TY  - THES
A3  - Gutt, Christian
AB  - Die Anregung von Festkörpern durch ultraschnelle, intensive Laser erzeugt hochdichte Plasmen, die für die Astrophysik, die Fusion unter Trägheitseinschluss, verschiedene praktische Anwendungen einschließlich Laserbearbeitung, die Realisierung kompakter Quellen für kohärente XUV- bis Röntgenstrahlung und für helle Teilchen einschließlich Ionen relevant sind. Es liegt auf der Hand, dass ein umfassendes Verständnis der Laserkopplung und des anschließenden Energietransports in dichte Plasmen von zentraler Bedeutung ist. Bislang hinderte uns der derzeitige Mangel an geeigneten Methoden zur Beobachtung der komplexen Dichtedynamik mit ausreichender räumlicher Auflösung daran, die zugrundeliegende Physik quantitativ zu verstehen und bestehende Modelle zu vergleichen. Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal die Durchführbarkeit von Röntgendiffusionsstreuexperimenten an laserangeregter kondensierter Materie unter streifendem Einzelimpuls-Einfall mit einem XFEL-Puls von 7 fs Pulsdauer. Die Experimente zeigen die ultraschnelle Entwicklung der Elektronendichte in der Nähe der Oberfläche. Wir leiten die Dynamik der Dichte- und Oberflächenprofile auf ultraschnellen Zeitskalen ab.
Die gewonnene Dichteinformation lässt auf die elektronische Wärmeleitgeschwindigkeit und die Dynamik des Oberflächenabtrags durch elektrostatische Ablation oder Elektron-Ionen-Kollisionen schließen. Da die Dynamik der Vielschichtprobe durch die Teilcheneindringung und den Druckausgleich zwischen benachbarten Schichten verursacht wird, wird unser neues Werkzeug eine zentrale Rolle beim Benchmarking verschiedener Modelle einschließlich Teilchenkollisionen und der Zustandsgleichung spielen.
Es ist zu erwarten, dass die Ergebnisse für verschiedene Anwendungen nützlich sein werden, die auf der transienten Dynamik von Zuständen hoher Dichte beruhen: Materialbearbeitung, isochore Erwärmung, dynamische Laserkompression und relativistische Laser-Materie-Wechselwirkung. Unsere neue Technik wird eine wichtige Rolle beim lang erwarteten quantitativen Benchmark verschiedener Modelle spielen, die unter dem Mangel an präzisen experimentellen Daten gelitten haben.
Zusätzlich liefert die Röntgenstreuung unter streifendem Einfall auch Informationen über laterale und vertikale Korrelation und Rauheitseigenschaften an der Oberfläche bei Laseranregung. Mit dieser Änderung der Oberflächenrauheit und der Welligkeit bei Laseranregung können die Dynamik der Instabilität des Oberflächenplasmas und die räumliche Homogenität der Schockwelle mit einer Auflösung von sub-μm untersucht werden.
Die Zusammenführung von Röntgenstreuungstechniken und der Wissenschaft der Hochenergiedichte eröffnet ein völlig neues Feld für das Verständnis der grundlegenden Prozesse bei der Laser-Plasma-Wechselwirkung.
AU  - Randolph, Lisa
DA  - 2020
DO  - 10.25819/ubsi/6596
KW  - Röntgenstreuung
KW  - X-ray scattering
KW  - High-intensity laser
KW  - GIXDS
KW  - Plasma surface dynamics
KW  - Free-Electron Laser
LA  - eng
PY  - 2020
TI  - Surface dynamics of solids upon high-intensity laser irradiation investigated by grazing incidence X-ray scattering
TT  - Oberflächendynamik von Festkörpern unter hochintensiver Laserstrahlung untersucht mit Röntgenstreuung unter streifendem Einfall
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-17496
Y2  - 2024-11-22T11:13:48
ER  -