脉冲激光诱导铪等离子体超极紫外辐射特性研究

实验上利用1.064 μm波长的Nd∶YAG激光作用在真空腔内的高纯度固体铪(Hf)靶上产生等离子体,测量了不同功率密度下Hf等离子体在1.0~8.5 nm波长范围内的软X射线时间积分光谱。首先基于Cowan程序计算得到不可分辨跃迁峰(UTA)原子光谱数据,并将其展宽为Gaussian线型与实验光谱进行比较,两者吻合较好。随后基于碰撞辐射平衡模型(CRM)计算了电子温度在0~500 eV的Nd∶YAG激光Hf等离子体的离子丰度,结果表明,随着电子温度的增加,高价Hf离子的丰度增高,与实验光谱分析结果相吻合。实验与理论计算对比后发现:Hf XXI-Hf XXV离子的4f n-4f n-15g和Hf XXVII-Hf XXXV离子的4d n-4d n-15p不可分辨跃迁峰位于水窗波段。最后基于MED103模拟了实验条件下等离子体时空演化过程,获得了电子密度和电子温度时空分布,通过不同激光功率密度下电子温度和电子密度分布的分析对比,进一步验证了实验光谱和CRM计算的结果。