專利名稱：飛秒激光團(tuán)簇尺寸的標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光團(tuán)簇相互作用，特別是一種用于飛秒激光團(tuán)簇相互作用中飛秒激光團(tuán)簇尺寸的標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著啁啾脈沖放大技術(shù)的發(fā)展，在小型化激光臺(tái)式系統(tǒng)上，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了時(shí)間寬度只有幾十飛秒的超短脈沖激光，可聚焦功率密度已達(dá)到1018W/cm2甚至更高量級(jí)。如此高強(qiáng)度的激光能提供很強(qiáng)的激光場(chǎng)，為研究激光與物質(zhì)相互作用提供了有力的條件，飛秒激光與團(tuán)簇相互作用也成為了當(dāng)前科學(xué)研究的熱點(diǎn)前沿之一。團(tuán)簇是介于原子、分子和固體之間的一種中間物質(zhì)形態(tài)，由兩個(gè)至幾百萬(wàn)個(gè)原子或者分子構(gòu)成。所以在超短強(qiáng)激光與團(tuán)簇相互作用過(guò)程的研究中，團(tuán)簇的尺寸分布是一個(gè)不可缺少的重要的參數(shù)。如何得到團(tuán)簇的尺寸分布對(duì)研究超短強(qiáng)激光與團(tuán)簇相互作用有重要的意義。在先技術(shù)[I]:R.Karnbach等人提出了通過(guò)原子散射結(jié)合飛行時(shí)間質(zhì)譜方法測(cè)量團(tuán)族尺寸(詳見 R.Karnbach, M.Joppien, J.Stapelfeldt and J.fformer, CLULU:Anexperimental setup for luminescence measurements on van der Waals clusters withsynchrotron radiation, Rev.Sc1.1nstrum.，1993，64(10)，2838-2849)。這種實(shí)驗(yàn)方法可較為準(zhǔn)確的測(cè)量團(tuán)簇的尺寸以及尺寸分布，但是實(shí)驗(yàn)要求非常高，實(shí)驗(yàn)中團(tuán)簇的背壓不能很高，即僅能測(cè)量較小尺寸的團(tuán)簇。在先技術(shù)[2]:T.Ditmire等人提出了用瑞利散射的方法來(lái)確定團(tuán)簇的平均尺寸(詳見 Τ.Ditmire，Τ.Donnelly，Α.Μ.Rubenchik，R.W.Falcone andM.D.Perry, Interaction of intense laser pulses with atomic clusters, Phys.Rev.A.，1996，53(5)，3379-3402)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)易行，在足夠弱的入射光強(qiáng)下，團(tuán)簇不發(fā)生碎解，特別是這一方法非常適合于大尺寸團(tuán)簇的尺寸診斷；但是這種方法只能給出團(tuán)簇平均尺寸的粗略估計(jì)，不能給出關(guān)于團(tuán)簇尺寸分布的任何信息。·

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種飛秒激光團(tuán)簇相互作用中飛秒激光團(tuán)簇尺寸的標(biāo)定方法，該方法可以得到團(tuán)簇的平均尺寸以及尺寸分布的準(zhǔn)確信息，測(cè)量團(tuán)簇尺寸的范圍也很大。本發(fā)明技術(shù)解決方案如下:—種飛秒激光團(tuán)簇尺寸的標(biāo)定方法，其特征在于該方法包括下列步驟:①根據(jù)激光團(tuán)簇相互作用實(shí)驗(yàn)中獲得的離子飛行時(shí)間譜fto(m，j)推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)上的離子能譜fEo (m, j),包括下列步驟:〈1>所述的離子飛行時(shí)間譜和離子能譜分別用矩陣fto(m, j)和fEo(m，j)表述,其中m=l, 2，j=l, 2,矩陣fto(m, j)的第一列fto(m, I)表示離子飛行時(shí)間，矩陣fto (m, j)的第二列fto (m, 2)表示對(duì)應(yīng)的飛行時(shí)間分布,矩陣fEo (m, j)的第一列fEo (m, I)表示離子能量數(shù)據(jù)，第二列fEo(m，2)表示對(duì)應(yīng)的離子能量分布；<2>團(tuán)簇分子組成為AxBy，A為重核原子，B為輕核原子，根據(jù)庫(kù)倫爆炸原理得知飛行時(shí)間譜記錄的是輕核離子的信號(hào)，元素B的質(zhì)量為mB，飛行距離為L(zhǎng)，飛行的時(shí)間為fto (m, I)，則B離子的能量為:
權(quán)利要求
1.一種飛秒激光團(tuán)簇尺寸的標(biāo)定方法，其特征在于該方法包括下列步驟: ①根據(jù)激光團(tuán)簇相互作用實(shí)驗(yàn)中獲得的離子飛行時(shí)間譜fto(m，j)推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)上的離子能譜fEo (m, j),包括下列步驟: <1>所述的離子飛行時(shí)間譜和離子能譜分別用矩陣fto(m，j)和fEo(m，j)表述，其中，m=l, 2，..., M; j=l, 2,矩陣fto(m, j)的第一列fto(m, I)表示離子飛行時(shí)間，矩陣fto(m, j)的第二列fto(m, 2)表示對(duì)應(yīng)的飛行時(shí)間分布,離子能譜矩陣fEo(m, j)的第一列fEo (m, I)表示離子能量數(shù)據(jù)，第二列fEo(m，2)表示對(duì)應(yīng)的離子能量分布； <2>團(tuán)簇分子組成為AxBy，A為重核原子，B為輕核原子，根據(jù)庫(kù)倫爆炸原理得知飛行時(shí)間譜記錄的是輕核離子的信號(hào)，元素B的質(zhì)量為mB，飛行距離為L(zhǎng)，飛行的時(shí)間為fto (m, I)，則B離子的能量為:
全文摘要
一種用于飛秒激光團(tuán)簇相互作用中飛秒激光團(tuán)簇尺寸的標(biāo)定方法，包括下列步驟根據(jù)激光團(tuán)簇相互作用實(shí)驗(yàn)中獲得的離子飛行時(shí)間譜推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)上的離子能譜；模擬團(tuán)簇尺寸的對(duì)數(shù)正態(tài)分布；模擬團(tuán)簇半徑的分布；模擬團(tuán)簇的離子能譜；確定最終的團(tuán)簇半徑分布和團(tuán)簇尺寸分布；完成了團(tuán)簇尺寸的標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明可以探測(cè)團(tuán)簇的尺寸范圍很大，能夠?qū)F(tuán)簇平均尺寸實(shí)現(xiàn)絕對(duì)標(biāo)定，并且可以得到團(tuán)簇尺寸分布的準(zhǔn)確信息，是一種非常有效的診斷團(tuán)簇尺寸的方法。
文檔編號(hào)G01B15/00GK103234491SQ20131014518
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者張輝, 盧海洋, 李松, 李儒新 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所