con el punto focal ligeramente por debajo de la superficie. Láser de longitud de onda: 800 nm, la duración del impulso: 100 fs; densidad de potencia: 4,2 × 10 14 W / cm 2; objetivo: Cu. &lt;img alt = &quot;Figura 4&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/4033/4033fig4.jpg&quot; /&gt; Figura 4. Plasma longitudinal y posiciones radiales de expansión en los tiempos de retardo sucesivas con el punto focal ligeramente por encima de la superficie. Láser de longitud de onda: 800 nm, la duración del impulso: 100 fs; densidad de potencia: 4,2 × 10 14 W / cm 2; objetivo: Cu. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig5.jpg" /> Figura 5. Plasma longitudinal y posiciones radiales de expansión en los tiempos de retardo sucesivas con el punto focal ligeramente por debajo de la superficie. Láser de longitud de onda: 800 nm, la duración del impulso: 100 fs; densidad de potencia: 4,2 × 10 14 W / cm 2; objetivo: Cu. Figura 6. Animación de expansión del plasma, medida y calculada en un tiempo de retardo de 70 CV con el punto focal ligeramente por encima de la superficie. Láser de longitud de onda: 800 nm, la duración del impulso: 100 fs; la densidad de potencia: 4,2 × 10 14 </sup&gt; W / cm 2; objetivo: Cu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie6.avi" target="_blank">Haga clic aquí para ver la animación</a> . Figura 7. Animación de expansión del plasma medidos y calculados dentro de un tiempo de retardo de 70 ps con el punto focal ligeramente por debajo de la superficie. Láser de longitud de onda: 800 nm, la duración del impulso: 100 fs; densidad de potencia: 4,2 × 10 14 W / cm 2; objetivo: Cu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie7.avi" target="_blank">Haga clic aquí para ver la animación</a> . Figura 8. Animación de la expansión del plasma, medida y calculada en un tiempo de retardo de 1 ps con el punto focal ligeramente por encima de la superficie. Láser de longitud de onda: 800 nm, la duración del impulso: 100 fs; densidad de potencia: 4,2 × 10 14 W / cm 2; objetivo:. Cu <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie8.avi" target="_blank">Haga clic aquí para ver la animación &lt;</a>/ A&gt;.

