掠入射较高功率密度驱动Ni-like AgX射线激光的理论研究
OLED器件电学物理理论综述
第37卷第8期2022年8月Vol.37No.8Aug.2022液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and DisplaysOLED器件电学物理理论综述于立帅，苏煜皓，杨菲玲，杨奕琯，刘飞龙*，周国富（华南师范大学华南先进光电子研究院，彩色动态电子纸显示技术研究所，广东省光信息材料与技术重点实验室，广东广州510006）摘要：以有机发光二极管（Organic light-emitting diode，OLED）等为代表的新型显示技术已成为新一代信息技术的先导性支柱产业。
尽管OLED在材料与器件叠层设计工艺等核心技术上已取得巨大突破，但目前业界研发仍然主要依靠试错法（trial-and-error），对于器件内部物理机理的理解仍然处于定性、经验性的阶段。
本文系统性地阐述了OLED器件物理理论，特别是对如何从物理上描述组成OLED器件的非晶无序分子体系、如何描述电荷传输和激子过程、如何计算器件光电性能、以及如何将物理理论应用于实验OLED研发，进行了详细的介绍。
关键词：OLED；高斯无序模型；三维动力学蒙特卡罗模拟；三维主方程；漂移-扩散模型中图分类号：TN383+.1；TN873+.3文献标识码：A doi：10.37188/CJLCD.2022-0105Review on theories of electrical physics in OLEDs YU Li-shuai，SU Yu-hao，YANG Fei-ling，YANG Yi-guan，LIU Fei-long*，ZHOU Guo-fu （Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Information Materials and Technology，Institute of Electronic Paper Displays，South China Academy of Advanced Optoelectronics，South China Normal University，Guangzhou510006，China）Abstract：New display technologies such as organic light-emitting diodes（OLEDs）have become a key industry of information technology.Although great breakthrough has occured in OLED technologies such as materials and stack design processes，currently the research and development still mainly rely on trial-and-error approaches，and the understanding of the physical mechanism of the device remains mostly quali⁃tative and empirical.In this article，the physical theories of OLEDs are systematically introduced and reviewed，especially focusing on how to physically describe the amorphous disordered nature of molecular systems，how to describe charge transport and excitonic processes，how to calculate the optoelectronic properties of devices，and how to apply these theories to experimental OLED research and development.文章编号：1007-2780（2022）08-0980-17收稿日期：2022-03-31；修订日期：2022-04-15.