Ionization of clusters in intense laser pulses through collective electron dynamics
用经典分子动力学方法,采用层次树型程序,对中等大小的稀有气体团簇(1000个原子)在强激光脉冲作用下的电子和离子运动进行了微观研究。最佳电离的脉冲参数被发现是波长依赖的。这种共振行为可以追溯到带电团簇内部的集体电子振荡。结果表明,这种动力学可以很好地描述了一个驱动和阻尼谐振子允许对其他能量吸收机制的明确歧视。
2003-10-16 physics.atm-clus
Effective Transparency in the XUV: A Pump-Probe Test of Atomistic Laser-Cluster Models
利用原子混合量子-经典分子动力学模型,预测了稀有气体团簇与极紫外泵浦脉冲相互作用后的有效透明性。我们发现,有一个强度范围内,一个XUV探测脉冲没有持久的影响后,被饱和的XUV泵浦脉冲的集群的平均电荷状态:集群是有效地透明的探测脉冲。这种现象发生的强度范围随团簇大小而增加,因此可以通过实验验证。我们提出的预测集群在峰值的激光脉冲轮廓,以及预期的实验飞行时间信号集成在激光轮廓。由于我们的模型只使用原子光电离率,显着的实验偏差,我们的预测将提供证据,修改电离势由于等离子体效应。
2016-06-17 physics.atm-clus
Energy absorption of xenon clusters in helium nanodroplets under strong laser pulses
从理论上研究了氦纳米液滴中氙团簇对强飞秒激光脉冲的能量吸收。与纯团簇相比,我们发现更早,更有效的能量吸收与实验一致。这种效应是由于氦纳米等离子体的共振吸收,其形成是由氙核心催化的。对于非常短的双脉冲可变延迟的等离子体共振,由于氦壳和氙核心,被确定和实验条件下,这应该允许同时观察它们两者。
2007-11-30 physics.atm-clus
Theoretical tools for simulations of cluster dynamics in strong laser pulses
从量子力学的基本原理出发,以纯经典方法为基础,讨论了团簇与激光相互作用物理学中所使用的主要理论工具。该理论的示意图概述是补充与各种类型的现象,相互作用和数量的制度进行研究的直接联系。最后,理论反映在广泛的数值模拟,以证明其有效性和作者在该领域所做的工作。
2015-07-05 physics.atm-clus
Steplike intensity threshold behavior of extreme ionization in laser-driven Xe clusters
在嵌入氦纳米液滴并暴露于强飞秒激光脉冲($λ$ =800 nm)的氦原子团簇中观察到高电荷的$^{q+}$离子直至{ $q=24$ }的产生。激光强度分辨测量表明,高$q$离子产生开始于约{10 $^{14}$ W/cm $^{2}$ }的出乎意料的低阈值强度.在阈值以上,离子的电荷谱迅速饱和,并在较高的激光强度下仅发生微弱的变化。这些观测结果和分子动力学分析之间的良好一致性使我们能够确定负责高电荷离子产生和电离过程的令人惊讶的强度阈值行为的机制。
2010-03-06 physics.atm-clus
Small rare gas clusters in laser fields: ionisation and absorption at long and short laser wavelengths
本文用一个微观的、半经典的模型研究了短脉冲激光与稀有气体团簇的相互作用。场和碰撞电离以及重组被纳入自洽,使这些过程的使用率可以避免。分析了团簇在近红外(800nm)和真空紫外(100nm)波段的激光吸收和电离机制。
2004-06-28 physics.atm-clus physics.atom-ph
Laser-Cluster-Interaction in a Nanoplasma-Model with Inclusion of Lowered Ionization Energies
利用改进的纳米等离子体模型,对强激光场与银团簇和氩团簇的相互作用进行了理论研究。考虑了单脉冲和双脉冲激励。研究了稠密团簇环境对内电离过程的影响,包括电离能的降低。激光与团簇相互作用的动力学发生了很大的变化。特别是对于银团簇,电离能的降低导致高电荷离子产率的增加。
2008-09-18 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Nonlinear resonance absorption in laser-cluster interaction
已知稀有气体或金属团簇非常有效地吸收激光能量。在团簇膨胀时,米氏等离子体频率可以变得等于激光频率。这种线性谐振已经很好地研究了实验和理论采用泵探测计划。在这项工作中,我们专注于几个周期制度或早期阶段的集群动力学的线性共振不满足,但仍然有效的吸收激光能量持续。通过从粒子模拟结果中恢复随时间变化的振荡频率,我们发现非线性共振是近红外激光驱动团簇的外电离和能量吸收的主要机制。
