Name: Erken Plazma Evrim Araştırılması ultrashort Lazer Bakliyat Bağlı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-07-02T08:02:00.000+00:00
Duration: 11 min 20 s
Description: Keşfedin ultrashort lazer darbeleriyle erken plazma evrimini yüksek zamansal ve uzaysal çözünürlükte incelemeyi. Gölge grafik görüntüleme ve senkronize pompa-probe tekniği kullanılarak plazma dinamikleri görselleştirilir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Yazarlar minnetle Ulusal Bilim Vakfı (: CMMI-0.653.578, CBET-0.853.890 Hibe Hayır) tarafından bu çalışma için sağlanan mali destek dolayı teşekkür etmek istiyoruz.

1. Optik Sistem Kurulumu (Şekil 1) <ol><li> Bir yarım dalga plakası ve lazer atış enerjisi ayarlamak için lazer çıkışı izleyen bir polarize ayarlayın. </li><li> Pompa nabız ve prob darbe: iki pulse lazer darbe bölmek için polarize sonra bir demeti splitter kurun. </li><li> Pompa darbe için bir optik gecikme aracı inşa etmek için dört yansıtan aynalar ve manuel translasyonel sahne kullanın. </li><li> Dikey hedef yüzey ulaşmak için pompa darbe rehberlik başka dört yansıtan ayna kullanın. </li><li> 800 nm ile 400 nm dalga boyunda lazer sinyali dönüştürmek için ikinci bir harmonik üreteci (SHG) ayarlayın. </li><li> 800-nm darbe iletimi ve 400 nm darbe yansıtmak için harmonik bir ayırıcı kullanılır. </li><li> Bir kiriş azaltıcı ve prob puls büyüklüğü ve konverjans ayarlamak için fokal lensler bir çift ayarlayın. </li><li> Prob darbe gibi Adım 1.3 &#39;de belirtilen başka bir optik gecikme aracı, ayarlayın. </li><li> Alanında ayarlamak için bir İris halkası kullanınprob nabız ve prob darbe yatay hedef yüzey geçmek ve pompa darbe ile kesişir emin olun. </li><li> Yoğun şarj kuplajlı cihaz (ICCD) kamera tarafından alınacak plazma bölgenin görüntü oluşturmak için iki objektif lens ve çeşitli filtreler ayarlama. </li><li> Bilgisayar, lazer, ICCD kamera ve BNC kablo veya USB kablosu kullanarak denetleyici bağlayın. </li><li> Kamera prob darbe bir görüntü yakalar kadar kamera kontrol gecikme süresini ayarlayın. Böylece, prob nabız ve kamera eşitlenir. </li></ol> 2. Pompa-probe Senkronizasyon <ol><li> Pompa nabız ve prob darbe kesiştiği bir ışın ayırıcı yerleştirin ve bu iki darbe almak için iki fotodiyotlar kurmak. Bu iki fotodiyotlar uzak demeti splitter bir aynı mesafede olmalıdır. </li><li> Bu iki fotodiyotlara sinyalleri almak için bir osiloskop kullanın ve pro kadar pompa darbe ışın yolu üzerindeki gecikme sahne hareketPompa nabız ve prob darbe dosyaları osiloskop ekranından birbirleri ile örtüşmektedir. 