基金项目：广州市科技计划（No.2019050001）；广东省“珠江人才计划”引进领军人才计划（No.00201504）；教育部“长江学者和创新团队发展计划”项目滚动支持（No.IRT_17R40）；广东省光信息材料与技术重点实验室（No.2017B030301007）Supported by Science and Technology Program of Guangzhou（No.2019050001）；Leading Talents ofGuangdong Province Program（No.00201504）；Program for Changjiang Scholars and Innovative ResearchTeams in Universities（No.IRT_17R40）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical InformationMaterials and Technology（No.2017B030301007）*通信联系人，E-mail：feilongliu@第8期于立帅，等：OLED 器件电学物理理论综述Key words ：OLED ；Gaussian disorder model ；three -dimensional kinetic monte carlo simulations ；three -dimensional master equations ；drift -diffusion model1引言有机发光二极管（OLED ）基本原理为通过电光转换实现发光。
项目名称：新概念高效率X射线自由电子激光(FEL)物理与
项目名称：新概念高效率X射线自由电子激光（FEL）物理与新概念、高效率X射线自在电子激光〔FEL〕物理与关键技术研讨首席迷信家：赵振堂中国迷信院上海运用物理研讨所起止年限：2020.1至2021.8依托部门：中国迷信院二、预期目的对全相关、高效率的X射线FEL的各种新概念和技术途径停止深化的探求研讨，跟上国际FEL范围开展的最前沿，力争取得具有原创性的效果，构成有特征的、先进的X射线FEL方案，为开展超快、高亮度、高效率、完全相关的第四代光源作出贡献；从实际与实验两个方面掌握全相关、高效率FEL的相关关键技术，如ERL、外种子谐波型FEL〔级联HGHG、EEHG等〕、超低发射度的高亮度注入器等，为我国未来建造先进的X射线FEL奠定技术和人才基础。
五年中，本项目将到达以下预期目的：(1) 提出和研讨XFEL的新概念和关键物理效果，完成级联HGHG、EEHG、XFELO及ERL技术运用于X射线FEL的实际及可行性研讨，在此基础上给出完成全相关、高效率、高性价比、先进的X射线FEL的优化方案；(2) 在深紫外自在电子激光装置上完成两级级联HGHG的原理验证明验，并展开相关的实验研讨，片面掌握级联HGHG自在电子激光的辐射特性；(3) 在深紫外自在电子激光装置上完成基于EHGHG以及EEHG的自在电子激光运转形式的验证明验，并展开深化的实验研讨；(4) 在对光阴极资料、光阴极注入器结构停止系统研讨的基础上，研制可以满足XFEL低发射度要求, 发射度小于1um,具有创新结构的光阴极注入器；〔5〕研制出满足ERL高平均流强要求的射频超导腔，Q值不小于2x1010，对强流下高阶模的影响停止剖析并找到吸收HOM功率的有效途径，设计并研制出适用于ERL的超导减速单元；〔6〕集成ERL实验装置，展开各种相关实验研讨，片面掌握ERL技术，为基于ERL的XFEL打下良好的基础；〔7〕经过完成上述目的，培育出5-6名FEL及ERL范围的青年学术带头人，培育20名以上博士研讨生。
磁性材料在同步辐射及自由电子激光中的应用
无 机 材 料 学 报
Vol. 31 No. 10
Journal of Inorganic Materials
Oct., 2016 DOI: 10.15541/jim20160177
磁性材料在同步辐射及自由电子激光中的应用
Key words: synchrotron radiation; free electron laser; permanent magnet insert device; magnetic materials.
光源发光是由于光源中粒子如电子、原子、分 子等运动产生, 主要有三种方式: 热运动、 跃迁辐射 和带电粒子加速运动。热运动产生光是生活中最常 见的, 太阳光、 蜡烛就是很好例子, 此类光随着温度 变化会改变颜色。 跃迁辐射光是由物质粒子如分子、 原子等通过能级间跃迁产生 , 粒子自发从高能级激 发态 E2 向低能级基态 E1 跃迁, 同时辐射出频率为