2006-03-07 physics.atm-clus physics.atom-ph
Small rare gas clusters in XUV laser pulses
采用半经典分子动力学模拟方法模拟了100 nm短脉冲激光作用下稀有气体小团簇的动力学行为。为了比较,团簇响应800 nm的激光脉冲进行了研究。对团簇内多电子原子的内电离动力学进行了详细的讨论。模拟结果证实了在XUV波长下碰撞在能量吸收中起着重要作用。在团簇内产生了令人惊讶的高电荷态的氘原子,正如在德国汉堡DESY的自由电子激光实验中观察到的那样[Wabnitz等人,Nature 420,482(2002)],是由于带电团簇内原子的电离势降低、电离点火机制和碰撞。
2003-11-24 physics.atm-clus physics.atom-ph
The effect of chirped intense femtosecond laser pulses on the Argon cluster
利用纳米等离子体模型研究了强飞秒激光脉冲与氩原子团簇的相互作用。基于动力学模拟,研究了2 × 10 ~(17)Wcm ~(-2)飞秒激光脉冲辐照团簇后的电离、加热和膨胀过程。解析计算给出了不同机制下的电离率和不同脉冲形状下电子密度随时间的演化。在这种方法中,强啁啾激光脉冲的激光强度,脉冲宽度和激光形状的强烈依赖于电子能量,电子密度和团簇的大小。在此基础上,研究了啁啾激光脉冲对相互作用复杂动力学过程的影响。结果表明,与无啁啾和正啁啾脉冲相比,负啁啾脉冲的电子能量和团簇半径提高了20%。
2016-08-12 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Xenon Clusters in Intense VUV Laser Fields
建立了一个简单的模型,定量描述了真空紫外激光脉冲与氙团簇的强烈相互作用。我们发现很好的协议与最近的实验[H. Wabnitz等人,Nature第420卷,482(2002)]。特别是,每个原子吸收的大量真空紫外光子-强度明显低于10^16 W/cm^2-现在已经被理解。
2003-07-10 physics.atm-clus physics.atom-ph
Optimizing the ionization and energy absorption of laser-irradiated clusters
已知稀有气体或金属团簇非常有效地吸收入射激光能量。然而,由于所有的激光和集群参数的复杂的依赖关系,很难预测在何种情况下电离和能量吸收是最佳的。借助三维粒子在细胞模拟氙集群(高达17256个原子),我们发现,对于一个给定的激光脉冲能量和集群的最佳波长存在对应的近似波长的瞬态,线性米氏共振的电离集群在早期阶段的可忽略不计的膨胀。在一个单一的超短激光脉冲,在这个最佳波长的线性共振产生更高的吸收效率比在传统的,双脉冲泵浦探测设置的线性共振在集群扩展。
2008-01-08 physics.atm-clus physics.optics physics.plasm-ph
Absorption-Ablation-Excitation Mechanisms of Laser-Cluster Interactions in a Nanoaerosol System
利用相位选择激光诱导击穿光谱(PS-LIBS)测量气溶胶团簇的瑞利散射和原子发射,研究了激光与团簇相互作用的吸收-烧蚀-激发机制。当激发激光强度超过0.16GW/cm ~ 2时,TiO_2团簇的散射截面开始减小,同时Ti原子发射开始,表明发生了从散射到烧蚀的转变,形成了纳米等离子体。为了更好地澄清的过程中,散射信号的时间分辨测量检查不同的激发激光强度。随着激光强度的增加,单脉冲烧蚀团簇截面减小,烧蚀延迟时间缩短,烧蚀团簇比例增大。通过对Fokker-Planck方程进行无量纲化,用类似的Strouhal Sl_E、Peclet Pe_E和Damkohler Da_E数表征激光诱导的气动热化学环境,对烧蚀过程中的电子能量分布进行了评估。在Sl_E>>1,Pe_E>>1,Da_E<<1的条件下,电子通过双光子吸收被激发到导带,然后通过与晶格的碰撞电子能量损失弛豫到导带底部,最后作为激光场与晶格之间的能量传递介质。该简化模型在准稳态假设下较好地预测了延迟时间与激发强度的关系。
2014-11-14 physics.atm-clus physics.optics
Cluster emission under femtosecond laser ablation of silicon
真空中飞秒激光烧蚀体硅后,观察到了大量的团簇。团簇的大小和速度分布以及它们的电荷状态已通过反射飞行时间质谱分析。中性硅团簇Sin(n = 6)和它们的阳离子Sin+(n = 10)都能有效地发光。即使在非常低的激光能量密度下,低于烧蚀阈值,也会形成簇,并且它们的相对产率随着能量密度而增加。我们显示的集群产量的依赖关系,以及对激光波长和激光能量密度的膨胀动力学。讨论了团簇形成的机理。
