Presentazione di PowerPoint

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IL LASER A RAGGI X
? 0,01nm 10nm
Raggi X duri
Raggi X molli
h?ottico? eV h?raggi X ? 100-1000 eV
Si utilizza, come pompa, un laser di grande
potenza che focalizzato su un bersaglio solido
produce il plasma dove avviene la transizione
alle ? dei raggi X
Per la produzione dei raggi X

• Bersaglio con alto Z
• ? (h?)-1
• h? Z2h?H

Plasma molto caldo in modo che sia altamente
ionizzato KT fZ2EH
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Lamplificazione è ottenuta con linversione di
popolazione
Per sostenere lamplificazione
?
dove ?? è dovuta alleffetto doppler
La potenza, per unità di volume, per lemissione
spontanea da n2 è
Lo scalare di P con ?9/2 rende difficile
ottenere un laser che lavori ad alte frequenze
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Teoricamente
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SPECCHI MULTISTRATI
Si costruiscono interponendo fogli di materiale
trasparente ai raggi X fra fogli che li
riflettono. I fogli riflettenti sono spaziati di
?/2 per avere interferenza costruttiva.
Problemi
Se L0-Llt1 cm la radiazione emessa li danneggia
? è piccola
Tempo necessario ai raggi X per percorrere il
mezzo
Tempo in cui il plasma si espande e svanisce
?
quindi dopo pochi passaggi il plasma si sarà
dissipato e il laser di potenza non potrà più
produrre amplificazione
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ESPERIMENTO SVOLTO NEL 1984 A LLNL
(Lawrence Livermore National Laboratory)
Inversione di popolazione fra 2p53p e 2p53s dello
ione Ne-like
n3 popolati dagli elettroni eccitati per
collisione Rapidi decadimenti radiativi da 2p53s
a 2p6
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APPARATO SPERIMENTALE
Bersaglio 750 Å di selenio (Z34) su
1500 Å di formvar
Laser di potenza ? 0,532 ?m (impianto
Novette) I 51013 W/cm2 ? 450 ps
Diagnostica 2 GIS (spettrografi a incidenza
radente) uno sullasse del plasma,
laltro a 77 1 TGSS (spettrografo a
reticolo di trasmissione) sullasse del
plasma
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CONFIGURAZIONI DELLAPPARATO
Single-sided Bersaglio illuminato da una sola
parte con un solo fascio, linea di fuoco
(0,021,12) cm Posso usare i due fasci laser
allineati e aumentare le dimensioni della
linea di fuoco (0,022,24) cm
Double-sided I due laser, uno opposto
allaltro, illuminano la stessa area del
bersaglio, linea di fuoco (0,021,12) cm
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SPETTRI MONITORATI DAI DUE GIS
Sullasse si vedono bene le transizioni che
laserano a 206,3 Å e a 209,6 Å non presenti
fuori dallasse dove sono più luminose le
transizioni Na-like perché il GIS a 77 vede
unarea maggiore del plasma
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MANCANZA DELLA TRANSIZIONE A 183 Å
DA (2p53p)J0 A (2p53s)J1
Si è provato a variare Z per verificare che la
riga in questione non fosse un assorbimento di
risonanza del selenio
IPOTESI
Cattura elettronica
Presenza di processi di ricombinazione che
popolano i livelli 3s e 3p (con J2)
mantenendo inversione fra J2 e J1, ma
distruggendo quella fra J0 e J1
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COMPORTAMENTO TEMPORALE MONITORATO DAL
TGSS
Amplificazione moderata in (a) dove la linea di
fuoco è 1cm, amplificazione più grande in (c) con
una linea di fuoco di 2 cm In (a) e (b) cè
confronto fra la transizione amplificata a 209,6
Å e lemissione spontanea dello ione Na-like a
201,1 Å
Pout ? 200-300 W ? ? 300 ps
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DATI SULLAMPLIFICAZIONE OTTENUTI DAL GIS
SULLASSE
Double-sided
Single-sided
Fittando i dati ottenuti con double sided con
si trova
G (5,5 0,1) cm-1
Non si raggiunge la saturazione dellamplificatore
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ESPERIMENTO SVOLTO NEL 1987
A LLNL
Si usa un nuovo impianto laser, il NOVA, per
investire il solito bersaglio di selenio
Il NOVA permette di creare una qualsiasi linea di
fuoco fino a 5,4 cm
Dati sullamplificazione
Si arriva alla saturazione verso i 40 mm Fittando
i dati si ottiene G 4 cm-1
G1987ltG1984
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COME OTTENERE LASER A RAGGI X MOLLI CON ??40Å

• Amplificatore con schema Ni-like
• inversione fra 4f e 4d
• lamine europio (Z63) o gadolinio (Z64)
• si può arrivare sotto 40 Å utilizzando
• oro (Z79) o piombo (Z82)

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• Striscia di alluminio che esplode
• inversione fra n2 e n3 di AlXIII (H-like)
• la transizione ?-Balmer prodotta avviene a 39 Å

Si può ottenere G 10 cm-1 con una pompa, che
ancora non è stata realizzata, tale che
? 0,35 ?m I 1015 W
? 20 ps
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• Inversione di popolazione grazie
• ai raggi X, prodotti dal plasma
• ottenuto con la lamina doro, che
• investono la fibra di carbonio che
• è già stata portata in un livello
• fondamentale opportuno dal laser
• di potenza
• Specchio per ridurre la banda spettrale
• della sorgente di pompaggio
• Difficoltà nella costruzione
• degli specchi (? 28 Å)