Введение
Часть I. Аппаратно-программный комплекс для моделировании и диагностики высокотемпературной плазмы фемтосекундного лазерного импульса 20
Глава 1. Взаимодействие фемтосекундного лазерного импульса с твердотельными мишенями: основные особенности и численное моделирование 21
1.1. Взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов с плотной плазмой 21
1.1.1. Общая картина процессов, протекающих в плазме, формируемой фемтосекундным лазерным импульсом субрелятивистской интенсивности 21
1.1.2. Бесстолкновительное поглощение и генерация горячих электронов в плазме фемтосекундного лазерного импульса: основные закономерности и особенности 26
1.1.3. Ускорение электронов и ионов в плазме фемтосекундного лазерного импульса 29
1.2. Численное моделирование плазмы фемтосекундного лазерного импульса при умеренных интенсивностях 35
1.2.1. Одномерная двухтемпературная гидродинамическая модель с нестационарной кинетикой ионизации и ограниченным тепловым потоком 35
1.2.2. Моделирование эволюции плазмы на наносекундном масштабе времен 46
Глава 2. Экспериментальная диагностика плазмы фемтосекундного лазерного импульса 52
2.1. Измерение электронного спектра плазмы фемтосекундного лазерного импульса 53
2.2. Диагностика электронного компонента плазмы фемтосекундного лазерного импульса по измерению рентгеновского излучения плазмы 59
2.2.1. Исследование теплового электронного компонента плазмы 59
2.2.2. Исследование горячего электронного компонента плазмы 68
2.2.3. Оценка средней энергии горячего электронного компонента плазмы 77
2.3. Диагностика ионного тока плазмы фемтосекундного лазерного импульса 90
2.3.1. Роль горячих электронов в ускорении ионов плазмы 90
2.3.2. Исследование зарядового состава ионного тока плазмы 98
2.3.3. Формирование ионного тока плазмы при наличии примесного слоя на поверхности мишени 109
2.5. Лазерные системы, использованные в экспериментах 122
2.6. Система управления, контроля и автоматизации экспериментов по взаимодействию фемтосекундных лазерных импульсов с плазмой 125
Выводы к части I 128
Литература к части I 131
Часть II. Управление свойствами и инициирование низкоэнергетических ядерных процессов в плазме фемтосекундного лазерного импульса 145
Глава 3. Модификация поверхностного слоя мишени для управления свойствами плазмы фемтосекундного лазерного импульса 145
3.1. Перегрев плазмы фемтосекундного лазерного импульса в тонкопленочных мишенях 146
3.1.1. Численное моделирование взаимодействия фемтосекундного лазерного импульса с тонкопленочными мишенями 147
3.1.2. Экспериментальное исследование перегрева углеродных свободновисящих пленок под действием фемтосекундного лазерного импульса 150
3.1.3. Численное моделирование взаимодействия фемтосекундного лазерного импульса со свободновисящими пленками тяжелых металлов 158
3.2. Управление свойствами плазмы фемтосекундного лазерного импульса в плотных мишенях с модифицированной поверхностью 161
3.2.1. Экспериментальное исследование взаимодействия фемтосекундного лазерного импульса с высокопористым кремнием 163
3.2.2. Особенности взаимодействия с плотными наноструктурированными мишенями 172
3.2.3. Генерация горячих электронов и быстрых ионов в лазерно-модифицированных мишенях 178
3.3. К возможности эффективной генерации нейтронов в плазме фемтосекундного лазерного импульса с использованием модифицированных мишеней 191
3.4. Усиление локального поля в плазме фемтосекундного лазерного импульса, сформированной на модифицированной поверхности мишени 195
3.4.1. Генерация поверхностных электромагнитных волн при взаимодействии фемтосекундного лазерного импульса с плотной горячей плазмой 195
3.4.2. Возрастание локального поля при взаимодействии с синусоидально модулированной поверхностью 197
3.3.1. Возрастание локального поля при взаимодействии со случайно-неоднородной (пористой) поверхностью 201
Глава 4. Инициирование низкоэнергетических ядерных переходов в плазме фемтосекундного лазерного импульса 206
4.1. Возбуждение атомных ядер в горячей плотной плазме 208
4.2. Экспериментальное наблюдение гамма-распада изомерного уровня 81тТя 219
4.2.1. Формирование плазмы фемтосекундными лазерными импульсами 223
4.2.2. Формирование плазмы субпикосекундными лазерными импульсами 230
4.3. Возбуждение низкоэнергетических ядерных переходов в плазме фемтосекундного лазерного импульса 235
4.3.1. Особенности возбуждения низкоэнергетических уровней изотопов 235
4.3.2. Роль горячих электронов при возбуждении низкоэнергетических ядерных уровней 241
4.3.3. Влияние динамики параметров плазмы на эффективность фотовозбуждения низкоэнергетических ядерных уровней 244
4.4. Применение эффекта возбуждения низкоэнергетических ядерных уровней в плазме фемтосекундного лазерного импульса 248
4.4.1. Ускорение распада из изомерного ядерного состояния 248
4.4.2. Многоквантовое фотовозбуждение ядерных уровней 250
4.4.3. Блокировка внутренней конверсии 253
4.4.4. К возможности разделения изотопов за счет фотовозбуждения низкоэнергетического изомерного ядерного уровня 262
Выводы к части II 267
Литература к части II 270
Заключение 286
