Структура и характеристики лазерной плазмы
Рис. 3. Характерные области лазерной плазмы: I — плотное горячее ядро плазменного факела, поглощающее лазерное излучение; II — зона ускорения, в которой тепловая энергия плазмы переходит в энергию направленного газодинамического движения; III — область, в которой скорость частиц выходит на асимптотическое значение, а тепловая энергия плазмы существенно меньше энергии направленного движения
В области плотностей потока лазерного излучения q ≲ 108 · 109 Вт/см2 уже возможно образование плазмы, причём образующая плазма так же, как и частицы конденсата, может поглощать и рассеивать лазерное излучение. В этом случае наиболее важную роль играют поглощение возбуждёнными атомами и электронами (тормозное излучение и фотопоглощение), а также поглощение частицами конденсата.
Начальная плотность частиц в образующемся газе (паре) n0 достаточно высока, поэтому длина свободного пробега частиц гораздо меньше всех характерных геометрических размеров при расширении такого газа (пара) в вакуум или в среду. Это означает, что здесь происходит не молекулярное течение газа, а гидродинамическое, т. е. режим течения газа как целого.
Условно структуру эрозионной лазерной плазмы можно разделить на три области (см. рис. 3):
Исследования лазерной плазмы распадаются на две группы:
1) Исследование плазменного сгустка в момент образования. Здесь применяются методы оптической спектроскопии и интерферометрии.
2) Изучение бесстолкновительной лазерной плазмы на поздних стадиях разлёта с помощью коллекторных и масс-спектрометрических методов. На этой стадии реализуются следующие цели: получение количественной информации о ионной и электронной составляющих лазерной плазмы; исследование энергетических и пространственных спектров ионов, идентификация массового состава образующихся ионов.
Основными характеристиками плазмы следует считать ионную (электронную) температуру и концентрацию ионов (электронов).