20 ps bir doğruluk osiloskop temporal çözünürlük sayesinde elde edilir. </li><li> Demeti splitter ve gibi Adım 2.1 &#39;de belirtilen iki fotodiyotlar çıkarın. </li><li> Hava dökümü bölgede sadece ICCD ekranda görülebiliyor kadar pompa darbe ışın yolu üzerindeki gecikme sahne ayarlayın. Hava arıza oluşumu düzgün bir arka plan yerine tespit edilebilir gecikme zamanı sıfır olarak belirlenmiştir. </li></ol> 3. Numune ve Sahne Hazırlama <ol><li> Özgürlük üç derece ile örnek hareket için bir laboratuar-jack ve iki doğrusal kılavuzu aşamada ayarlayın. </li><li> Aşamalarında yüksek bir düzlük elde etmek için bir kadran göstergesi ve yüksek hassasiyetli levhaları kullanın. Yükseklik farkı 25.4 mm&#39;lik bir mesafe başına 1 mikron arasında olmalıdır. </li><li> Bir freze ile 0.8 mm kalınlığında bir bakır levha dışında bir kare parçası (30 mm x 30 mm) Cutmakine. </li><li> Yüzey pürüzlülüğü altında 0,5 mikron kadar Cu parçasının dar tarafı (30 mm x 0,8 mm) parlatın. </li><li> Cilalı dar yüzü ile üst manuel sahnede Cu parça Fix. </li><li> Herhangi bir eğim hedefin altında yüksek hassasiyet şim ekleyerek ayarlanabilmektedir böyle ICCD kamera ile konumunu izlemek ise Adım 3.1) da belirttiğim gibi tek elle aşama hedef taşıyın. </li><li> Diğer manuel sahne ile Adım 3.6 tekrarlayın. </li><li> Üçüncü bir yüksek doğruluk manuel aşama odak lens pozisyonu değişir iken hedef delik bir düzine delin. Odak noktası konumu küçük delik delinmiştir edilir merceğin odak konumuna karşılık gelir. </li></ol> 4. Ablasyon ve Ölçme <ol><li> Kadar uzakta odak noktasından yaklaşık 50 um bir mesafe odaklı lens taşıyın. </li><li> Ya, 10 ps kadar görüntü her 2 ps yakalamak için 0,3 mm ara ile prob darbe ışın yolu üzerindeki gecikme sahne taşıyın480 ps kadar görüntü her 20 ps yakalamak için 3 mm ara ile. </li><li> Tekrarlanabilirlik ve doğruluk için birkaç kez Adım 4.2 tekrarlayın. </li><li> Uzaklıkta odak noktasından yaklaşık 50 mikron mesafeye odak lensi aşağı taşıma ve Adım 4.3 tekrarlayın. </li></ol> 5.. Temsilcisi Sonuçlar Ölçülen shadowgraph görüntü şekil gösterilmektedir. 2 ve Şek. 3, sırasıyla, hafif hedef yüzey üstünde ve altında odak noktası için. Longitudinal ve radyal genişleme pozisyonları Şekil çizilir. 4 ve Şek. 5.. İlk 100 PS, bu durumda iki uzunlamasına açılımlar önemli ölçüde farklı olan, ancak aşağıdaki 400 PS ve radyal açılımlar kendi uzunlamasına açılımlar benzerdir. İlk durumda, 100 PS içinde erken plazma birden fazla katmandan oluşan tek boyutlu bir genişletme bir yapıya sahiptir. İkinci durumda, erken pl içinasma 100 ps içinde çok fazla değişmez iki boyutlu bir genişleme yapısı vardır. Simülasyon modeli 12 erken plazma evrim mekanizması araştırmak için kullanılır. Zaman sıfır lazer darbeli pik hedef yüzey ulaştığı zaman olarak tanımlanmaktadır. Şekil olarak simüle erken plazma gelişim süreçleri, bu iki olgunun her iki ölçüm sonuçları ile de katılıyorum. 6 ve Şek. Sırasıyla, 7,. 1 PS içinde erken plazma oluşumunu da simülasyon modeli kullanılarak ilk durum için öngörülen ve Şek. 8. Erken bir hava plazma dökümü bölge ve bir Cu plazma bölgeye sahip olduğu tespit edilmektedir. Hava dökümü ilk multi-foton iyonizasyon neden ve sonra çığ iyonizasyon takip eder. İkinci durumda, bununla birlikte, odak noktasının altında hedef yüzey ve ayrı bir hava dökümü bölgesi oluşturulur. Bunun yerine, hava iyonlaşma Cu pla yakın oluşursma ön ve Cu hedef salınan serbest elektron etkisi nedeniyle iyonizasyon neden olur. