类镍X光激光研究中的原子参数讨论.pdfVIP

　第 10 卷　第 2 期 强　 激　 光　 与　 粒　 子　 束 V o l. 10,N o. 2　 　1998 年 5 月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S M ay, 1998　 类镍 X 光激光研究中的原子参数讨论 李月明　邹　宇 (北京应用物理与计算数学研究所, 北京 8009 信箱, 100088) 　　摘　要　对可能作为 光激光工作介质的 47 ≤ ≤75 及 = 41、79 各元素的类镍离子, X Z Z 系统计算了能级结构及各种过程参数。通过对已有部分实验数据的比较、拟合, 给出了对电子 关联校正过的激光波长数据。分析了长波长与短波长激光线振子强度随电荷数的变化规律及 其相互竞争关系。以类镍钕离子为例, 分析了粒子数反转及谱线放大对各种过程参数的条件 要求并讨论了其它几条重要谱线不能产生增益的原因。 　　关键词　X 光激光　类镍离子　原子参数 　　中图分类号　TN 248 　　由于开展 X 光激光技术研究的一个最主要的目标是用来对生物细胞的活样品进行全息 照相, 因此对“水窗”波段X 光激光的研究是人们最感兴趣的课题之一。目前碰撞机制下类氖 [ 1 ] 离子如锗和硒等元素的X 光激光虽然已经能够做到饱和 , 但受泵浦源的限制, 作为工作介 质的元素核电荷数不能太高, 因而不能产生理想的短波长激光。而类镍离子, 对泵浦光源功 率密度的要求则大大降低, 尽管对高 Z 元素实现起来仍有一定的困难, 但美国L iverm o re 实 验室采用NOVA 激光装置作为驱动源已经成功地实现了类镍钽及钨离子的谱线放大[ 2, 3 ] , 而 对类镍离子系列, 比钽重的元素的X 光激光波长已经开始进入“水窗”区。 　　我们就目前在类镍碰撞机制X 光激光研究中人们感兴趣的元素, 及将来可能被选中为工 作介质的元素的离子能级、过程参数、谱线波长等进行了系统的计算。为X 光激光实验分析、 等离子体反转动力学研究、激光增益的预估以及理论方案设计等提供了必要的基本数据。通过 与已有部分实验数据的比较, 对M CD F 方法的计算结果进行了拟合修正, 在实验精度上给出 了所关心的元素离子的激光波长数据。分析了长波长与短波长激光线振子强度随核电荷数的 变化规律及相互竞争关系。以类镍钕离子为例, 分析了粒子数反转及谱线放大对各种过程参 数的条件要求并讨论了其它几条重要谱线不能产生增益的原因。 1　过程与参数 ( ) 　　碰撞机制下类镍离子 X 光激光研究中涉及的主要原子过程包括 如图 1 : 在激光加热产 10 1 ( ) 生的高剥离类镍等离子体中, 由热电子撞击使类镍离子从基态3d S0 激发 泵浦过程 。处于 激发态的 3 9 4 3 及1 能级向基态的辐射衰变, 由于衰变速率远大于由基态向激发态的速 d p D 1 P 1