( E2 E1 ) / h 的光子, 这种过程称为自发辐射。 当
外来光子入射时 , 会引发原子以一定概率迅速从能 级 E2 跃迁到能级 E1, 同时辐射一个与外来光子频
率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子, 这 个过程称为受激辐射 , 这种在受激辐射过程中产生 并被放大的相干光就是激光。带电粒子加速运动产 生光通常称为同步辐射光和自由电子激光 , 称为基 于加速器光源 , 原子核反应堆切伦科夫辐射也属于 这种。 插入件是同步辐射和自由电子激光装置的关键 设 备 之一 [1-3] 。 1985 年 , 美国 伯克利 国 家实 验室 Halbach 首先利用稀土永磁研制出 Halbach 波荡器插 入件 [4], 大大缩短了插入件的周期长度。自上世纪
激光 衍射技术
激光衍射技术电测控51 05043005 冯宁激光衍射测试技术摘要：激光衍射的原理，激光衍射的应用，激光衍射的发展关键词：激光、衍射、测量、波、传播等光的衍射现象：光波在空间传播遇到障碍时，其传播方向会偏离直线传播，弯入到障碍物的几何阴影中，并呈现光强的不均匀分布的现象惠更斯——菲涅耳原理是波动光学的基本原理, 是研究衍射现象的理论基础。
一、惠更斯原理在研究波的传播时，总可以找到同位相各点的几何位置，这些点的轨迹是一个等相面，叫做波面，惠更斯曾提出次波的假设来阐述波的传播现象，从而建立了惠更斯原理。
惠更斯原理可表述如下：任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。
根据这个原理，可以从某一时刻已知的波面位置求出另一时刻波面的位置。
s's'ss r=vt(图2－1) 图2-1可以用来说明这个原理，图中SS 是某一时刻（0t ）的波面，箭头表示光的传播方向，若光速为，为了求得另一时刻的波面的位置，可以把原波面上的每一点作为次波源，各点均发出次波，经时间后，次波传播的距离为，于是各次波的包络面''S S 就是在时刻的波面，光的直线传播、反射、折射等都能以此来进行较好的解释。
此外，惠更斯原理还可解释晶体的双折射现象，但是，原始的惠更斯原理是十分粗糙的，用它不能说明衍射的存在，更不能解释波的干涉和衍射现象，而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而其实并不存在倒退波。
由于惠更斯原理的次波假设不涉及波的时空周期特性——波长，振幅和位相，因而不能说明在障碍物边缘波的传播方向偏离直线的现象。
事实上，光的衍射现象要细微得多。
例如还有明暗相间的条纹出现，表明各点的振幅大小不等，因此必须能够定量计算光所到达的空间范围内任何一点的振幅，才能更精确地解释衍射现象。
二、菲涅耳对惠更斯原理的改进菲涅耳根据惠更斯的“次波”假设，补充了描述次波的基本特征——位相和振幅的定量表示式，并增加了“次波相干叠加”的原理，从而发展成为惠更斯-菲涅耳原理，这个原理的内容表述如下：QS dsr r 0p(图2－2)如图2-2所示的波面S 上每个面积元dS 都可以看成新的波源，它们均发出次波，波面前方空间某一点的振动可以由S 面上所有面积元所发出的次波在该点叠加后的合振幅来表示。
热释电晶体光源用于X射线荧光分析及控制电子学研究
CAS
IHEP
发射器装置仿照Cool-X设计模式，采用半导体封装工艺，使用的普通 半导体封装壳为TO-8 封装，并使用25 微米薄Be 片镀铜作为发射窗 口，整个封装直径为14mm、高度5-7mm。晶体采用钽酸锂LiTaO3小 型2级半导体制冷片作为加热制冷装置，使最高温差可以达到99度； 同时在晶体侧面使用小型热敏电阻检测晶体温度变化。
CAS
IHEP
PID控制（1）
• PID（比例积分微分）英文全称为 Proportion Integration Differentiation。 目前，PID控制及其控制器在工程的自动控 制上已经得到了广泛的应用，有各种各样 的PID控制器产品。有利用PID控制实现的 压力、温度、流量、液位控制器。
• 2013年发射的CE-3巡视器搭载粒子激发X射线谱 仪利用α粒子源激发进行X射线荧光分析。
CAS
IHEP
背景及意义（2）