<ol><li>Garnov, S. V., Malyutin, A. A., Tsarkova, O. G., Konov, V. I., Dausinger, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+laser-induced+plasma+diagnostics+with+time-spatial+resolved+shadow+and+interferometric+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Ultrafast laser-induced plasma diagnostics with time-spatial resolved shadow and interferometric techniques.</a> Proc. SPIE. 4637, 31-42 (2002).</li>
<li>Zhang, N., Zhu, X., Yang, J., Wang, X., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+shadowgraphs+of+material+ejection+in+intense+femtosecond+laser+ablation+of+aluminum%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Time-resolved shadowgraphs of material ejection in intense femtosecond laser ablation of aluminum.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 167602(2007).</li>
<li>Li, J., Wang, X., Chen, Z., Clinite, R., Mao, S. S., Zhu, P., Sheng, Z., Zhang, J., Cao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+electron+beam+imaging+of+femtosecond+laser-induced+plasma+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Ultrafast electron beam imaging of femtosecond laser-induced plasma dynamics.</a> J. Appl. Phys. 107, 083305(2010).</li>
<li>Veysman, M. E., Agranat, M. B., Andreev, N. E., Ashitkov, S. I., Fortov, V. E., Khishchenko, K. V., Kostenko, O. F., Levashov, P. R., Ovchinnikov, A. V., Sitnikov, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+optical+diagnostics+and+hydrodynamic+simulation+of+Ag+plasma+created+by+laser+irradiation+of+a+solid+target%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+B%22%5BJournal%5D)">Femtosecond optical diagnostics and hydrodynamic simulation of Ag plasma created by laser irradiation of a solid target.</a> J. Phys. B. 41, 125704(2008).</li>
<li>Geindre, J. P., Audebert, P., Rousse, A., Falliés, F., Gauthier, J. C., Mysyrowicz, A., Santos, A. D., Hamoniaux, G., Antonetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency-domain+interferometer+for+measuring+the+phase+and+amplitude+of+a+femtosecond+pulse+probing+a+laser-produced+plasma%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Frequency-domain interferometer for measuring the phase and amplitude of a femtosecond pulse probing a laser-produced plasma.</a> Opt. Lett. 19, 1997-1999 (1994).</li>
<li>Inogamov, N. A., Anisimov, S. I., Petrov, Y. uV., Khokhlov, V. A., Zhakhovskii, V. V., Nishihara, K., Agranat, M. B., Ashitkov, S. I., Komarov, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+and+experimental+study+of+hydrodynamics+of+metal+target+irradiated+by+ultrashort+laser+pulse%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Theoretical and experimental study of hydrodynamics of metal target irradiated by ultrashort laser pulse.</a> Proc. SPIE. 7005, 70052F.1-70052F.10 (2008).</li>
<li>Flacco, A., Guemnie-Tafo, A., Nuter, R., Veltcheva, M., Batani, D., Lefebvre, E., Malka, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+controlled+plasma+expansion+in+vacuum+for+laser+driven+ion+acceleration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Characterization of a controlled plasma expansion in vacuum for laser driven ion acceleration.</a> J. Appl. Phys. 104, 103304.1-103304.5 (2008).</li>
<li>Mao, S. S., Mao, X., Greif, R., Russo, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+a+picosecond+laser+ablation+plasma%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Simulation of a picosecond laser ablation plasma.</a> Appl. Phys. Lett. 76, 3370-3372 (2000).</li>
<li>Chen, Z., Mao, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+laser-induced+electronic+plasma+at+metal+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Femtosecond laser-induced electronic plasma at metal surface.</a> Appl. Phys. Lett. 93, 051506.1-051506.3 (2008).</li>
<li>Kononenko, T. V., Konov, V. I., Garnov, S. V., Danielius, R., Piskarskas, A., Tamoshauskas, G., Dausinger, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+of+the+ablation+of+materials+by+femtosecond+and+pico-+or+nanosecond+laser+pulses%5BTitle%5D)+AND+%22Quantum+Electron%22%5BJournal%5D)">Comparative study of the ablation of materials by femtosecond and pico- or nanosecond laser pulses.</a> Quantum Electron. 29, 724-728 (1999).</li>
<li>Dausinger, F., Hügel, H., Konov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-machining+with+ultrashort+laser+pulses%3A+From+basic+understanding+to+technical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE%22%5BJournal%5D)">Micro-machining with ultrashort laser pulses: From basic understanding to technical applications.</a> Proc. SPIE. 5147, 106-115 (2003).</li>
<li>Hu, W., Shin, Y. C., King, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early-stage+plasma+dynamics+with+air+ionization+during+ultrashort+laser+ablation+of+metal%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+of+Plasmas%22%5BJournal%5D)">Early-stage plasma dynamics with air ionization during ultrashort laser ablation of metal.</a> Phys. of Plasmas. 18, 093302.1-093302.12 (2011).</li>
</ol>

No hay conflictos de interés declarado.

Los métodos de medición y simulación presentados en este trabajo permiten exámenes más precisos de la dinámica del plasma temprana y una mejor comprensión de los mecanismos de ionización para el aire y el Cu. Estructuras de alta calidad de plasma se capturan con una resolución temporal de 1 ps y una resolución espacial de 1 m. Esta medida tiene una alta capacidad de repetición también. El procedimiento crítico es alinear el haz muy bien y preparar una superficie de destino con una planitud alta, así como una baja rugosidad. Este enfoque puede aplicarse a otros materiales diana y los distintos parámetros de láser. La única limitación del método shadowgraph bomba-sonda es un número demasiado bajo variación de la densidad de electrones.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del equipo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td></tr><tr><td> Láser </td><td> Spectra-Physics </td><td> FFPS-100F-1K-1P </td></tr><tr><td> ICCD cámara </td><td> Princeton Instruments </td><td> 7467-0028 </td></tr><tr><td> Osciloscopio </td><td> Rigol </td><td> DS1302CA </td></tr><tr><td> Fotodiodo </td><td> Newport </td><td> 818-BB30 </td></tr><tr><td> Fase lineal </td><td> Newport </td><td> 433 </td></tr><tr><td> Marque el indicador de </td><td> Mitutoyo </td><td> ID-C112E </td></tr></tbody></table>