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig1.jpg" /> Şekil 1. Pompa-sonda shadowgraph ölçümü şematik. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig2.jpg" /> Biraz yüzey üzerinde odak noktasına sahip ardışık gecikme süreleri de Şekil 2. Cu plazma genişlemesi. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/4033/4033fig3.jpg" /> Biraz yüzeyin altında odak noktasına sahip ardışık gecikme süreleri de Şekil 3. Cu plazma genişlemesi. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. &lt;img alt = &quot;Şekil 4&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/4033/4033fig4.jpg&quot; /&gt; Şekil 4. Plazma uzunlamasına ve hafif yüzey üzerinde odak noktasına sahip ardışık gecikme zamanlarda radyal genleşme pozisyonları. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/4033/4033fig5.jpg" /> Şekil 5. Biraz yüzeyin altında odak noktasına sahip ardışık gecikme zamanlarda Plazma boyuna ve radyal genişleme pozisyonları. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. Şekil 6. Biraz yüzeyinden odak noktasına sahip 70 ps bir gecikme süresi içinde ölçülen ve hesaplanan plazma genişleme Animasyon. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 </sup&gt; W / cm 2; hedef: Cu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie6.avi" target="_blank">animasyonu görmek için buraya tıklayın</a> . Şekil 7. Biraz yüzeyin altında odak noktasına sahip 70 ps bir gecikme süresi içinde ölçülen ve hesaplanan plazma genişleme Animasyon. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef: Cu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie7.avi" target="_blank">animasyonu görmek için buraya tıklayın</a> . Şekil 8. Biraz yüzeyinden odak noktasına sahip 1 ps bir gecikme süresi içinde ölçülen ve hesaplanan plazma genişleme Animasyon. Lazer dalga boyu: 800 nm; darbe süresi: 100 fs; güç yoğunluğu: 4.2 × 10 14 W / cm 2; hedef:. Cu <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4033/4033movie8.avi" target="_blank">animasyonu görmek için buraya tıklayın &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>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu yazıda sunulan ölçüm ve simülasyon yöntemleri erken plazma dinamikleri ve hava ve hem Cu için iyonlaşma mekanizmaların daha iyi anlaşılması daha doğru sınavları etkinleştirin. Yüksek kalitede plazma yapılar 1 ps ve 1 mikron mekansal çözünürlükte bir zamansal çözünürlüğe sahip yakalanır. Bu ölçüm çok yüksek bir tekrarlanabilirlik sahiptir. Kritik prosedürü çok iyi ışını hizalamak ve yüksek bir düzlemsellik gibi bir düşük pürüzlülüğü sahip bir hedef yüzey hazırlamaktır. Bu yaklaşım, diğer hedef malzeme ve çeşitli parametreleri laser uygulanabilir. Pompa-sonda shadowgraph yöntemin tek sınırlaması çok düşük bir elektron sayı yoğunluğu çeşididir.

