激光与等离子体相互作用原理

浅析激光等离子体相互作用原理

一、摘要

超强激光脉冲与等离子体相互作用是近几年新兴的前沿学科,它在激光蒸发沉积、激光推进、新型的粒子加速器、超快高能X射线光源和“快点火”惯性约束聚变等方面，都有着广泛的应用前景。因此，激光等离子体相互作用的研究是十分必要的。

论文中我们阐述了激光等离子体的性质相互作用。通过建立简化的物理模型，即将部分电离的等离子体简化为类氢离子讨论了激光等离子体相互作用物理和超短超强激光等离子体相互作用。最后，我们根据得到的一些相关结论简单的描述了激光等离子体的一些应用。

关键词：激光 等离子体

二、介绍

人类对等离子体的研究从气体放电开始。1879年,英国的Crookes首先发现气体放电管中的电离气体区别于固、液、气三态，将之称为“物质第四态”。1928年,美国的Tonks和Langmuir采用等离子体(Plasma)来描述这种新的物质形态。随后，Vlasov和Landau等人建立了等离子体的动力学描述,这也标志了等离子体物理学的正式建立。到了二十世纪五十年代，在受控热核聚变和空间技术发展的推动下，等离子体物理逐渐发展成熟，成为一个新的、独立的物理学分支。等离子体是一种由大量电子、离子等带电粒子和中性粒子(原子，分子，微

超短脉冲强激光与等离子体的非线性相互作用盛政明

徐至展,

(中国科学院上海光学精密机械研究所

上海

2 0 1 8 0。 )

超短脉冲强激光与等离子体相互作用是近年来令人注目的一个前沿领域、

.

介绍了其中的超短脉冲、

强激光与非稠密等离子体作用中的激光尾波场与尾波场加速器光脉冲频率上转换与脉宽压缩相对论光导等重要研究课题.

还介绍了超短脉冲强激光与固体靶作用中的吸收机制短标尺长等离子体产生..

、

能量输运等有关问题的研究,、

近十年来随着短脉冲高亮度激光技术的P发展人们已可获得脉宽从皮秒 ( s,,

4,尹,、

是光脉冲传播的临界密度

.

由于有质动,

0 1

一

z )至 s lS

力相对论电子质量修正等非线性效应光脉冲在传播过程中会形成相对论光导 (即相对论自

几个飞秒 ( f。/cmZ

,

1 0一

1, s

).

,

而强度高达

1 0“

`一 10 W,

的可见区激光

对于这样的激光其脉宽.

聚焦)

二【`

;

由于有质动力作用光脉冲会激发起,

相当于只有士百个至几个激光振荡周期

激光

大的等离子体尾波场子束至极高的能量tJ光6.

,

这个场可以用来加速电由此可获得短波长相干,

强度的一种衡量方法是用它和基态原子内的电

。一

气光脉冲与等离子体要产,

场

e

~/孟a,

5 14

.

x

10 V l m。

,

e

比较其中,

。

是电

等离子体Vlasov描述：一定温度等离子体粒子以不同轨道随机运动，带电粒子对电磁场的响应依赖粒子轨道，必须采用统计描述。定义粒子分布函数f(x,p,t)，则有Vlasov方程

如果考虑库仑碰撞，有

双流体描述：研究等离子体波的运动（色散关系等），需要使用双流体描述，既考虑电子又考虑离子。

三种波的色散关系、

朗缪波的色散关系：ve为平均速度，

离子声波的色散关系：存在条件

临界密度：ωpe是光波在等离子体中的传播的最小频率，利用ωpe=ω，定义光波可以穿透的最大的等离子体密度n????，称之为临界密度。 (斜入射反转点的密度)n??=n????????????

S、P极化：入射光波的电矢量在入射面内，我们称这种光为P极化光，入射光波的电矢量在入射面外，我们称这种光为S极化光。

WKB近似：场的空间变化很缓慢，等离子体密度变化足够缓慢的近似。 碰撞吸收（逆韧致吸收）：激光在等离子体传播过程中最简单的一种吸收机制是碰撞吸收，又称逆韧致吸收。电子在高频激光电场作用下，快速抖动，这种抖动能量是波的能量的一部分。当电子在抖动过程中与离子发生库伦碰撞时，电子离开波，等离子体从波中得到能量，等离子体的这种吸收机制称为逆韧致吸收。

当这种碰撞时与离子以声波形式

表面等离子体共振技术在蛋白质_蛋白质相互作用研究中的应用

第28卷第11期分析测试学报Vol128No111　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年11月FENXICESHIXUEBAO(JournalofInstrumentalAnalysis)1344～1350综　述

