Science >> Wetenschap >  >> Energie

Waar gaat laserenergie heen nadat deze in plasma is geschoten?

Laserenergie die in plasma wordt afgezet, kan verschillende paden volgen:

Collisionabsorptie :De laserenergie wordt door botsingen direct geabsorbeerd door de elektronen in het plasma. Dit absorptieproces zet laserstraling om in de thermische energie van de plasmadeeltjes, wat leidt tot een verhoging van de plasmatemperatuur.

Omgekeerde Bremsstrahlung :Bij dit mechanisme interageren de laserfotonen met vrije elektronen in het plasma. Terwijl de fotonen met de elektronen botsen, dragen ze hun energie over aan de elektronen, waardoor ze versnellen en kinetische energie verkrijgen. Dit leidt tot een toename van de thermische energie en druk van het plasma.

Resonantieabsorptie :Dit gebeurt wanneer de laserfrequentie overeenkomt met de natuurlijke frequentie van oscillaties van bepaalde ionen of elektronen in het plasma. Wanneer aan deze resonantievoorwaarde wordt voldaan, wordt de laserenergie efficiënt geabsorbeerd door de resonante deeltjes, wat resulteert in een specifieke verwarming van die deeltjes en een plaatselijke stijging van de plasmatemperatuur.

Gestimuleerde Brillouin-verstrooiing (SBS) :Dit is een niet-lineair verstrooiingsproces dat optreedt wanneer laserlicht interageert met ionen in het plasma. Een deel van de laserenergie wordt omgezet in een hoogfrequente geluidsgolf (fonon) en een verstrooide laserlichtgolf. Dit proces kan laserenergie omleiden en wegleiden van het belangrijkste focusgebied.

Gestimuleerde Ramanverstrooiing (SRS) :Net als bij SBS treedt SRS op wanneer laserlicht interageert met plasma-elektronen. In dit geval wordt een deel van de laserenergie omgezet in een hoogfrequente elektronenplasmagolf (plasmon) en een verstrooide laserlichtgolf, wat resulteert in de heroriëntatie van de laserenergie.

Magnetische veldgeneratie :In bepaalde plasmaregimes kan de interactie van intense laserpulsen sterke magnetische velden genereren via verschillende mechanismen, zoals het Biermann-batterijeffect of de JxB-kracht. Deze magnetische velden kunnen de dynamiek van het plasma beïnvloeden en de absorptie en het transport van laserenergie beïnvloeden.

Secundaire verwarmingsprocessen :Zodra de initiële laserenergie is geabsorbeerd en omgezet in thermische energie of wordt gestuurd door verstrooiingsprocessen, kunnen secundaire verwarmingsmechanismen de energie binnen het plasma verder herverdelen en verdelen. Deze mechanismen omvatten thermische geleiding, convectie en straling, die bijdragen aan de algehele plasmadynamiek en evolutie.

De specifieke routes en dominante absorptiemechanismen van laserenergie in plasma zijn afhankelijk van verschillende plasmaparameters, laserkarakteristieken (zoals golflengte en intensiteit) en experimentele omstandigheden.