<table border="1"><tbody><tr><td> Ekipman Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td></tr><tr><td> Lazer </td><td> Spectra-Fizik </td><td> SPTF-100F-1K-1P </td></tr><tr><td> ICCD Kamera </td><td> Princeton Aletleri </td><td> 7467-0028 </td></tr><tr><td> Osiloskop </td><td> Rigol </td><td> DS1302CA </td></tr><tr><td> Fotodiyot </td><td> Newport </td><td> 818-BB30 </td></tr><tr><td> Doğrusal sahne </td><td> Newport </td><td> 433 </td></tr><tr><td> Göstergesi Dial </td><td> Mitutoyo </td><td> ID-C112E </td></tr></tbody></table>

erken plazma evrim araştırılması ultrashort lazer bakliyat bağlı

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Erken plazma hedef yüksek yoğunluklu lazer ışını ve daha sonra hedef malzeme iyonizasyon sayesinde oluşturulmaktadır. Onun dinamikleri, özellikle hava ortamında 1-11 yılında, lazer-malzeme etkileşim önemli bir rol oynar. Erken plazma evrim pompa-sonda shadowgraphy 1-3 ve interferometri 1,4-7 aracılığıyla esir olmuştur. Bununla birlikte, çalışma zaman dilimleri ile uygulanan laser parametre aralıklarını sınırlıdır. Örneğin, lazer darbeli zirve ile ilgili olarak 100 pikosaniye (PS) bir gecikme süresinden sonra plazma önünde yer numarası ve elektron yoğunluğu doğrudan incelemeler, özellikle 100 femtosecond etrafında bir süre ultrashort puls (FS) için, yine çok azdır ve 10 14 W / cm 2 civarında düşük güç yoğunluğu. Bu koşullar altında elde Erken plazma sadece yüksek zamansal ve mekansal çözünürlüklerde 12 ile son zamanlarda esir olmuştur. Ayrıntılı kurulum stratejisi veBu yüksek hassasiyetli ölçüm prosedürler bu yazıda tarif edilecektir. Ölçüm mantığı optik pompa-sonda shadowgraphy şudur: aralarındaki gecikme zamanı kendi ışın yolu uzunlukları değiştirilerek ayarlanabilir iken bir ultrashort lazer darbe, bir pompa nabız ve bir sonda darbe bölünür. Pompa darbe hedef ablates ve erken plazma oluşturur ve prob darbe plazma bölge üzerinden yayılırlar ve elektron sayı yoğunluğu olmayan tekdüzelik algılar. Ayrıca, animasyonlar Ref simülasyon modeli hesaplanan sonuçlar kullanılarak üretilir. 12 çok yüksek bir çözünürlük (0.04 ~ 1 ps) ile plazma oluşumu ve evrimi göstermek için. Deney yöntemi ve simülasyon yöntem hem zaman dilimleri ve lazer parametreleri, geniş bir aralık uygulanabilir. Bu yöntemler, metallerden, fakat, aynı zamanda yarı iletken ve izolatörleri den sadece oluşturulan erken plazma incelemek için kullanılabilir.

Ultrashort lazer darbeleri ile tetiklenen erken plazma evrimini incelemek için deneysel bir yöntem tarif edilmiştir. Bu yöntemi kullanarak, erken plazma yüksek kaliteli görüntüler yüksek zamansal ve mekansal çözünürlüklerde elde edilir. Bir romanı entegre atomistik modelin erken plazma mekanizmaları taklit ve açıklamak için kullanılır.

Erken Plazma Evrim Araştırılması ultrashort Lazer Bakliyat Bağlı

Hedefin yüksek yoğunluklu lazer ışınlaması ve ardından gelen hedef materyali iyonizasyonu sonucunda erken plazma oluşur. Bunun dinamiği ... oynar.

Bu deneyin amacı, ultra kısa lazer darbelerinin indüklediği erken plazma evrimini yüksek zamansal ve mekansal çözünürlüklerle incelemektir. Bu, bir ultra kısa lazer darbesinin pompalama darbesi ve prob darbesine ayrıldığı bir optik sistem kurularak gerçekleştirilir. İkinci bir adım olarak.Pompa darbesi ve prob darbesi senkronize edilerek optik geciktirme cihazı için sıfır gecikme süresi sağlanır. Ardından, numune üst yüzeyinde yüksek düzlük elde etmek ve numune üst yüzeyini prob darbesine paralel hale getirmek için numune ve tabla hazırlanır. Sonrasında, odak noktaları hedefin hafifçe üzerinde ve altında olacak şekilde ablasyon gerçekleştirilir.Pompa darbesi hedefi ablate ederek erken plazmayı oluştururken, prob darbesi plazma bölgesi boyunca ilerler ve elektron sayı yoğunluğundaki heterojenliği tespit eder. Sonuçlar, ölçülen gölgegrafik görüntülerine dayanarak, ardışık gecikme sürelerindeki plazma genişlemesini göstermektedir. Plazma oluşumunu ve evrimini çok yüksek çözünürlükte örneklendirmek için hesaplanan sonuçlar kullanılarak animasyonlar da oluşturulmuştur.Bu yöntem, odak noktası konumunun ve erken plazma evriminin lazer ablasyonu üzerindeki etkisi gibi, Outshot öncü alanıyla ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin etkisi, ultra kısa öncülerin geliştirilmesine ve etkili kullanımına kadar uzanmaktadır; çünkü bu yöntem, ultra lazer süresi boyunca erken plazma tarafından ne kadar enerji absorbe edildiğini gösterir ve bu bilgi, çeşitli teşhisler ile malzeme işleme çalışmaları için plazma alanının amplifikasyonu amacıyla kullanılabilir. Pompa-prob ve gölgegrafi ölçümü için kurulan optik sistem, lazer darbe enerjisini ayarlamak amacıyla lazer çıkışını takip eden bir yarım dalga plakası ve bir polarizatöre sahiptir.Polarizörden sonra gelen bir ışın ayırıcı, lazer darbesini pompa darbesi ve prob darbesi olmak üzere iki darbeye ayırır. Pompa darbesi için bir optik geciktirme düzeneği oluşturmak amacıyla dört adet yansıtıcı ayna ve manuel bir öteleme tablası kullanılır. Diğer dört yansıtıcı ayna ise pompa darbesinin hedef yüzeye dikey olarak ulaşmasını sağlar.Bir ikinci harmonik üreteci, lazer darbesi dalga boyunu 800 nanometreden 400 nanometreye dönüştürür. Ardından bir harmonik ayırıcı, 800 nanometre darbesini iletir ve 400 nanometre darbesini yansıtır. Sırada bir ışın daraltıcı yer alır.Prob için başka bir optik geciktirme cihazı. Atım, dört yansıtıcı ayna kullanılarak oluşturulur ve bir çift odaklama lensi prob atımının boyutunu ve yakınsaklığını ayarlar. Bir iris halkası prob atımının alanını ayarlar ve prob atımının hedef yüzeyden yatay olarak geçmesini ve objektif lenslerin yanında pompa atımıyla kesişmesini sağlayarak, yoğunlaştırılmış şarj bağlı cihaz (ICCD) kamerası tarafından alınacak plazma bölgesi görüntüsünü oluşturmak için çeşitli filtreler kullanılır.Son olarak; bilgisayar, lazer, ICCD kamera ve kontrol cihazı BNC veya USB kabloları kullanılarak birbirine bağlanır, kamera probun görüntüsünü yakalayana kadar kamera kontrol cihazının gecikme süresi ayarlanır. Prob darbesi ile kamera pompa-prob senkronizasyonunu etkili bir şekilde eşitlemek için, pompa darbesi ile prob darbesinin kesiştiği noktada bir ışın ayırıcı kullanılır ve iki fotodiyot bu iki darbeyi alır. Bu iki fotodiyot, ışın ayırıcıdan aynı mesafede olmalıdır.Ardından, bu iki fotodiyodun sinyallerini almak için osiloskop kullanılarak ışın ayırıcı çıkarılır. Pompa darbesi ve prob darbesinin profilleri osiloskop ekranında birbiriyle örtüşene kadar pompa darbesi ışın yolu üzerindeki geciktirme tablası hareket ettirilir. Senkronizasyonu takiben, osiloskobun zamansal çözünürlüğü sayesinde 20 picoseconds hassasiyet elde edilir.