“Young Scientist”
.
#3 (137)
.
January 2017
13
Physics
руются
электроны, многозарядные ионы, нейтроны, излу-
чения в широком диапазоне спектра. Однако спектры ядер
атомов различных элементов слабо изучены. Исследования
спектров ядер атомов особенно легких элементов в зависи-
мости от плотности мощности излучения лазера и состава
мишени, представляют значительный интерес для пони-
мания физики формирования их спектров и создания ла-
зеров на многозарядных переходах, нелинейно оптических
сред. Кроме того, потребность в эффективном источнике
многозарядных ионов и ядер значительно возросла из-за
интенсивного развития экспериментальных работ по про-
грамме тяжелоионного инерциального синтеза.
Для регистрации и исследования спектра ядер Ве был
использован твердотельный неодимовый лазер, работа-
ющий в моноимпульсном режиме. Лазер имел следующие
параметры: E
max
=5,0 Дж, t
дл..иим.
= 50 нс,
λ
=1,06 мкм,
q=10
9
¸10
12
Вт/см
2
, ~a=18
0
относительно
нормали ми-
шени, когда работал в однолучевом режиме. С помощью
эксперимента получены экспериментальные данные
о спектрах ядер атома Ве в зависимости от параметров
излучения лазера и атомной массы мишени. Был уста-
новлен ряд особенностей формирования спектра ядер Ве
в исследуемом интервале параметров излучения лазера
и атомной массы мишени.
Известно, что регистрация и идентификация масс-
зарядовых спектров лазерной плазмы способствуют опре-
делению интенсивности (количества), длительности, ско-
рости, массы, кратности заряда, энергетического спектра
как многозарядных ионов,
так и ядер полностью ионизо-
ванных атомов твердых тел. Экспериментально получен
пакет масс-зарядовых спектров ядер
Ве
(а также и мно-
гозарядных ионов) в широком интервале плотности мощ-
ности излучения лазера и атомной массы мишени.
Идентификация полученных масс-зарядовых спек-
тров по массам и кратностям заряда позволила выя-
вить, начиная с определенной плотности мощности излу-
чения лазера, наряду со спектрами многозарядных ионов
и спектры ядер Ве
4+
лазерной плазмы. На рис. 1 приве-
дены типичные масс-зарядовые
спектры многозарядных
ионов и ядер Ве, полученных с использованием лазер-
но-ионизационной масс-спектрометрии при q =10
11
Вт/
см
2
для Ве. Здесь отчетливо наблюдаются многозарядные
ионы Ве
1+
- Ве
3+
лазерной плазмы, а также пучки ядер
Ве
4+
. Экспериментальные результаты достаточно хорошо
согласуются с расчетными данными. Время пролета мно-
гозарядных ионов, расположенных на масс-зарядовым
спектре, обратно пропорционально
Z
.
Например, при энергии однозарядного иона Ве, равной
440 эВ, время пролета ионов с Z=1–4 равно 13,6; 9,5;
7,9; 6,8 мксек соответственно. Длительности ионного
и ядерного пакетов Ве
1+
и Ве
4+
равны 0,5 и 0,3 мксек со-
ответственно.
Характерно то, что распределения интенсивности мно-
гозарядных ионов
Ве
подчиняются определенной законо-
мерности, когда они образованы однолучевым излучением
лазера.
Таким образом, исследованием масс-зарядовых спек-
тров многозарядных ионов и ядер атома Ве в интервале
плотности мощности излучения лазера q =10
9
¸10
12
Вт/
см
2
установлено формирование
зарядового спектра ядер
Ве
4+
лазерной плазмы. Был установлен ряд особенностей
в формировании спектра ядер атома Ве, который значи-
тельно зависит от плотности мощности излучения лазера
и атомной массы мишени.
Изучение масс-зарядовых спектров многозарядных
ионов и ядер атома
Ве
, полученных в зависимости от
плотности мощности излучения лазера, показало,
что не
только многозарядные ионы, но и пучки ядер и их форми-
рование значительно зависят от плотности мощности из-
лучения лазера. При этом увеличение плотности мощ-
ности излучения лазера приводит не только к росту
кратности заряда высокозарядных ионов, энергетиче-
ского диапазона, интенсивности (количества) ионов, но
и к формированию спектра ядер атомов элемента. Сле-
довательно, рост
q
лазера последовательно приводит
к образованию и формированию от однозарядного иона
до
пучка ядер атомов
Ве
. На рис. 2 приведены типичные
масс-зарядовые спектры ионов и ядер Ве в зависимости
от плотности мощности излучения лазера.
Отсюда видно, что увеличение плотности мощности
излучения лазера от q=5×10
9
Вт/см
2
(г) до q=10
11
Вт/
см
2
(а) приводит, последовательно, к образованию ионов
с кратностью заряда Z=1–4, особенно, пучка ядер Ве
4+
при q =10
11
Вт/см
2
.
Надо заметить, что увеличение q ла-
зера не только приводит к полной ионизации атомов Ве,
но и к росту интенсивности высокозарядных ионов Ве. Ха-
рактерно то, что формирование потока ядер Ве с помощью
излучения лазера с высокой степенью «закалки» зависит
как от атомной массы мишени, так и от различных макси-
мальных значений q лазера.
Рис.
Достарыңызбен бөлісу: