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2-11 类Ni钼、铌离子和类Ne铬离子软X射线激光源尤永禄 谷渝秋 淳于书泰 黄文忠 何绍堂 李玉同 何颖玲 陆丽珠 袁晓东 魏晓峰1995 年, 用星光Ⅱ输出的80J激光驱动获得类Ne钛离子(Ti12+) 单线X射线激光。1996年以此X射线激光作背照光源，以X光多层膜反射镜作成像元件，以X光CCD相机作记录器获得X射线激光近场图和铜网的背影成像，我国X射线激光应用研究迈出了第一步。以激光等离子体为介质的ASE型X射线激光相干性差，但波长短、亮度高，在与等离子体作用时有极高临界电子密度(> 1024/cm3), 在激光等离子体诊断中，X射线激光有无法替代的优势。为了获取等离子体空间分辨物理信息，将尽早开发出实验演示型和实用型X射线激光探针。作为诊断对象的激光等离子体是宽频谱强辐射体，如果作为探针光的 X射线激光源强度不高、X光成像元件不能有效抑制辐射本底，探针光信号将被淹没于强辐射本底中而无法获得信噪比足够高的信息。多层膜反射镜依靠其对中心波长的高反射率和对偏离中心波长辐射的低反射率抑制辐射本底。多层膜反射镜及材料特性决定了对中心波长探针光源抑制本底能力差，不利于获得高信噪比探针光信号。因此，提高X射线激光输出强度和缩短X射线激光波长以匹配高性能X光成像元件，成为X射线激光用于激光等离子体诊断关键。 图 1 实验布局 实验采用三项新机制新技术缩短激光波长和提高输出强度， (1)中短脉冲(约200ps)激光驱动迅速加热预等离子体提高其电子温度和电子碰撞激发强度，从而达到提高离子数反转密度和输出激光强度的目的。(2)提高低Z靶元素原子序数(如Z从22的Ti变为24的Cr)的类Ne离子和选用中Z靶元素(Mo,Z=42; Nb,Z=41)的类Ni离子依靠电子碰撞激发泵浦实现缩短激光波长的目的。(3)“单柱面透镜-非球面透镜(焦距400mm)”透射式线聚焦系统，实现用大靶室获得约80mm线宽焦线，这是星光Ⅱ X射线激光实验研究的基础。研究成果： （1）中短脉冲激光(脉宽约200ps)驱动获得了类Ne铬离子高强度X射线激光，波长为28.5nm，其强度为1995年获得的波长32.6nm类Ne钛X射线激光的3倍，它是比类Ne钛激光更优良的应用研究用X射线激光源。 （2）国内外首次用中短脉冲激光(脉宽约200ps)驱动钼(Mo,Z=42)、铌(Nb,Z=41)获得了类Ni钼、铌离子(Mo+14,Nb+13) 电子碰撞激发泵浦的短波长X射线激光，波长分别为18.9nm和20.3nm，优化驱动条件，提高输出强度，可成为应用研究的实用型X射线激光源。 （3）实验探索了C/Al多层镜，确认其反射率极低。Al材料不稳定形成性能差的光源。此结果为多层镜材料选择以确保其性能稳定提供了可靠的实验依据。 |
