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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.

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1 IL LASER A RAGGI X = 0,01nm – 10nm Raggi X duri Raggi X molli h ottico eV h raggi X 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 = Z 2 h H Plasma molto caldo in modo che sia altamente ionizzato KT = fZ 2 E H

2 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 n 2 è: Lo scalare di P con 9/2 rende difficile ottenere un laser che lavori ad alte frequenze

3 Teoricamente

4 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 è piccola Se L 0 -L<1 cm la radiazione emessa li danneggia Tempo in cui il plasma si espande e svanisce Tempo necessario ai raggi X per percorrere il mezzo quindi dopo pochi passaggi il plasma si sarà dissipato e il laser di potenza non potrà più produrre amplificazione

5 ESPERIMENTO SVOLTO NEL 1984 A LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) Inversione di popolazione fra 2p 5 3p e 2p 5 3s dello ione Ne-like n=3 popolati dagli elettroni eccitati per collisione Rapidi decadimenti radiativi da 2p 5 3s a 2p 6

6 APPARATO SPERIMENTALE Bersaglio : 750 Å di selenio (Z=34) su 1500 Å di formvar Laser di potenza : = 0,532 m (impianto Novette) I = 5*10 13 W/cm 2 = 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

7 CONFIGURAZIONI DELLAPPARATO Single-sided Bersaglio illuminato da una sola parte con un solo fascio, linea di fuoco: (0,02*1,12) cm Posso usare i due fasci laser allineati e aumentare le dimensioni della linea di fuoco: (0,02*2,24) cm Double-sided I due laser, uno opposto allaltro, illuminano la stessa area del bersaglio, linea di fuoco: (0,02*1,12) cm

8 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

9 MANCANZA DELLA TRANSIZIONE A 183 Å DA (2p 5 3p) J=0 A (2p 5 3s) J=1 Si è provato a variare Z per verificare che la riga in questione non fosse un assorbimento di risonanza del selenio IPOTESI Presenza di processi di ricombinazione che popolano i livelli 3s e 3p (con J=2) mantenendo inversione fra J=2 e J=1, ma distruggendo quella fra J=0 e J=1 Cattura elettronica

10 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 P out W 300 ps

11 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

12 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 G 1987

13 COME OTTENERE LASER A RAGGI X MOLLI CON 40Å (1)Amplificatore con schema Ni-like inversione fra 4f e 4d lamine: europio (Z=63) o gadolinio (Z=64) si può arrivare sotto 40 Å utilizzando oro (Z=79) o piombo (Z=82)

14 (2)Striscia di alluminio che esplode inversione fra n=2 e n=3 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 = W = 20 ps

15 (3)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)


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