investigación de la evolución de plasma precoz inducida por pulsos láser ultracortos

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

A principios de plasma se genera debido a la irradiación láser de alta intensidad de destino y la ionización material diana posterior. Su dinámica juega un papel importante en la interacción láser-materia, especialmente en el entorno de aire 1-11. La evolución temprana de plasma se ha recogido en shadowgraphy bomba-sonda de 1-3 y 1,4-7 interferometría. Sin embargo, los rangos láser estudiados marcos de tiempo y se aplican los parámetros son limitados. Por ejemplo, los exámenes directos de localizaciones del frente de plasma y las densidades de electrones número dentro de un tiempo de retardo de 100 picosegundos (ps) con respecto al pico del láser de impulsos son todavía muy pocos, especialmente para el pulso ultracorto de una duración de alrededor de 100 femtosegundos (FS) y una baja densidad de potencia alrededor de 10 14 W / cm 2. A principios de plasma generada en estas condiciones sólo se ha capturado recientemente con altas resoluciones espaciales y temporales 12. La estrategia de instalación detallada yprocedimientos de esta medición de alta precisión se ilustra en este documento. El fundamento de la medición es óptico bomba-sonda shadowgraphy: un láser de impulsos ultracortos se divide a un pulso de bomba y un pulso de la sonda, mientras que el tiempo de retardo entre ellos puede ser ajustado cambiando sus longitudes trayectoria del haz. El pulso de bombeo ablaciona el objetivo y genera el plasma temprana, y el impulso de la sonda se propaga a través de la región de plasma y detecta la falta de uniformidad de la densidad de número de electrones. Además, las animaciones se generan utilizando los resultados calculados a partir del modelo de simulación de ref. 12 para ilustrar la formación de plasma y la evolución con una resolución muy alta (0,04 ~ 1 ps). Tanto el método experimental y el método de simulación se puede aplicar a una amplia gama de marcos de tiempo y los parámetros del láser. Estos métodos se pueden utilizar para examinar el plasma generado temprana no sólo a partir de metales, pero también de semiconductores y aislantes.

Un método experimental para examinar la evolución de plasma precoz inducida por pulsos láser ultracortos se describe. Usando este método, las imágenes de alta calidad de plasma a principios se obtienen con altas resoluciones espaciales y temporales. Una novela modelo de integración atomista se utiliza para simular y explicar los mecanismos de plasma temprano.

Investigación de la Evolución de plasma precoz inducida por pulsos láser ultracortos

Se genera un plasma temprano debido a la irradiación del blanco con un láser de alta intensidad y la posterior ionización del material del blanco. Su dinámica desempeña un...