• 由于放射源强度受安全性限制，在空间探测中使 用的放射源强度一般较小；同时放射源激发能量 较小也制约了相应的元素探测水平。普通X光管 通过加热灯丝发出电子束，使用30kV左右高压加 速电子轰击金属靶，从而产生X射线。这种类型 的X光管使用较高高压并且需要很好的制冷，同 时功率一般较大。这些因素限制了X光管在空间
温度变化率 X射线计数率
IHEP
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
CAS
IHEP
谢谢
CAS
10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8
激光驱动高能X射线源及其应用实验研究的开题报告
激光驱动高能X射线源及其应用实验研究的开题报告一、研究背景X射线在医学、材料科学和工业领域已经得到广泛应用，但传统的X射线源往往需要大型电子加速器或核反应堆等昂贵的装置来产生高能X射线。
近年来，激光驱动高能X射线源得到了广泛研究，其原理为利用激光与高能电子束相互作用，产生高能X射线。
该方法具有设备简单、成本低廉、功率密度高等优点，因此在空间科学、医学诊断、材料科学、核芯物理等领域有广泛应用前景。
二、研究目的本研究旨在针对激光驱动高能X射线源的原理、性能和应用进行深入研究和分析，探索其在医学诊断、材料科学、核芯物理等领域的应用前景。
具体研究目标包括：1.理论分析激光驱动高能X射线源的原理及产生高能X射线的条件与机制；2.设计实验装置，探究激光与电子束相互作用的特征以及产生高能X射线的条件；3.利用所构建的激光驱动高能X射线源进行医学诊断、材料科学和核芯物理实验，验证其应用前景及潜力。
三、研究内容1.基础理论分析：针对激光驱动高能X射线源的原理及产生高能X射线的条件和机制进行理论分析，建立数学模型，探究激光与电子束相互作用的特征。
2.实验装置设计：基于理论研究结果，设计并搭建激光驱动高能X射线源实验平台，以实现产生高能X射线的条件。
3.实验研究：借助所构建的激光驱动高能X射线源，开展医学诊断、材料科学和核芯物理等领域的实验研究，验证其应用前景及潜力。
4.数据分析与展望：对实验结果进行数据分析，并探索该技术在未来的发展方向及应用前景。
四、研究意义1.本研究将深入探究激光驱动高能X射线源的原理及其与电子束相互作用的特征，为该技术的进一步研究奠定基础。
2.通过搭建实验平台，本研究将对激光驱动高能X射线源的产生条件进行深入研究，为技术的应用提供实验基础。
3.本研究将采用激光驱动高能X射线源开展实验研究，验证该技术在医学诊断、材料科学和核芯物理等领域的应用前景，为新型X射线源的研究开发提供实验数据和应用依据。
利用掠入射X射线技术表征高分子薄膜
利用掠入射X射线技术表征高分子薄膜张吉东;莫志深【摘要】掠入射X射线技术是一种表征高分子薄膜的结晶性、厚度、界面粗糙度等物理量的新方法,本文简单介绍了这种技术中X射线反射率法和掠入射X射线衍射法的基本原理、测试和分析方法以及这些方法在高分子薄膜研究中的应用.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2009(024)002【总页数】7页(P1-6,9)【作者】张吉东;莫志深【作者单位】中国科学院长春应用化学研究所,高分子物理与化学国家重点实验室,吉林长春,130022;中国科学院长春应用化学研究所,高分子物理与化学国家重点实验室,吉林长春,130022【正文语种】中文【中图分类】O6随着科学技术的发展，厚度仅为纳米级的高分子薄膜在如微电子器件、生物医用、巨磁薄膜等领域得到越来越多的应用。
对这些薄膜的结晶性以及厚度、界面情况等的表征是很重要的。
由于一些界面是埋在高分子薄膜下方，很难用如扫描电子显微镜、扫描探针显微镜等手段表征出来;同时由于高分子薄膜的衍射信号较弱，而且容易被基底信号掩盖，所以用常规X射线衍射方法很难表征出高分子薄膜的结晶性。
掠入射X射线技术的出现为这方面的研究提供了一个新的机遇。
掠入射X射线(Grazing incident X－ray)技术是一种新颖的测试薄膜的技术［1－2］，在测试时，X射线以很小角度入射到样品表面，几乎与样品平行。
一般有两种测量模式:对称耦合模式和非耦合模式。
前者测试时入射角与反射角同步等步长增加，亦称X射线反射率(X－ray Reflectivity，XRR)的测量，常用于测量薄膜的密度、厚度、粗糙度以及密度分布等信息。
