Einfluss statischer und quasistatischer Magnetfelder auf ...

2 Theoretische Grundlagen
2.1 Lasererzeugte Plasmen
Moderne Lasersysteme sind in der Lage hochintensive Laserpulse zu erzeugen, indem
sie sehr kurze Pulse, deren zeitliche Halbwertsbreite lediglich einige Pico- bis
Femtosekunden beträgt, in Nachverstärkern auf ein Vielfaches ihrer Anfangsenergie
verstärken. Die Endenergie eines Pulses kann dabei mehrere hundert Kilojoule
betragen. Die Leistung, die dabei auf eine Fläche einwirkt, wird als Leitstungsdichte
bezeichnet. Strahlt ein fokussierter Puls auf eine Festkörperoberfläche (Target),
erzeugt er ab einer kritischen Leistungsdichte ein Plasma. Die kritische Leistungsdichte
hängt von der Wellenlänge des Lasers und den Materialeigenschaften des
Festkörpers ab [MSW73].
Der für diese Arbeit verwendete, plasmaerzeugende Laser hat eine Wellenlänge
von 1064 nm bei einer Pulslänge von 15 ns. Die maximale Energie dieses Lasers
beträgt 100 J.
Die Ionisation der Festkörperatome erfolgt hauptsächlich durch freie Elektronen,
die an die elektromagnetische Welle koppeln und dadurch im Feld der Laseroszillation
beschleunigt werden. Diese freien Elektronen ionisieren durch inelastische Stöße
weitere Atome, wodurch noch mehr freie Elektronen erzeugt werden, die dann wieder
andere Atome ionisieren können. Die ersten freien Elektronen stammen vor allem
aus Verunreinigungen des Festkörpers und aus statistischen Prozessen. Ausführliche
Informationen über die Entstehung von lasererzeugten Plasmen finden sich in
[Rot98].
2.1.1 Plasmaparameter
In dem entstehenden Plasma propagiert die Laserstrahlung nur bis zu einer bestimmten,
wellenlängenabhängigen kritischen Elektronendichte nec
nec = ɛ0ω 2 L me
e 2 , (2.1)
wobei ɛ0 die elektrische Feldkonstante, ωL die Kreisfrequenz des Lasers, me die
Elektronenmasse und e die Elementarladung darstellen. Bei einer Laserwellenlänge
von 1064 nm, die einer Kreisfrequenz ωL von 1, 77 · 10 15 s −1 entspricht, ergibt sich
die kritische Elektronendichte zu 9, 86 · 10 20 cm −3 . Die kritische Elektronendichte
ist genau dann erreicht, wenn die Frequenz des Lasers mit der Plasmafrequenz ωp
übereinstimmt
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