El objetivo de este experimento es examinar la evolución temprana del plasma inducida por pulsos láser ultracortos con alta resolución temporal y espacial. Esto se logra mediante la configuración de un sistema óptico en el que un pulso láser ultracorto se divide en un pulso de bombeo y un pulso sonda. Como segundo paso.El pulso de bombeo y el pulso de sonda están sincronizados, proporcionando el tiempo de retardo cero para el dispositivo de retardo óptico. Luego se preparan la muestra y la platina para lograr una alta planicidad en la superficie superior de la muestra y para hacer que dicha superficie sea paralela al pulso de sonda. A continuación, se realiza la ablación con los puntos focales ligeramente por encima y ligeramente por debajo del objetivo.El pulso de bombeo ablate el objetivo y genera el plasma inicial, mientras que el pulso de propagación atraviesa la región de plasma y detecta la no uniformidad de la densidad de electrones. En última instancia, los resultados muestran la expansión del plasma en tiempos de retardo sucesivos basados en las imágenes de grafía de sombra medidas. También se generan animaciones utilizando los resultados calculados para ilustrar la formación y evolución del plasma con una resolución muy alta.Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de liderazgo Outshot, como el efecto de la posición del punto focal y la evolución temprana del plasma en la ablación láser. La implicación de esta técnica se extiende hacia el desarrollo y uso eficaz de registros ultra cortos porque permite conocer cuánta energía es absorbida por el plasma inicial durante la duración del láser ultra corto, lo cual puede utilizarse para la amplificación del campo de plasma en diversos trabajos de diagnóstico y procesamiento de materiales. El sistema óptico configurado para la medición de sombra mediante bombeo y sonda incluye una lámina de media onda y un polarizador tras la salida del láser para ajustar la energía del pulso láser.Un divisor de haz ubicado tras el polarizador divide el pulso láser en dos pulsos: el pulso de bombeo y el pulso sonda. Cuatro espejos reflectantes y una etapa de traslación manual se utilizan para construir un dispositivo óptico de retardo para el pulso de bombeo. Otros cuatro espejos reflectantes dirigen el pulso de bombeo para que alcance la superficie del objetivo perpendicularmente.Un generador de segundo armónico transforma la longitud de onda del pulso láser de 800 nanómetros a 400 nanómetros. Luego, un separador de armónicos transmite el pulso de 800 nanómetros y refleja el pulso de 400 nanómetros. A continuación, se encuentra un reductor de haz.Otro dispositivo óptico de retardo para el haz sonda. El pulso se construye mediante cuatro espejos reflectantes y un par de lentes focales que ajustan el tamaño y la convergencia del pulso sonda. Un diafragma anular ajusta el área del pulso sonda y asegura que este pase horizontalmente por la superficie del objetivo e intersecte con el pulso de bombeo junto a las lentes objetivas y varios filtros, para generar la imagen de la región de plasma que será recibida por la cámara de dispositivo acoplado cargado intensificado.Finalmente, se conectan la computadora, el láser, la cámara ICCD y su controlador mediante cables BNC o cables USB; se ajusta el tiempo de retardo del controlador de la cámara hasta que esta capture una imagen del pulso sonda. La sincronización efectiva del pulso sonda y la sincronización entre el pulso de bombeo y el pulso sonda de la cámara se realiza mediante un divisor de haz en la intersección del pulso de bombeo y el pulso sonda, y dos fotodiodos reciben ambos pulsos. Estos dos fotodiodos deben estar a la misma distancia respecto al divisor de haz.Luego, se retira el divisor de haz utilizando un osciloscopio para recibir las señales de estos dos fotodiodos. Mueva la etapa de retardo en la trayectoria del haz del pulso de bombeo hasta que los perfiles del pulso de bombeo y del pulso sonda se superpongan entre sí en la pantalla del osciloscopio. Se logra una precisión de 20 picosegundos según la resolución temporal del osciloscopio tras la sincronización.Retire los dos fotodiodos. Ajuste la etapa de retardo en la trayectoria del haz del pulso de bombeo hasta que la región de ruptura en el aire pueda observarse apenas en la pantalla ICCD. El momento en que se puede detectar la formación de la ruptura en el aire en lugar de un fondo uniforme se determina como el tiempo cero de retardo.Una parte fundamental de esta técnica consiste en asegurar que el objetivo no bloquee ninguna porción de la imagen del plasma. Esto puede lograrse preparando la muestra y la platina para obtener una alta planitud en la