Ways to discharge-based soft X-ray lasers with the wavelength <15 nm

0318651 - ÚFP 2009 RIV US eng J - Článek v odborném periodiku
Koláček, Karel - Schmidt, Jiří - Prukner, Václav - Frolov, Oleksandr - Štraus, Jaroslav
Ways to discharge-based soft X-ray lasers with the wavelength <15 nm.
[Cesty k výbojově-čerpaným laserům pracujícím v měkké rentgenové oblasti s vlnovou délkou < 15 nm.]
Laser and Particle Beams. Roč. 26, č. 2 (2008), s. 167-178. ISSN 0263-0346. E-ISSN 1469-803X.
[International Conference on the Frontiers of Plasma Physics and Technology/3rd./. Bangkok, Thailand, 05.03.2007-09.03.2007]
Grant CEP: GA ČR GA202/06/1324; GA MŠMT LA08024; GA AV ČR KAN300100702; GA AV ČR KJB100430702
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20430508
Klíčová slova: soft X-ray * laser * fast high-current capillary discharge * exploding wire in water * focused shock wave in water
Kód oboru RIV: BL - Fyzika plazmatu a výboje v plynech
Impakt faktor: 4.420, rok: 2008

Two basic ways to amplification of spontaneous emission in the soft X-ray region are described. The first is based on the electron-collisional recombination pumping scheme, which uses recombination of fully stripped ions into hydrogen-like ions to create (in the case of sufficiently fast cooling) a population inversion on energy levels belonging to the Balmer-alpha transition. We test this scheme on nitrogen, for which the lasing wavelength is 13.4 nm. The second way to amplification of spontaneous emission is based on the electron-collisional excitation pumping scheme: this uses for creation of population inversion a fast excitation of Ne- or Ni-like ions. However, for wavelength below 15 nm it is necessary to use Ni-like ions of some metal vapours. Feeding metal vapours into a capillary is difficult, and if being fed they deposit on the capillary wall and significantly reduce the capillary lifetime.

Jsou popsány dvě cesty k zesílení spontánní emise v měkké rentgenové oblasti. První je založena na elektronově-srážkovém rekombinačním čerpacím schématu, které užívá rekombinaci atomových jader (atomů zcela zbavených elektronového obalu) do vodíku-podobných iontů k vytvoření (v případě dostatečně rychlého chlazení) populační inverze na energetických hladinách patřících Balmer-alfa přechodu. Toto schéma testujeme na dusíku, pro který je laserová vlnová délka 13,4 nm. Druhá cesta k zesílení spontánní emise je založena na elektronově-srážkovém excitačním čerpacím schématu: to používá k vytvoření populační inverze rychlou excitaci Ne- nebo Ni-podobných iontů. Avšak pro vlnové délky pod 15 nm je nutné užít Ni-podobné ionty par některých kovů. Plnění par kovů do kapiláry je obtížné a navíc po naplnění se usazují na stěnách kapiláry a významně zkracují její životnost. Proto je připravováno plasma kovových par v kapiláře s kapalnými stěnami – explozí drátku ve vodě.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0168008