后者测试时入射角不变，探测器在大角区扫描测量衍射信号，亦被称为掠入射X射线衍射(Grazing incident X－ray diffraction，GIXRD)，常被用来表征薄膜的结晶信息(如晶型、取向、结晶度、微晶尺寸等)。
本文简单介绍掠入射X射线技术的基本原理和在高分子薄膜表征中的一些初步应用。
核动力工程
核 动 力 工 程Nuclear Power EngineeringV ol. 27. No.3 Jun. 2 0 0 6第27卷 第3 期 2 0 0 6 年6月文章编号：0258-0926(2006)03-0043-04镀层厚度的X 射线衍射法测量李志海1，周上祺1，任 勤1，石 泉1，邱绍宇2，李 聪2（1. 重庆大学材料科学与工程学院，400030；2. 中国核动力研究设计院核燃料及材料国家级重点实验室，成都，610041）摘要：用基体X 射线衍射法测量了化学镀Ni-P 合金的镀层厚度，并进行了误差分析。
结果表明，基体X 射线衍射法是一种精确度较高的镀层厚度无损测量法，在其适用的范围之内，能客观准确地测量出镀层厚度，误差小于金相法测量误差；基体X 射线衍射法的测量结果，几乎不受基体表面镀层结晶状态的影响，可以用来测量晶态或非晶态镀层厚度。
关键词：镀层厚度；X 射线衍射；无损测量；化学镀 中图分类号：TG115. 22 文献标识码：A1 引 言X 射线衍射具有不破坏及不接触镀层的优点，可以用来测量化学镀镀层的厚度。
X 射线衍射法可分为基体X 射线衍射法和表层X 射线衍射法2种。
表层X 射线衍射法是根据表层材料所产生的X 射线衍射强度的强弱来推测其厚度；基体X 射线衍射法是根据基体材料所产生的衍射线的衰减来测定其厚度。
表层X 射线衍射法存在以下技术难点[1]：①当镀层厚度为微米或者更薄时，常规衍射法所获得的镀层的衍射信息较弱且峰形较差，导致测量误差较大；②镀层材料普遍存在严重的择优取向(即织构现象)，使得问题复杂化；③如果镀层为非晶材料或者包含有大量的非晶成分，由于非晶材料不产生衍射效应，无法利用镀层的衍射信息来测量其厚度。
为此，本文采用基体X 射线衍射法对镀层厚度测量进行了研究。
2 测量原理如图1所示，当一束强度为p 的X 射线入射到表面有镀层的基体上时，基体所产生的衍射强度I t 和表面无镀层时基体上产生的衍射强度0I ，其关系式为： ()()AC exp BA exp t ⋅−⋅⋅−⋅∝μμp I或图1 基体衍射法测厚示意图Fig. 1 Diagram of Thickness Measured bySubstrate Diffraction Method()[]AC BA exp t +−⋅⋅=μp k I⎟⎠⎞⎜⎝⎛−⋅⋅=θ μsin 2exp t p k (1)式中，μ为镀层的线衰减系数，cm -1，t 为镀层厚度，cm ，k 为常数。
掠入射较高功率密度驱动Ni-like Ag X射线激光的理论研究
类 的瞬态碰撞 激发 机 制是 很有 效 的 ， 以使其 增益 系数 成倍 提 高 。 可
在 １２ Ｏ ． ×１ ”Ｗ ・ｃ 低功 率 密度下 ， 者用 系列程 序 对 脉宽 为 １ ０ｐ ｍ 作 ０ ｓ的基频 激光 以掠 入射 方 式驱动
亚稳态 类镍银 碰撞 激发 机制 进行 了研 究［］ 取 得 了增 益 系 数 为 ２ ． ｍ （ ， ３ ８ｃ 比正入 射 提 高 ８ ） ４ 的好 结果 ， 说
维普资讯
第 １ 卷 第 ２期 ８ ２ ０ 年 ２月 ０６
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ Ｐ ＯＷ ＥＲ ＡＳ ＡＮＤ ＡＲ Ｉ Ｌ ＥＲ Ｐ Ｉ ＣＬＥ Ｂ ＇ ＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ ．１ Ｎｏ ２ １ ８， ． Ｆｅ ｂ．， ０ ６ ２ ０
摘
要 ： 用 系列 程 序 对 掠 入 射 方 式 驱 动 亚 稳 态 类 镍 银 碰 撞 激 发 机 制 进 行 了研 究 。 继 低 功 率 密 度 驱 动 获
得有效增益系数为 ２ ． ｍ 结 果之后 ， ４ ３ Ｏ ３ ８ｃ 在 ． ×ｌ ”Ｗ ・ ｍ 较高功率 密度驱动时 ， ｃ 增益区移到驱动 激光 折 返 点附近 ． 有效增 益系数达到 ４ ｍ 以上 ， ０ｃ 比正入射提 高 了 ２ ４倍 。用 ５ ． ＯＪ激光 能量驱动单 靶 ， 就能达 到有
角 为 的驱动激光 在 电子 密度 为 Ｎ 处返 回， Ｎ 一ｓｎ Ｎ 其 中 Ｎ ． ４ ×１扎 ｉ。 ， 一１ １９３ ０