2004-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Electron release of rare gas atom clusters under an intense laser pulse
计算原子团簇的能量吸收作为激光脉冲长度$T$的函数,我们发现临界$T^*$的最大值。我们表明,$T^*$可以链接到一个最佳的集群半径$R^*$。这个半径的存在可以归因于最初在双原子分子中发现的增强电离机制。我们的研究结果表明,增强电离应该是广泛的一类稀有气体团簇。从一个简单的库仑爆炸模型出发,导出了最大能量释放与适当比例的膨胀时间之间的解析关系式,该关系式可用脉冲长度$T^*$表示。
2002-06-19 physics.atm-clus physics.atom-ph
Coulomb cluster explosion boosted by a quasi-dc pulse -- diagnostic tool and ultimate test of laser fusion efficiency in clusters
为了大幅度提高激光引发氘团簇库仑爆炸中核聚变产生的中子的输出,我们提出用准$dc$电脉冲将产生的离子加速到$D^+ + D$碰撞截面最大的能量。用$D^+$离子轰击然后轰击富氘固态阴极,这允许通过(a)完全去除阻碍离子核的库仑爆炸的电子云,(b)利用高达100%的团簇离子与高密度填充核碰撞,以及(c)在单次$D^+ + D$碰撞中达到中子产生的高度增加的横截面,特别是通过使用多层靶。我们还考虑使用E脉冲加速诊断的目的。
2018-05-05 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Collisionless energy absorption in the short-pulse intense laser-cluster interaction
在以前的信[物理。96,123401(2006)]我们已经通过三维粒子模拟和简单的刚性球模型表明,在强短脉冲激光团簇相互作用中,非线性共振吸收是主要的无碰撞吸收机制。在本文中,我们提出了一个更详细的说明。特别是,我们表明,吸收效率几乎是独立的激光偏振。在刚性球模型中,在一定的阈值激光强度下,吸收的能量增加了许多数量级。细胞内微粒结果显示在相同强度附近的最大吸收分数。我们计算的阈值强度,并表明它是低估了常见的过势垒电离估计。
2006-07-21 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Silicon clusters produced by femtosecond laser ablation: Non-thermal emission and gas-phase condensation
利用飞秒激光在真空中烧蚀体硅产生了中性硅团簇Si_n(n = 7)及其阳离子Si_n+(n = 10),并利用飞行时间质谱对其进行了研究。在烧蚀羽流中可以清楚地分辨出两种不同速度和丰度分布的Si_n ~+团簇。讨论了团簇形成的可能机制(库仑爆炸、气相凝聚、相爆炸)。
2004-03-10 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.plasm-ph
Dynamical ionization ignition of clusters in intense and short laser pulses
用含时密度泛函理论研究了激光场中稀有气体团簇的电子动力学。揭示了早期内、外电离机制。在第一次去除少量电子密度后不久,观察到团簇内部电子波包的形成。通过与簇边界的碰撞,波包振荡被驱动成与激光场共振,因此导致激光能量的更高吸收。内电离增强是因为弹跳电子波包的电场与激光场相长相加。波包中速度最快的电子从团簇整体逃逸,从而也增加了外部电离。
2003-08-01 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Low intensity threshold values for keV X-ray production in laser-cluster interaction
绝对Ar XK(3千电子伏)和Ar XXL(4千电子伏)的光子产额测量作为激光峰值强度的函数,大(104 - 105原子)氩和氙团簇提交到强激光脉冲。观察到明显的阈值行为。的强度阈值被发现低至2 1014 Wcm-2,一个值匹配的生产单电荷的氩或双电荷的氙通过光场电离。内壳层电离可能涉及的机制进行了讨论。keV X射线生产的优化结果强调。
2005-07-06 physics.atm-clus physics.atom-ph
Harmonic emission from cluster nanoplasmas subject to intense short laser pulses