表面等离子体共振技术在蛋白质-蛋白质

相互作用研究中的应用

杨　彦,戴　宗,邹小勇

(中山大学　化学与化学工程学院,广东　广州　510275)

摘　要:表面等离子共振(SPR)近年来迅速发展为用于分析生物分子相互作用的一项技术。该技术无需标

记、特异性强、灵敏度高、样品用量小,可实现在线连续实时检测。目前SPR已被广泛应用于免疫学、蛋白

质组学、药物筛选、细胞信号转导、受体/配体垂钓等领域。感器的基本原理和技术流程,综述了SPR在蛋白质-蛋白质相互作用动力学研究、、蛋白质突变和碎片分析、信号转导中的应用以及SPR。指

出SPR通过与光谱、电化学等多技术联用后,。

关键词:表面等离子体共振;蛋白质-;中图分类号:O629173;1::1004-4957(2009)11-1344-07

doi:101j111IProtein-ProteinInteractionsbySurfacePlasmo

等离子 加速器

维普讯资h tt:/pw/http://www.77cn.com.cn

l9 p 第 1 97年 2期等离子阵应用技术快报

9

览可 .分氮压增加，当时于由离等子体密度的变化 极，电位加增溅困射产额随氰分压阴

加增而降低，况积率 降下。故沉积 T的薄N膜的构极结大依地于赖氮分压 i几乎有所iT薄 N膜部具有沿 1 ()向的优先向取+ 1 1但方是在 3 1 mbr氮分压下制备的I薄 T膜显示也× OaN出 0 (射峰。()1 )的强度 随分压的氯增加 而减 Ti薄小膜也具有致密柱的状 构 2结 0衍11峰 N随氯着分压 增到加 1 2bm r以上，样品表面和垂直于品样表面方向 的晶粒尺寸都增× O沿a加 T i膜光学的性和特电 特性也与氮分压密切相关。在的高分氮压下制备的Ti膜具 N有

高 N射反和低率电阻率。薄膜电阻率的变化与薄 结膜构和化学计量的变化有关。具有 ( 1衍高射峰 强度的薄 有膜高的电阻 .具有率学化量计结构薄的膜具有 的低电阻率 。 ) u而卫冰 摘译自 Sara deCa g i"h eo oy9 9 76:ufc n ot se nllg,1 9 0;众丁4板 n '’

襄.

激光与物质相互作用课程复习大纲

1. 从激光的特性分析,为什么激光束可以用来进行激光与物质的相互作用,并举例说明.

2. 高斯光束的空间传输公式，M2因子、K因子，光束参量乘积等的计算，M2因子的传输特性，聚焦光斑大小及焦深的计算及影响因素。

3. 激光切割中，不同板厚的材料，如何选择焦距（长焦距或短焦距），为什么？

4. 线偏振光激光是怎么产生的，对激光切割的影响，怎么消除影响。

5. 金属材料对激光的衰减系数、穿透深度、反射率等的计算

6. 金属材料对激光反射率的影响因素，各种影响因素的规律和原因。

7. 典型金属与非金属材料对YAG激光和CO2激光的反射率的特点。

8. 热传导的基本定律，导热微分方程、热导率、热扩散率等基本概念

9. 激光作用下非熔凝温度场的解析法（半无限大的判断、半无限大的判断依据、像热源处理边界问题方法、基模高斯光束、光束(TEM00＋TEM01)、矩形均匀光束、任意分布光束等的热作用

10、有限差分计算激光作用温度场的基本思想

11、工业用的典型固体激光器与气体激光器的比较与发展趋向

12、试叙述激光相变硬化的主要机制和激光相变硬化的两个主要条件。

13、激光淬火区横截面为什么时月牙形

等离子体推动器

一、 为什么要使用电推动器？

1.传统化学推进剂的缺点：

（a）在深空探测中，化学推进剂占航天器重量的绝大部分，有效载荷小，效

率低，造价高。

（附：肼（联氨）-----一种无色发烟的、具有腐蚀性和强还原性的液体化合物NH2－

NH2 [hydrazine],它是比氨弱的碱,通常由水合肼脱水制得, 燃烧热较大主要用作火箭和喷气发动机的燃料,用在制备盐(如硫酸盐)及有机衍生物中）

在探索更远的星球时，化学燃料推动已不可行。

（b）通信卫星长寿命增加（15 年）,为保持轨道定点位置,所需的推进剂越来

越多（使用次数愈来愈多）,大量挤占了有效载荷的重量。因此,大型通信卫星的推进系统改用电推进已势在必行。

目前航天领域广泛使用的化学火箭发动机，对于完成航天器从地面向空间轨道的发射任务，还难以用其它动力装置代替。但由于化学推进的比冲偏小，最大不超过4.6kN*s/kg，所以，如果对于航天器的轨道转移、轨道修正、姿态控制、对接交会、位置保持、南北轨控和星际航行等特殊任务仍然采用化学动力装置，那么就会使一直昂贵的航天器发射成本居高不下，而且也会严重影响其使用寿命。

