velikost textu

Spektroskopické studium interakcí fokusovaného svazku rentgenového laseru s hmotou

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Spektroskopické studium interakcí fokusovaného svazku rentgenového laseru s hmotou
Název v angličtině:
The spectroscopy study of focused short-wavelength laser-matter interactions
Typ:
Disertační práce
Autor:
Ing. Tomáš Burian, Ph.D.
Školitel:
Ing. Libor Juha, CSc.
Oponenti:
doc. Ing. Václav Čuba, Ph.D.
Ing. Daniel Klír, Ph.D.
Id práce:
71622
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. (32-FZUAV)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Fyzika plazmatu a ionizovaných prostředí (4F2)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
26. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
spektroskopie, laserové plazma, laserová ablace, laser na volných elektronech, plazmový laser, extrémní ultrafialové záření, rentgenové záření
Klíčová slova v angličtině:
spectroscopy, laser plasma, laser ablation, free-electron laser, plasma based laser, extreme ultraviolet radiation, X-rays
Abstrakt:
Název práce: Spektroskopické studium interakcí fokusovaného svazku rentgenového laseru s hmotou Autor: Tomáš Burian Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí disertační práce: Ing. Libor Juha, CSc., Oddělení radiační a chemické fyziky, Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. Abstrakt: Předkládaná práce se zabývá studiem a popisem dějů probíhajících během interakce intenzivních krátkovlnných laserových impulzů s hmotou a bezprostředně po ní. Pomocí emisní spektroskopie v různých spektrálních oborech a hmotové spektroskopie iontů byl zkoumán extrémní stav hmoty (horké husté laserové plazma a laserem prohřátá hustá hmota – HDM a WDM) buzený a čerpaný dvěma různými typy zdrojů koherentního záření (lasery na volných elektronech a plazmové lasery) generujícími ve spektrálních oborech od extrémní ultrafialové do rentgenové oblasti. Během těchto experimentů byl poprvé pozorován a vysvětlen jev saturované absorpce měkkého rentgenového záření v hliníkové WDM. Dále byl v takovém plazmatu zkoumán efekt snížení ionizačního potenciálu. Získaná data vykazují velmi dobrou shodu se simulacemi hustého plazmatu pomocí Eckerova-Kröllova modelu. Optická emisní spektroskopie pak podporuje představy o klíčové roli rychlých a účinných rekombinačních procesů probíhajících v ablačním výtrysku z pevné látky ozářené krátkovlnným laserem s volnými elektrony. Bylo ukázáno, že technikami hmotové spektroskopie lze zkoumat jak děje odehrávající se uvnitř ablačního výtrysku, tak i chemické složení ozařované látky. Pomocí optické emisní spektroskopie byl dále zkoumán jev saturace radioluminiscence scintilačního krystalu Ce:YAG. Byla stanovena hranice absorbované dávky, do které lze saturační jevy zanedbat. Pro Ce:YAG a další scintilační materiály (ZnO a PbWO4) byly navíc určeny limitní ozařovací podmínky vedoucí k trvalému poškození krystalu. Ramanova spektroskopie pomohla identifikovat proces vytváření dvojných vazeb C=C uvnitř materálu PMMA ozářeného rentgenovým laserovým zářením. Na základě získaných informací byly navrženy matematické modely eroze PMMA indukované mnoha laserovými impulzy na fluencích pod ablačním prahem pro jeden impulz. Predikce těchto modelů vykazují velmi dobrou shodu s naměřenými daty. Klíčová slova: spektroskopie, laserové plazma, laserová ablace, laser na volných elektronech, plazmový laser, extrémní ultrafialové záření, rentgenové záření
Abstract v angličtině:
Title: The spectroscopy study of focused short-wavelength laser-matter interactions Author: Tomas Burian Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: Ing. Libor Juha, CSc., Department of Radiation and Chemical Physics, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Prague Abstract: This thesis is focused on processes occurring during and immediately after an interaction of intense short-wavelength laser pulses with matter. Extreme states of matter (warm dense matter - WDM and hot dense matter - HDM), induced by EUV/SXR/X-ray lasers of two kinds, i.e., free-electron lasers (FEL) and plasma-based lasers, were investigated by emission spectroscopy over various spectral ranges and mass spectroscopic techniques. Absorption/transmission experiments revealed an effect of saturable absorption of soft X-ray laser radiation in aluminium WDM. Then, an ionisation potential depression (IPD) in dense plasmas was investigated by means of X-ray emission spectroscopy. Results obtained with the X-ray FEL-produced plasma exhibit very good agreement with computer simulations considering the Ecker-Kröll model. Analysis of optical emission spectra (OES) supports the key role played by fast recombination processes in the ablation plume created by focused short-wavelength laser beams on the solid target surface. Mass spectroscopy provides information both about various processes occurring in expanding ablation plumes and on the chemical (mostly elemental and isotopic) composition of the irradiated target. For full and correct analysis of the beam footprint on a scintillator screen, an experimental study of FEL-induced radioluminescence saturation is required. Optical emission from an FEL-illuminated Ce:YAG crystal was recorded by OES. A linear response range was investigated experimentally. Together with other scintillators, i.e., ZnO and PbWO4, Ce:YAG damage thresholds were determined for a single SXR-FEL pulse. In poly(methyl methacrylate) – PMMA, the C=C double bond formation was revealed by Raman spectroscopy. Based on the spectroscopy results, two rate-equation models were developed to describe a sub-threshold erosion induced in PMMA by multiple FEL pulses. A very good agreement was achieved between theoretical predictions and experimental data. Keywords: spectroscopy, laser plasma, laser ablation, free-electron laser, plasma-based laser, extreme ultraviolet radiation, X-rays
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Ing. Tomáš Burian, Ph.D. 1.92 MB
Stáhnout Příloha k práci Ing. Tomáš Burian, Ph.D. 119.8 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Ing. Tomáš Burian, Ph.D. 164 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Ing. Tomáš Burian, Ph.D. 83 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Ing. Libor Juha, CSc. 135 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Václav Čuba, Ph.D. 246 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Daniel Klír, Ph.D. 105 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 152 kB