175116. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés lézerplazma röntgenhozamának növelésére és röntgenlézer magvalósítására
MAGYAR SZABADALMI 175116 NÉPKÖZTÁRSASÁG LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1976. XII. 21. (MA-2843) Nemzetközi osztályozás : H 01 S 4/00 Közzététel napja: 1979. XI. 28. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1981.11.28. Feltalálók: Horváth Zoltán, Farkas Győző, Kroó Norbert fizikusok, Budapest Szabadalmas: MTA Központi Fizikai Kutató Intézete, Budapest Eljárás és berendezés lézerplazma röntgen hozamának növelésére és röntgenlézer megvalósítására 1 A találmány eljárás és berendezés röntgen sugárforrás intenzitásának növelésére, vagy röntgenlézer megvalósítására, lézerfonás, fókuszálóeszköz és szilárd target segítségével lézersugárzással keltett plazma - lézerplazma - útján. 5 A találmány felhasználható olyan ipari és tudományos célokra, ahd nagy intenzitású, rövid időtartamú, pontszerű, széles spektrumú, inkoherens, valamint nagy intenzitású, ultragyors, kis divergenciájú, kis sávszélességű koherens röntgenfonás (röntgenlézer) al- 10 kalmazása szükséges. Pontszerű, ultragyors, nagy intenzitású röntgenforrásokként napjainkban előszeretettel használjuk az impulzus lézerekkel előállított plazmákat — lézerplazma -, melyek a szokásos röntgenberendezésekkel 15 szemben számos előnyös tulajdonsággal rendelkeznek. Forrásként az intenzív lézerfénnyel megvilágított targetanyag szolgál, amelyen kisméretű, közelítőleg izotróp eloszlásban pontszerű és 10"* sec-nél rövidebb, gyors, nagy intenzitású röntgensugárzás keletkezik. A 20 2(r*-icrlí sec alatt létrehozott többmillió fokos hőmérsékletű lézerplazmákban az egyszeresen és többszörösen ionizált atomok rekombinációja során, valamint a nagy energiájú elektronok fékezési sugárzása útján keletkezik az inkoherens, gyors, széles spekt- 25 rumú, pontszerű forrásból származó röntgensugárzás. Az eddig publikált lézerplazma röntgenforrások közül a legjobb röntgen konverziós hatásfokot a teljes röntgenspektrumra (definíciója: a kijövő röntgen-, és a besugárzott lézerenergia- hányadosa) 20%-ban adták 30 175116 2 meg. Az általunk javasolt elrendezésben a fenti konverziós hatásfok, kis lézerenergiák esetén, méréseink szerint, az impulzusidő lényeges változása nélkül minimum 3 nagyságrenddel növelhető. (Ez energetikailag nem ellentmondás, ugyanis esetünkben nem csak a lézerfény energiája konvertálódik röntgensugárzássá). Ennek megfelelően az általunk javasolt elrendezéssel egyrészt az adott lézerrel előállított plazma röntgenhozamát nagyságrendekkel tudjuk növelni, másrészt adott röntgenintenzitást nagyságrendekkel kisebb teljesítményű lézerrel tudunk előállítani. Ez a növekedés a lézerplazma erős elektrosztatikus térben való létrehozásával érhető el. Mint közismert, a lézerplazma csak a plazmafrekvenciának megfelelő frekvenciák felett nyeli el az elektromágneses sugárzást, emiatt a szokásos lézerplazmák esetén a fény igen jelentős része a plazmáról reflektálódik, tehát a röntgenkeltés szempontjából elvész. Mi az erős elektrosztatikus tér használatával úgy módosítottuk a plazma elektron- és ionsűrűségének térbeli eloszlását, hogy a fényabszorpciót jelentősen megnöveltük. A fokozott röntgenkeltéshez a másik, nagyobb járulékot az erős sztatikus elektromos térben felgyorsított, a plazma ultraibolya és primer röntgensugárzása hatására a szemközti elektródából kiváltott fotoelektronok plazmába csapódása adja. Hasonló külső körülmények között (geometria) működik a röntgenlézer, a lezajló fizikai folyamatok egy része azonban eltérő.
