Структура и характеристики лазерной плазмы

В случае если частота электрон-ионной релаксации меньше времени жизни плазмы τ_ei < τ_p, то можно считать, что электронная и ионная температура плазмы совпадают: T_e ≃ T_i и для характеристики плазмы использовать значение электронной температуры. Как показывают экспериментальные данные, зависимость электронной температуры плазмы от плотности мощности лазерного излучения достаточно хорошо описываются функцией T_e ∼ q^4/9. При q = 10⁹ ÷ 10¹¹ T_e лежит в пределах 10 ÷ 100 эВ (см. рис. 4).

При этом наблюдается интересная особенность: T_e для мишеней из лёгких элементов, начиная от водорода и тяжёлых элементов — молибдена, вольфрама практически не отличаются. Это объясняется тем, что несмотря на значительное увеличение затрат энергии на ионизацию при увеличении заряда z, потери на неё компенсируются увеличением доли поглощённой энергии, т. к. коэффициент поглощения растёт как z². В результате Te мало чувствительна к заряду и массе образующихся ионов.

Зависимость T_e ∼ q^4/9 характерна для режима газодинамического движения, что справедливо до тех пор, пока плотность на границе горячего ядра плазменного сгустка не достигает критического значения, определяемого из равенства плазменной частоты частоте падающего излучения ν_p = 8,9·10³n_e^1/2, где n_e — электронная плотность лазерной плазмы.

К примеру, для излучения рубинового лазера n_e = 2,4·10²¹ см ⁻³, для излучения лазера на иттрий-алюминиевом гранате (YAG (Nd)) с неодимом n_e = 1,02·10²¹ см ⁻³ (концентрация электронов в плазме n_e измеряется интерферометрическим методом).