İki fotodiyotu çıkarın. Hava kırılması bölgesinin ICCD ekranında sadece seçilebileceği noktaya kadar pompa darbe ışını yolundaki gecikme kademesini ayarlayın. Hava kırılması oluşumunun üniform bir arka plan yerine tespit edilebildiği an, sıfır gecikme süresi olarak belirlenir.Bu tekniğin kritik bir parçası, hedefin plazma görüntüsünün herhangi bir kısmını engellemediğinden emin olmaktır. Bu, numune üst yüzeyinde yüksek bir düzlük elde etmek ve numune üst yüzeyini prob geçişiyle paralel hale getirmek için numunenin ve sahnenin hazırlanmasıyla sağlanabilir. Sahne hazırlığına, bir laboratuvar krikosu ve iki manuel lineer sahnenin kurulumu ile başlayın.Sırasıyla, numuneyi üç serbestlik dereceli taşıyıcı, kullanıcı komparatörü ve yüksek hassasiyetli şimler ile hareket ettirin. Kademelerin yüksek düzlemselliğini sağlamak için, yükseklik farkı 25,4 milimetre başına bir mikron arasında olmalıdır. Ardından, bir freze makinesi kullanarak 0,8 milimetre kalınlığındaki bir bakır levhadan kare bir parça keserek numuneyi hazırlayın. Bakır parçanın dar bir kenarını, yüzey pürüzlülüğü 0,5 mikronun altına düşene kadar bir parlatma makinesi ile cilalayın.Bakır parçayı, cilalanmış dar tarafı yukarı bakacak şekilde üst manuel sahneye sabitleyin. Hedefin konumunu ICCD kamera aracılığıyla izleyerek, hedef altına yüksek hassasiyetli SHI'lar yerleştirilerek herhangi bir eğim ayarlanabilecek şekilde hedefi bir manuel sahne ile hareket ettirin. Bu işlemi diğer manuel sahne ile tekrarlayın.Son olarak, odaklama lensinin konumunu üçüncü bir yüksek hassasiyetli manuel tabla ile değiştirerek hedef üzerinde bir düzine delik açın. Odak noktası konumu, en küçük deliğin açıldığı odaklama lensi konumuna karşılık gelir. Gerçek ölçüm karanlıkta yapılmalıdır.Ancak, görüntüleme amaçlı olarak, ablasyon işlemini gerçekleştirmek için bir miktar ışık kullanılmıştır. Öncelikle, odak lensini odak noktasından yaklaşık 50 mikron uzaklığa kadar yukarı taşıyın. Ardından, görüntüyü yakalamak için prop pulse ışın yolu üzerindeki geciktirme sahnesini 0,3 milimetrelik aralıklarla hareket ettirin.10 pikosaniyeye ulaşana kadar her iki pikosaniyede bir veya 480 pikosaniyeye ulaşana kadar her 20 pikosaniyede bir görüntü yakalamak için üç milimetrelik aralıklarla işlem yapın. Tekrarlanabilirlik ve doğruluk için bu işlemi birkaç kez tekrarlayın. Son adım olarak, odak lensini odak noktasından yaklaşık 50 mikron uzaklığa indirin ve görüntüleri yakalayın.Ardışık gecikme sürelerinde bakır plazma genişlemesi sonucu elde edilen ölçülen gölge grafiği görüntüleri tekrar gösterilmiştir. Bu görüntüler, odak noktasının hedef yüzeyinin hafifçe üzerinde ve hafifçe altında olduğu durumlara karşılık gelmektedir. Burada, odak noktasının hedef yüzeyinin hafifçe üzerinde ve hafifçe altında olduğu durumlar için boylamsal ve radyal genişleme konumları grafiğe dökülmüştür.Bu iki durumda boylamsal genişlemeler ilk 100 pikosaniyede önemli ölçüde farklılık göstermektedir; birinci durum için, ilk 100 pikosaniye içindeki erken plazma, çoklu katmanlardan oluşan tek boyutlu bir genişleme yapısına sahiptir. İkinci durum için ise erken plazma, 100 pikosaniye boyunca çok fazla değişmeyen iki boyutlu bir genişleme yapısına sahiptir. Bununla birlikte, sonraki 400 pikosaniyedeki boylamsal genişlemeler ve radyal genişlemeler benzerdir. Burada, odak noktasının hedef yüzeyinin hafifçe üzerinde olduğu durumda, simüle edilen elektron yoğunluğu üzerinden erken plazma evrim mekanizmasını incelemek için bir simülasyon modeli kullanılmıştır.Sıfır zamanı, lazer darbesi zirvesinin hedef yüzeye ulaştığı an olarak tanımlanır. Odak noktasının hedef yüzeyinin biraz altında olduğu durumları incelemek için aynı model kullanılmıştır. Simüle edilen erken plazma evrim süreçleri, ölçülen sonuçlarla iyi bir uyum göstermektedir.Her iki durumda da, simülasyon modeli kullanılarak ilk durum için bir pikosaniye içinde erken plazma oluşumu öngörülmektedir; erken plazmanın bir hava kırılma bölgesine ve bir bakır plazma bölgesine sahip olduğu tespit edilmiştir. İkinci durum için hava kırılması önce çok fotonlu iyonizasyon nedeniyle gerçekleşmiş, ardından bunu çığ iyonizasyonu izlemiştir. Ancak, odak noktası hedef yüzeyinin altındadır ve ayrı bir hava kırılma bölgesi oluşmamıştır.Bunun yerine, hava iyonizasyonu bakır plazma cephesinin yakınında meydana gelir ve bakır hedeften saçılan serbest elektronların neden olduğu çarpışma iyonizasyonu sonucunda oluşur. Bu teknik, kısa darbeli lazer alanındaki araştırmacıların ablasyon sürecindeki erken plazma evrimini incelemelerinin yolunu açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, plazmaları ölçmek için shadowgraph yönteminin nasıl kullanılacağına dair iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

