Lágyröntgenlézer és plazma alapú hullámvezetők
A csoport tagjai:
- Dr. Kuhlevszkij Szergej, egyetemi tanár, vezető kutató
- Kiss Mátyás, Ph. D. hallgató
- Fekete Balázs, Ph. D. hallgató
Korábbi munkatársak:
- Dr. Sánta Imre, egyetemi docens
- Dr. Szász János Péter, kutató
- Sapolov Anatolij, Ph. D. hallgató
Kutatási témák:
Kapilláris lágyröntgenlézer
A lágyröntgenlézer egy különleges koherens fényforrás, működési elve és a lézer fény rövid hullámhossza (46.9 nm) tekintetében. A rövidebb hullámhosszú átmenetekhez szükséges gerjesztéséhez egyre nagyobb pumpáló energiára van szükség. Másrészt, hagyományos rezonátor nem készíthető, mert vákuum ultraibolya spektrális tartományra ugyan léteznek 40-60% reflexióképességű többrétegű tükrök, de a kapilláris kisülés során keltett forró plazma elégetné néhány lövés után. Továbbá a gerjesztett ionok élettartama sem tartható fenn sokkal hosszabb ideig, mint az egyszeri átfutási idő. Ezért az ilyen típusú impulzuslézerek az úgynevezett erősített spontán emisszió (ASE) elvén működnek. A gerjesztés hatékonyságának növelése érdekében a kutatások során jellemzően a betáplált energiasűrűséget próbálták növelni. A mi gerjesztőrendszerünk a Z-pinch effektusát használja fel, ami akkor következik be, ha a kapilláris plazmában folyó egyre növekvő áramimpulzus (13-20kA) mágneses mezejében a Lorentz-erő hatására a plazmacsatorna tengelye mentén sugár irányban összehúzódik.
Plazma alapú hullámvezetők
A plazma alapú hullámvezetők alternatívát kínálnak az elektrongyorsítás kutatás területen. A plazmadinamikai számítások és szimulációk igazolják, hogy az egyre növekvő áramimpulzus lökéshullámot kelt az elektronsűrűség-eloszlásban, mely a kapilláris falától a tengely felé terjed. Így a tengely közelében (néhány száz mikron távolságon) kialakulhat egy meredek, konvex, ideális esetben "parabolikus" elektronsűrűség profil. Mivel a plazma törésmutatója az elektronsűrűség függvénye, így a törésmutató is sugárirányban folytonosan változik. A plazmaoszlop ezen tulajdonsága néhány nanoszekundumig áll fenn. Ez idő alatt a plazma úgy viselkedik, mint egy folytonosan változó törésmutatójú optikai szál (graded index fiber), mely kulcsfontosságú a becsatolt gyorsító lézerimpulzus stabilizálásában. Sőt, kellően rövid és nagy intenzitású lézerimpulzus képes elektronokat gyorsítani a nemlineáris ponderomotoros erő által (ébredő tér gyorsítás, wakefield acceleration).
Válogatott publikációk:
- A. A. Shapolov, M. Kiss, and S. V. Kukhlevsky: A Simplified MHD Model of Capillary Z-Pinch Compared with Experiments, Contrib. Plasma Phys. 56, 10, 959-967 (2016)
- J. Szasz, M. Kiss, I. Santa, S. Szatmari, and S. V. Kukhlevsky: Magnetoelectric Confinement and Stabilization of Z Pinch in a Soft-X-Ray Ar+8 Laser, Phys. Rev. Lett. 110, 183902 (2013)
- J. Szasz, M. Kiss, I. Santa, S. Szatmari, and S. V. Kukhlevsky: Critical Parameters of the Pumping Scheme of Ar+8 Lasers Excited by Z Pinches in Long Capillaries, Contrib. Plasma Phys. 52, 770 (2012)
- S.V. Kukhlevsky, A. Ritucci, I. Z. Kozma, J. Kaiser, A. Shlyaptseva, G. Tomassetti, O. Samek: Atomic Model Calculations of Gain Saturation in the 46.9 nm Line of Ne-like Ar, Contrib. Plasma Phys. 42, 1, 109 – 118 (2002)