ｃ （ ｍ 以 ｍ 为单
位） 为驱 动激光 的 临界 电子密 度 。采 用掠 入射后 ， 动激 光能 量 直接 沉积 到增 益 区。掠入 射折 返 的方式 大大增 驱 加了在折 返点 附近驱 动激 光 的光 程 ， 提高 了对驱 动激 光 的吸 收 ， 能成倍 地 提高 增益 区 的电子温 度 丁 。在 １ ． 。 ３ ６ 角 掠入射 时 ， 驱动 激光 在轴 向的速 度 达到光 速 的 ９ ， ７， 能有 效地 克 服等 离子 体 的老 化 。 因而 ， ９ ６ 掠入 射 对 类镍 银
XXXX-教材理学用户会培训(张吉东)
掠入射X射线衍射基本原理与数据解析张吉东、莫志深中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室1 掠入射X射线衍射的原理1.1X射线折射率及全反射1.2X射线反射率（XRR）1.3掠入射X射线衍射（GIXRD）2掠入射X射线衍射的测试方法2.1Rigaku SmartLab衍射仪的测试方法2.2同步辐射的测试方法3掠入射X射线衍射数据的分析方法3.1X射线反射率数据求解薄膜密度、厚度、粗糙度3.2掠入射X射线衍射数据的分析*e-mail: jdzhang@1 掠入射X 射线衍射的原理掠入射X 射线(Grazing incident X-ray)技术是一种新颖的测试薄膜的技术，它是指以测试时X 射线以很小角度入射到样品表面，几乎与样品平行。
在测量时一般有两种模式：对称偶合模式和非偶合模式。
前者测试时入射角与反射角同步等步长增加，亦称X 射线反射率(X-ray Reflectivity ， XRR)的测量，常用于测量薄膜的密度、厚度、粗糙度以及密度分布等信息。
后者测试时入射角不变，探测器在大角区扫描测量衍射信号，亦被称为掠入射X 射线衍射(Grazing incident X-ray diffraction ， GIXRD)，常被用来表征薄膜的结晶性信息如晶型、取向、结晶度、微晶尺寸、微晶的层序分布等。
图 1 掠入射和出射 X 射线衍射几何1.1 X 射线折射率及全反射设具有平面波特征的电磁场，在点 r 处的电场强度为 0()exp()i r i =⋅E E k r 。
该电场强度在介质中的传播特性可用 Helmholtz 方程表示22()()()0r k n r r Δ+=E E (1)这里，2k πλ==k ，k 是波矢；λ是辐射线波长；n(r) 是位于 r 处的折射率， 对于均匀介质， n(r) 是与位置无关的常数。
如果具有谐波振动的介质在单位体积内含有 N 个原子，谐振频率为ωi ，则n(r) 为∑=−−+=Ni iiii f m eNr n 12202221)(ωηωωε (2)式中:ω是入射电磁波频率；e 和 m 分别为电子的电荷和质量；ηi 为阻尼因子；ƒi 为每个原子的电子强迫振动强度， 通常为复数。
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第18卷第2期强激光与粒子束Vol.18，No.2 2006年2月HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Feb.，2006 文章编号：1001-4322（2006）02-0210-05掠入射较高功率密度驱动Ni-like AgX射线激光的理论研究*张国平，张覃鑫，郑无敌（北京应用物理与计算数学研究所，北京100088）摘要：用系列程序对掠入射方式驱动亚稳态类镍银碰撞激发机制进行了研究。
继低功率密度驱动获得有效增益系数为23.8cm-1结果之后，在4.3×1013W・cm-2较高功率密度驱动时，增益区移到驱动激光折返点附近，有效增益系数达到40cm-1以上，比正入射提高了2.4倍。
用50J激光能量驱动单靶，就能达到有效增益长度积为40的深度饱和增益。
关键词：X射线激光；类镍离子；电子碰撞激发机制；亚稳态；掠入射；数值模拟中图分类号：TN246 文献标识码：A类镍钯和银离子的电子碰撞激发机制X射线激光（XRL）输出波长分别为14.7和13.9nm。
非常适合作为诊断激光等离子体电子密度的探针光。
美国利弗莫尔国家实验室（LLNL）和我国上海激光等离子体实验室分别利用这两种激光为探针用Mach-Zehnder干涉仪成功地诊断了激光等离子体临界面附近的电子密度分布［1-3］。