investigation-early-plasma-evolution-induced-ultrashort-laser

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Toprak simulants üzerinde KIBS algılama yetenekleri darbe enerjileri ve zamanlama parametreleri bir dizi kullanılarak test edildi. Kalibrasyon eğrileri farklı parametreler için algılama sınırları ve karşı duyarlılıklarını araştırmak için kullanıldı. Genellikle, sonuçlar alt nabız enerjileri ve non-kapılı algılama kullanarak algılama yeteneklerinde önemli bir azalma olmadığını gösterdi.

Toprak benzerleri kullanılarak Darbe Enerjileri ve Zamanlama Parametreleri Lazer kaynaklı Dağılımı Spektroskopisi Sonuçlarının Bağımlılığı

Zaman çözülmesi atomik ve moleküler Diatomik türler LIBS kullanılarak ölçülür. Spektrumlar Nd optik arıza plazmanın nesil sonra çeşitli zaman gecikmeleri toplanır: YAG lazer ışını ve elektron yoğunluğu ve sıcaklık anlaması için analiz edilir.

Ölçme ve Atomik Hidrojen ve iki atomlu moleküler AIO, C Analizi<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, ve TiO Spectra takiben lazer kaynaklı Optik Dağılımı

Yeni ablatif materyallerin geliştirilmesi ve sayısal modellemesi kapsamlı deneysel araştırmalar gerektirir. Bu protokol, emisyon spektroskopisi ile reaktif sınır tabakasındaki kimya ile birlikte malzeme durgunluğunu izlemek için müdahaleci olmayan yöntemler olan temel teknikler ile plazma akışlarında malzeme tepki karakterizasyonu için prosedürleri tanımlar.