2.电推进器的优缺点

优点：

（a）效率高―――喷射离子速度远高

等离子体物理学导论ppt课件

Introduction to Plasma Physics 等离子体物理学导论 第四讲 主讲: 陈 耀 主讲: 山东大学空间科学研究院 2009.3 – 2009.6课件: 课件:ftp://219.231.169.37 /download

等离子体物理学导论ppt课件

上讲小结: 上讲小结: 1.4 等离子体物理学基本概念: 等离子体物理学基本概念: 德拜屏蔽, 德拜屏蔽,Langmuir振荡 振荡

1.4 库仑碰撞 库仑碰撞频率 1.5 等离子体物理学研究和描述方法

等离子体物理学导论ppt课件

回顾:德拜屏蔽与德拜势的物理意义: 回顾:德拜屏蔽与德拜势的物理意义: ( 约束与反抗) 约束与反抗 1),德拜屏蔽至少有两个物理效果: ,德拜屏蔽至少有两个物理效果: 抹杀等离子体个体的行为,保证集体行为作为 抹杀等离子体个体的行为 保证集体行为作为 等离子体表现自身的主要方式 保证在大尺度上系统满足准中性 2),德拜长度是基本等离子体时空尺度 , 球内外具有不同的粒子相互作用模式 库仑碰撞 与 集体相互作用 等离子体响应时间 3),德拜屏蔽概念成立的前提是: 德拜球内 ,德拜屏蔽概念成立的前提是: 概念成立的前提是 存

等离子体化学的基本原理及应用

等离子体化学是20世纪六十年代发展起来的一门新兴交叉科学.经过40多年的研究发展,已经广泛地引用于化工,冶金,机械,纺织,电子,能源,半导体,医药等不同领域.本文对等离子体化学在材料,电子,光学,医药,化学合成,环境保护几个方面的一些应用进行综述.[1-2]

1理论概述[3]

对常温常压条件下的气体通过高温加速电子加速离子给物质以能量,物质被解离成阴,阳离子的状态,由于整个体系阴,阳离子总电荷相等,故称为等离子体.而从通常的能量排布:气体>液体>固体的角度来说,等离子的能量比气体更高,能表现出一般气体所不具有的特性,所以也被称为物质的第四态.当气体电离生成电子正离子一般在段时间内发生结合,回到中性分子状态,这个过程产生的电子,离子的一部分能量以电磁波等不同形式消耗,在分子离解时常生成自由基,生成的电子结合中性原子,分子形成负离子.因此,整个等离子体是电子正负离子激发态原子,原子以及自由基的混合状态.因为各种化学反应都是在高激发态下进行的,与经典的化学反应完全不同.这样使等离子体的原子或分子的本性通常都发生改变,即使是较稳定的惰性气体也会变得具有很强的化学活泼性.

在放电气体中发生的反应称为等离子体化学反应,用

低温等离子体灭菌设备概述 发布时间：2011-4-6 21:03:14

一、概述及灭菌原理

消毒：消毒（disinfection）从医院除污染的意义上是指用化学的或物理的方法杀灭或消除传播媒介上的病原微生物，使之达到无传播感染水平的处理即不再有传播感染的危险。杀灭或清除医院内环境中和传播媒介上的病原微生物称之为“医院消毒”。

灭菌：灭菌是指杀灭或去除外环境中一切微生物的过程。包括致病性微生物和不致病的微生物，如细菌（含芽胞）、病毒、真菌（含孢子）等，一般认为不包括原虫和寄生虫卵，以及藻类。 灭菌是个绝对的概念，意为完全杀灭所处理微生物，经过灭菌处理的物品可以直接进入人体无菌组织内而不会引起感染，因此，灭菌是最彻底的消毒。然而事实上要达到这样的程度是困难的，因此国际上通用方法规定，灭菌过程必须使物品污染的微生物的存活概率减少到10-6 (灭菌保证水平)，换句话说，要将目标微生物杀灭率达到99.9999%。

1、概述

等离子体（Plasma）是物质的第四态，它是正、负带电粒子、中性原子、他子所形成的一团物质。就像云一样的存在状态，具有能量密度高、化学活性成分丰富的特点。利用待离子体这样的

特点进行灭菌，效果非常明显。而且速度快