superficie superior de la muestra y para que dicha superficie superior quede paralela al recorrido de la sonda. Comience la preparación de la platina montando un elevador de laboratorio y dos platinas lineales manuales.En orden, mueva la muestra con tres grados de libertad, utilice un indicador dial del usuario y calzas de alta precisión para lograr una alta planitud de las etapas; la diferencia de altura debe estar entre un micrón por cada 25,4 milímetros de distancia. A continuación, utilice una fresadora para preparar una muestra cortando un trozo cuadrado de una lámina de cobre con un espesor de 0,8 milímetros. Use una máquina pulidora para pulir un lado estrecho de la pieza de cobre hasta que la rugosidad superficial sea inferior a 0,5 micrones.Fije la pieza de cobre en la etapa manual superior con el lado estrecho pulido hacia arriba. Mueva el objetivo mediante una etapa manual mientras monitorea su posición a través de la cámara ICCD, de modo que cualquier inclinación pueda ajustarse insertando SHI de alta precisión debajo del objetivo. Repita este proceso con la otra etapa manual.Finalmente, taladre una docena de orificios en el objetivo mientras varía la posición de la lente focal mediante una etapa manual de alta precisión en un tercio. La ubicación del punto focal corresponde a la posición de la lente focal donde se taladra el orificio más pequeño. La medición real debe realizarse en la oscuridad.Sin embargo, con fines de filmación, se utilizó cierta luz para realizar la ablación. Primero, mueva la lente focal hacia arriba a una distancia de aproximadamente 50 micrones fuera del punto focal. Luego, mueva la etapa de retardo en la trayectoria del haz de impulso del prop con un intervalo de 0,3 milímetros para capturar la imagen.Cada dos picosegundos hasta alcanzar 10 picosegundos, o con un intervalo de tres milímetros para capturar la imagen cada 20 picosegundos hasta alcanzar 480 picosegundos. Repita este proceso varias veces para garantizar la repetibilidad y la precisión. Como paso final, mueva la lente focal hacia abajo a una distancia de aproximadamente 50 micrones del punto focal y capture las imágenes.Nuevamente, se muestran las imágenes de grafos de sombra medidas que resultan de la expansión del plasma de cobre en tiempos de retraso sucesivos. Estas imágenes corresponden a la posición del punto focal ligeramente por encima y ligeramente por debajo de la superficie del blanco. Aquí, se representan gráficamente las posiciones de expansión longitudinal y radial cuando el punto focal está ligeramente por encima y ligeramente por debajo de la superficie del blanco.Las expansiones longitudinales en estos dos casos son significativamente diferentes durante los primeros 100 picosegundos: en el primer caso, el plasma temprano dentro de los primeros 100 picosegundos presenta una estructura de expansión unidimensional compuesta por múltiples capas. En el segundo caso, el plasma temprano tiene una estructura de expansión bidimensional que no cambia mucho dentro de los 100 picosegundos. Sin embargo, las expansiones longitudinales en los siguientes 400 picosegundos y las expansiones radiales son similares. Aquí, se utiliza un modelo de simulación para investigar el mecanismo de la evolución del plasma temprano mediante la densidad electrónica simulada cuando el punto focal está ligeramente por encima de la superficie del blanco.El tiempo cero se define como el momento en que el pico del pulso láser alcanza la superficie del objetivo. Se utiliza el mismo modelo para explorar el caso en que el punto focal está ligeramente por debajo de la superficie del objetivo. Los procesos simulados de evolución temprana del plasma concuerdan bien con los resultados medidos.En ambos casos, se predice también la formación del plasma temprano en un picosegundo mediante el modelo de simulación; en el primer caso, se encuentra que el plasma temprano tiene una región de ruptura del aire y una región de plasma de cobre. La ruptura del aire es causada primero por ionización de multiphotones y luego seguida por ionización en avalancha en el segundo caso. Sin embargo, el punto focal está por debajo de la superficie del blanco y no se forma una región de ruptura del aire separada.En cambio, la ionización del aire ocurre cerca del frente de plasma de cobre y es provocada por ionización por impacto debido a los electrones libres expulsados desde el blanco de cobre tras su desarrollo. Esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo del láser de disparo de arte exploraran la evolución temprana del plasma en el proceso de ablación. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo utilizar la somatografía para medir plasmas.

