[發明專利]飛秒激光團簇尺寸的標定方法

有效

• 申請號: 201310145187.X
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103234491A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 張輝;盧海洋;李松;李儒新
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01B15/00
• 分類號: G01B15/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及激光團簇相互作用，特別是一種用于飛秒激光團簇相互作用中飛秒激光團簇尺寸的標定方法。

技術背景

近年來，隨著啁啾脈沖放大技術的發展，在小型化激光臺式系統上，目前已經實現了時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到10¹⁸W/cm²甚至更高量級。如此高強度的激光能提供很強的激光場，為研究激光與物質相互作用提供了有力的條件，飛秒激光與團簇相互作用也成為了當前科學研究的熱點前沿之一。團簇是介于原子、分子和固體之間的一種中間物質形態，由兩個至幾百萬個原子或者分子構成。所以在超短強激光與團簇相互作用過程的研究中，團簇的尺寸分布是一個不可缺少的重要的參數。如何得到團簇的尺寸分布對研究超短強激光與團簇相互作用有重要的意義。

在先技術[1]:R.Karnbach等人提出了通過原子散射結合飛行時間質譜方法測量團簇尺寸（詳見R.Karnbach,M.Joppien,J.Stapelfeldt?and?J.Wormer,CLULU:An?experimental?setup?for?luminescence?measurements?on?van?der?Waals?clusters?with?synchrotron?radiation,Rev.Sci.Instrum.,1993,64(10),2838-2849）。這種實驗方法可較為準確的測量團簇的尺寸以及尺寸分布，但是實驗要求非常高，實驗中團簇的背壓不能很高，即僅能測量較小尺寸的團簇。

在先技術[2]:T.Ditmire等人提出了用瑞利散射的方法來確定團簇的平均尺寸（詳見T.Ditmire,T.Donnelly,A.M.Rubenchik,R.W.Falcone?and?M.D.Perry,Interaction?of?intense?laser?pulses?with?atomic?clusters,Phys.Rev.A.,1996,53(5),3379-3402）。這種方法的優點是實驗易行，在足夠弱的入射光強下，團簇不發生碎解，特別是這一方法非常適合于大尺寸團簇的尺寸診斷；但是這種方法只能給出團簇平均尺寸的粗略估計，不能給出關于團簇尺寸分布的任何信息。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提出一種飛秒激光團簇相互作用中飛秒激光團簇尺寸的標定方法，該方法可以得到團簇的平均尺寸以及尺寸分布的準確信息，測量團簇尺寸的范圍也很大。

本發明技術解決方案如下：

一種飛秒激光團簇尺寸的標定方法，其特征在于該方法包括下列步驟：

①根據激光團簇相互作用實驗中獲得的離子飛行時間譜fto(m,j)推導實驗上的離子能譜fEo(m,j)，包括下列步驟：

<1>所述的離子飛行時間譜和離子能譜分別用矩陣fto(m,j)和fEo(m,j)表述，其中m=1,2,…,M;j=1,2，矩陣fto(m,j)的第一列fto(m,1)表示離子飛行時間，矩陣fto(m,j)的第二列fto(m,2)表示對應的飛行時間分布，矩陣fEo(m,j)的第一列fEo(m,1)表示離子能量數據，第二列fEo(m,2)表示對應的離子能量分布；

<2>團簇分子組成為A_xB_y，A為重核原子，B為輕核原子，根據庫倫爆炸原理得知飛行時間譜記錄的是輕核離子的信號，元素B的質量為m_B，飛行距離為L，飛行的時間為fto(m,1)，則B離子的能量為：

fEo(m,1)=mB2*(Lfto(m,1))2,]]>

對應的B離子能量分布為：