为了提高分辨能力和进一步诊断临界面附近的中Z和高Z等离子体，需要进一步提高输出XRL的亮度和相干性。
为此，需要继续对类镍离子的电子碰撞激发机制进行研究。
在基频激光以100ps脉宽预、主脉冲方式驱动类镍银一类的电子碰撞激发机制中，增益区的电子密度在1019cm-3量级［4］。
驱动激光的能量主要沉积在接近临界面的电子密度为1020cm-3量级区域。
在增益区，等离子体对驱动激光的吸收很小，主要由电子热传导加热。
驱动激光的大部分能量就被浪费掉了。
针对这种情况，美国LLNL的科学家进行了用驱动激光掠入射辐照钯靶的实验［5］。
在1维条件下掠入射角为Ф的驱动激光在电子密度为Ne *处返回，Ne*=sin2ФNc，其中Nc=1.1493×1021λ-2cm-3（λ以µm为单位）为驱动激光的临界电子密度。
采用掠入射后，驱动激光能量直接沉积到增益区。
掠入射折返的方式大大增加了在折返点附近驱动激光的光程，提高了对驱动激光的吸收，能成倍地提高增益区的电子温度Te。
在13. 6º角掠入射时，驱动激光在轴向的速度达到光速的97%，能有效地克服等离子体的老化。
因而，掠入射对类镍银一类的瞬态碰撞激发机制是很有效的，可以使其增益系数成倍提高。
在1.2×1013W・cm-2低功率密度下，作者用系列程序［6-9］对脉宽为100ps的基频激光以掠入射方式驱动亚稳态类镍银碰撞激发机制进行了研究［10］，取得了增益系数为23.8cm-1（比正入射提高84%）的好结果，说明在亚稳态碰撞机制中，掠入射驱动方式也是很有效的。
在主脉冲低功率密度驱动时，折返点附近Te上升比较慢，在比较低的Te 时，就已经过电离了。
增益区的Ne大约是Ne*的一半。
研究结果还表明，随驱动激光的功率密度提高，增益区将向电子密度高的区域移动，相应地增益系数也会上升。
为此，本文在4.3×1013W・cm-2较高功率密度下，用系列程序对脉宽为100ps的基频激光以掠入射方式驱动类镍银进行了研究，并与相同条件下正入射驱动进行了比较。
1 4.3x1013W・cm-2较高功率密度掠入射驱动这一功率密度和上海激光等离子体所在神光Ⅱ装置上进行的类镍银实验差不多［3］。
参照文献［10］预脉冲仍采用正入射。
焦线长度2.2cm，宽度100µm。
参照文献［10］预脉冲共振吸收为3%，主脉冲不考虑共振吸收。
因功率密度的提高，预主脉冲限流因子fe=0.03。
增益区每个网格初始厚度为0.06nm。
靶长20mm，按正入射考*收稿日期：2005-04-06；修订日期：2005-12-31基金项目：国家自然科学基金重点资助课题（69989801）；国家863计划项目资助课题作者简介：张国平（1941—），男，博士生导师，主要从事XRL理论研究工作；zhang-guoping@。
虑等离子体老化，预脉冲功率密度4.3×1011W・cm-2。
以Ф为10º，15º和20º分别对预主脉冲峰值的时间间隔t12进行优化。
其有效小信号增益系数Gef随t12优化结果见图1。
从图中看出，Ф为10º时，呈单峰，最大值为26.0cm-1。
Ф为20º时，开始缓慢上升，后有小的起伏，最大值为28.1cm-1。
Ф为15º的结果要好得多，开始上升较快，后起伏比较大。
有三个峰值，其t12分别为4.75，6.5和10.5ns，分别对应于Asgc，Asgj和Asgu模型，其Gef 分别为29.8，29.9和30.0cm-1。
如果按掠入射考虑等离子体的老化，Ф为15º和靶长为9.9mm时，对t12优化结果见图2。
从图中看出，Gef 开始也上升比较快，后起伏比较大。
有三个峰值，其t12分别为4.75，8.0和10.5ns，分别对应于Asgc，Asgp和Asgu三个模型，其Gef分别为47.2，45.2和43.3cm-1。
对于9.9mm长的靶XRL传播时间为33ps。
预脉冲产生的预等离子体通过几ns的膨胀，在33ps时间内其状态的变化是比较小的，所以按掠入射考虑等离子体的老化与实际情况会比较接近。
Fig.1 Optimization of t12in case of grazing incidence drivewith target length being20mm图1 靶长20mm时，掠入射驱动对t12的优化Fig.2 Optimization of t12in case of grazing incidence drivewith target length being9.9mm图2 靶长9.9mm时，15º掠入射对t12的优化对上述3个掠入射角，其驱动激光吸收效率ηa 随t12的变化见图3。