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Investigación

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Ingeniería

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Medición y Análisis de hidrógeno atómico y molecular diatómico AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, y el TiO Spectra siguiente desglose óptica inducida por láser

El desarrollo de nuevos materiales ablativos y su modelado numérico requiere una extensa investigación experimental. Este protocolo describe los procedimientos para la caracterización de la respuesta del material en flujos de plasma, siendo las técnicas principales métodos no intrusivos para rastrear la recesión del material junto con la química en la capa límite reactiva mediante espectroscopia de emisión.

Investigación capa de emisión espectroscópica de límites durante el ablativo de Ensayo de Materiales en Plasmatron

Se creó una configuración experimental para el chorro de plasma de frecuencia kHz operado con helio. La configuración incluye una jaula para la fuente de alimentación de plasma y el chorro y un reactor construido internamente para monitorear las especies reactivas inducidas por plasma sin la interferencia de la atmósfera ambiente.

Una instalación de plasma a presión atmosférica para investigar la formación de especies reactivas

Presentamos un protocolo para crear una película en tiempo real de un paquete de ondas rotacionales moleculares utilizando una configuración de imágenes de explosión de Coulomb de alta resolución.

Direct Imaging del impulsada por el láser ultrarrápido Molecular Rotación

Este artículo describe un reactor de microondas que fluye que se utiliza para conducir la química eficiente del no-equilibrio para la aplicación de la conversión / activación de moléculas estables tales como CO 2 , N 2 y CH 4 . El objetivo del procedimiento descrito aquí es medir la temperatura in situ del gas y la conversión de gas.

Plasma de microondas sin equilibrio para una química eficiente a altas temperaturas

Este protocolo describe los pasos para realizar y analizar experimentos de bomba-probe combinando un unidad láser de femtosegundo con un láser de electrones libres para estudiar reacciones fotoquímicas ultrarrápidas en moléculas en fase gaseosa.

Un protocolo Experimental de femtosegundo NIR/UV - XUV bomba sonda experimentos con láseres de electrones libres

Presentamos un protocolo de sondaje ultrarrápidos coherencias vibracionales en poliatómico cationes radicales que resultan de la disociación molecular.

Medición de coherencias vibracionales ultrarrápidos en cationes radicales poliatómico con campo de fuerte ionización adiabático

Se presenta un protocolo para la irradiación automatizada de láminas de oro delgadas con pulsos láser de alta intensidad. El protocolo incluye una descripción paso a paso del proceso de fabricación de objetivos de micromecanizado y una guía detallada de cómo se llevan los objetivos al enfoque del láser a una velocidad de 0,2 Hz.

Entrega automatizada de objetivos microfabricados para experimentos de irradiación láser intensa

El objetivo principal de este trabajo es facilitar a los grupos de investigación que no están familiarizados con las sondas de Langmuir y las sondas emisivas su uso como diagnóstico de plasma, especialmente cerca de los límites del plasma. Para ello, demostramos cómo construir las sondas a partir de materiales y suministros fácilmente disponibles.

Construcción de sondas Langmuir y sondas emisivas para mediciones de potencial de plasma en plasmas de baja presión y baja temperatura

El método de punción termoplasmónica integra microscopía confocal, pinzas ópticas y nanopartículas de oro para estudiar las respuestas de las proteínas durante la reparación de la membrana plasmática en células y vesículas unilamelares gigantes. La técnica permite la punción rápida y localizada de la membrana, lo que permite la identificación de proteínas clave y sus funciones en la intrincada maquinaria de reparación de la membrana plasmática.

Un enfoque termoplasmónico para investigar la reparación de la membrana plasmática en células vivas y membranas modelo

Aprende a investigar la evolución temprana del plasma inducida por pulsos láser ultracortos mediante técnicas de imagen de alta resolución temporal y espacial. Este método avanza el diagnóstico en física de plasma.

Investigación de la Evolución de plasma precoz inducida por pulsos láser ultracortos

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