Plazmatronun ablatif Malzeme Test sırasında Emisyon Spektroskopik Sınır Tabaka İncelenmesi

Helyumla çalışan kHz frekanslı plazma jeti için bir deney düzeneği oluşturuldu. Kurulum, plazma güç kaynağı ve jet için bir kafes ve ortam atmosferinin müdahalesi olmadan plazma kaynaklı reaktif türleri izlemek için şirket içi yerleşik bir reaktör içerir.

Bir Atmosfer Basıncı Plazma Kurulum Reaktif Türler Oluşumu Araştırma

Yüksek çözünürlüklü bir Coulomb patlama görüntüleme kurulumu kullanarak bir moleküler dönme dalga paketinin gerçek zamanlı bir filmini oluşturmak için bir protokol sunuyoruz.

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

Bu makale, CO 2 , N 2 ve CH 4 gibi kararlı moleküllerin dönüştürülmesi / etkinleştirilmesi için etkin olmayan denge kimyası oluşturmak için kullanılan akıcı bir mikrodalga reaktörü anlatıyor. Burada açıklanan prosedürün amacı, yerinde gaz sıcaklığı ve gaz dönüşümünü ölçmektir.

Verimli Yüksek Sıcaklık Kimyası İçin Denge Dışı Mikrodalga Plazma

Bu iletişim kuralı gerçekleştirmek ve gaz fazlı molekülleri ultrafast fotokimyasal reaksiyonlar çalışma için femtosecond optik lazer serbest elektron lazer ile birleştirerek pompa-sonda deneyler analiz anahtar adımları açıklar.

Bir deneysel protokol için Femtosecond NIR/UV-serbest elektron lazerler ile XUV pompa-sonda deneyler

Biz moleküler ayrışma sonucu polyatomic radikal katyonlar ultrafast titreşim coherences problama için bir iletişim kuralı mevcut.

Polyatomic radikal katyonlar güçlü alanlı adyabatik iyonlaşma ile Ultrafast titreşim Coherences ölçümü

Yüksek yoğunluklu lazer darbeleri ile ince altın folyo otomatik ışınlama için bir protokol sunulmaktadır. Protokol, mikroişleme hedef üretim sürecinin adım adım tanımını ve hedeflerin lazerin odak noktasının 0,2 Hz hızında nasıl sunulduğuna yönelik ayrıntılı bir kılavuz içerir.

Yoğun Lazer Işınlama Deneyleri için Mikrofabrikasi Hedeflerin Otomatik Teslimi

Bu çalışmanın temel amacı, Langmuir problarına ve yayıcı problara aşina olmayan araştırma gruplarının, özellikle plazma sınırlarının yakınında, bunları plazma teşhisi olarak kullanmalarını kolaylaştırmaktır. Bunu, probların hazır malzeme ve malzemelerden nasıl oluşturulacağını göstererek yapıyoruz.

Düşük Basınçlı, Düşük Sıcaklıklı Plazmalarda Plazma Potansiyeli Ölçümleri için Langmuir Probları ve Yayıcı Problar Oluşturma

Termoplazmonik delme yöntemi, hücrelerde ve dev unilameller veziküllerde plazma membran onarımı sırasında protein tepkilerini incelemek için konfokal mikroskopi, optik cımbız ve altın nanopartikülleri entegre eder. Teknik, hızlı ve lokalize membran delinmesini mümkün kılarak, anahtar proteinlerin ve bunların karmaşık plazma membran onarım mekanizmasındaki fonksiyonel rollerinin tanımlanmasına izin verir.

Canlı Hücrelerde ve Model Membranlarda Plazma Membran Onarımını Araştırmak İçin Termoplazmonik Bir Yaklaşım

Keşfedin ultrashort lazer darbeleriyle erken plazma evrimini yüksek zamansal ve uzaysal çözünürlükte incelemeyi. Gölge grafik görüntüleme ve senkronize pompa-probe tekniği kullanılarak plazma dinamikleri görselleştirilir.

Erken Plazma Evrim Araştırılması ultrashort Lazer Bakliyat Bağlı

Daha fazla video keşfet