从图中看出：Ф为10º时，t12在2～5.5ns之间，ηa 线性上升，其后缓慢上升；在t12为6.25ns时，ηa达到峰值3.80%，其后缓慢下降。
Ф为15º和20º时，ηa 近似线性上升，有小的起伏。
t12为2ns时，ηa分别为4.92%和8.45%；各自随t12分别增加到13ns和11ns时，ηa 分别增加到11.7%和19.9%。
其ηa显著小于低功率密度掠入射驱动［10］。
Fig.3 Absorption rate of drive laser vs t12in case of grazing incidence图3 驱动激光吸收效率ηa 随t12的变化Fig.4 Evolution of525th Lagrange mesh in model Asgc图4 Asgc模型第525网格状态的演化首先研究Asgc模型。
其第525网格是G最大值所在的网格，其状态的演化见图4。
可以看出，Te 开始上升比较快。
当Te大于1keV后，驱动激光功率密度上升变慢、电子热传导加快和逆轫致吸收下降等因素导致Te 的上升变慢。
电离过程比Te上升快。
Te达到峰值的60%时，ηNi 已达到峰值。
在本文中将主脉冲峰值时刻定义为时间t的零点。
该网格在t<-62ps时，Ne<Ne *（Ne*=6.94335×1019cm-3，是掠入射角为15º时折返点的电子密度），有激光能量沉积，Te很快上升。
当-62ps≤t≤-57ps时，Ne >Ne*，没有激光能量沉积，Te非常缓慢上升。
当t>-57ps时，Ne<Ne*，又有激光能量沉积。
从-58ps到-57ps，Te 很快从674.6eV上升到953.3eV。
此时正好碰上ηNi也达到峰值，使得G从40.6跳跃到55.1cm-1，这是一个小概率事件，可遇而不可求也。
从图2也可以看出在t12=4.75ns附近Gef112第2期张国平等：掠入射较高功率密度驱动Ni-like Ag X射线激光的理论研究变化很陡。
考虑到理论模拟还不够精确，实验条件也有涨落，所以Asgc模型Gef为47.2cm-1的结果是很难达到的。
Asgp和Asgu模型能有比较大的Gef来源于在增益达到最大的一段时间内，折返点附近电子密度梯度比较小。
有好几个网格的电子密度接近于Ne *。
对驱动激光的吸收比较大。
使Te比较高。
考虑到理论模拟还不够精确。
实验条件也有涨落。
有好几个网格的电子密度都接近于Ne*，也是较难达到的。
这一点从图2也可以看出来。
从图2看出当6.75≤t12≤10.5ns时，G ef都大于40cm-1。
要获得45cm-1以上的增益是有困难的。
但获得40cm-1的增益还是有可能的。
对t12为8.5ns，还研究了Gef随预主脉冲强度比η的变化，结果见图5。
从图中看出在0.2%≤η≤1.5%时，Gef 都大于40cm-1。
下面以t12为9ns，其有效Gef为41.4cm-1的Asgr模型为主要研究对象。
Asgr模型之第501网格是增益最大值所在网格，其状态的演化见图6。
从图中看出，当ηNi和增Fig.5 Gain G ef vs ratio of prepulse’s intensityηin case of grazing incidence图5 掠入射驱动Gef 随η的变化Fig.6 Evolution of501th Lagrange mesh in model Asgr图6 Asgr模型第501网格状态的演化益系数G接近峰值时，其电子密度也非常接近Nc*。
有短暂时间第501和502网格Ne >Nc*。
等离子体对激光吸收比较强。
几个点的增益都比较大。
Te变化曲线也发生了几次扭曲。
t=-44ps时，G达到峰值49.0cm-1。
峰值处Te ，Ti，Ne和ηNi分别为956eV，18.5eV，6.90×1019cm-3和29.5%。
此时，其增益区的状态见图7。
增益峰值处13.9nm激光线的自发辐射强度Srr为1.25×1026keV・s-1・cm-3。
增益区的半高全宽为7.8µm。
增益区的平均电子密度梯度d Ne/d x=-2.49×1022cm-4。
根据XRL的折射定律，有dθ/d z=（-0.5/Nc ）×（d Ne/d x）。
式中dθ/d z为XRL的折射率，Nc为XRL的临界电子密度。
Nc=2.79×（20/λ）2×1024cm-3。