研究了短脉冲强红外激光作用下团簇纳米等离子体的谐波辐射。在以前的出版物[M。Kundu等人,Phys. Rev. A 76,033201(2007)],我们报道了粒子单元模拟结果,其显示当电离和膨胀团簇的Mie等离子体频率与相应的谐波频率共振时,低阶谐波的共振增强。同时,我们发现,高次谐波几乎不存在于光谱中,即使在高强度。目前的文件是集中在分析建模的过程中。我们发现,由于非线性共振的动力学随机性抑制高次谐波的发射。
2008-05-07 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Expansion of nanoplasmas and laser-driven nuclear fusion in single exploding clusters
激光照射的团簇或纳米液滴的膨胀在很大程度上取决于传递给电子的能量的量,并且可以通过使用适当形状的激光脉冲来控制。本文利用自洽动力学模型分析了团簇中电子的热能与静电能之比增大时,团簇从准中性、类流体动力学膨胀区向库仑爆炸区的转变.结果表明,一个合适的双泵照射方案可以产生混合膨胀制度,其中一个缓慢的流体动力学膨胀,其次是快速CE,导致离子超车,并产生多个离子流以不同的速度膨胀。三维分子动力学模拟也证明了这一点,它可以用来实现同氘团簇和异氘氚团簇的团簇内聚变反应。
2008-07-25 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Parallel implementation of three-dimensional molecular dynamic simulation for laser-cluster interaction
本文的目的是报道激光-团簇相互作用的三维分子动力学模拟程序的并行实现。基准测试的代码已经做了比较的仿真结果与文献中报道的一些实验。通过改变处理器核的数量和所使用的宏粒子的数量来建立计算时间的缩放律。通过实现各种诊断工具,突出了代码的功能。为了研究激光-团簇相互作用的动力学,作者提供了可执行版本的代码。
2014-06-02 physics.atm-clus physics.comp-ph physics.plasm-ph
Time-resolved analysis of strong-field induced plasmon oscillations in metal clusters by spectral interferometry with few-cycle laser fields
我们提出了一个超快的实时成像方案的激光诱导集体电子振荡(Mie等离子体)在气相金属团簇的干涉稳定扫描的两个强烈的几个周期的光学激光脉冲。我们的非线性光谱干涉测量方法的可行性与实验可观察到的简单金属团簇(Na $_{147}$)的理论案例研究进行了测试。结果表明,等离子体激元周期和寿命以及集体电子运动的相位和相对振幅可以在亚飞秒分辨率下提取。非线性响应效应的获得,如由于电离诱导的电子云收缩而导致的等离子体寿命随激光强度的增加,为在强激光场下以前所未有的分辨率询问纳米系统中的超快多粒子动力学开辟了巨大的机会。
2011-02-10 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.comp-ph
Phosphorus cluster production by laser ablation
中性和带电的磷团簇的宽尺寸范围内已产生脉冲激光烧蚀(PLA)在真空中在532,337,和193 nm的烧蚀波长和飞行时间质谱研究。中性的P_n团簇是偶数的,在n = 10和14处有局部丰度最大值,而阳离子和阴离子团簇则是奇数的,(P_7)+,(P_21)+和(P_17)-是丰度最大的离子。魔术团簇的优势在337 nm烧蚀时更加明显,这可以通过在这些条件下有效地直接喷射其构建块来解释。采用聚乳酸(PLA)在氦气环境中制备了纳米磷薄膜。
2004-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Laser ablation synthesis of zinc oxide clusters: a new family of fullerenes?
用准分子ArF激光轰击ZnO靶,在气相中合成了不同化学计量比的带正电的ZnO团簇ZnnOm(n = 16,m <= n),并利用飞行时间质谱对其进行了研究.取决于烧蚀条件,富含金属或化学计量的簇在质谱中占主导地位。当被辐照的靶表面相当新鲜时,最丰富的簇是富含Zn(n+1)On和Zn(n+3)On的金属簇。通过蚀刻烧蚀表面观察到化学计量团簇。在(ZnO)n团簇的质谱图中n = 9,11和15处的幻数表明团簇具有与富勒烯相关的空心球状结构。在n = 13的本地丰度最小值提供了一个额外的证据,在烧蚀羽的富勒烯类(ZnO)n簇的存在。
2003-11-24 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph