Einfluss statischer und quasistatischer Magnetfelder auf ...

ωp =
�
nee 2
ɛ0me
2.1 Lasererzeugte Plasmen
. (2.2)
Dabei ist ne die Elektronendichte des betrachteten Plasmas. Die Schwingungen,
aus der die Plasmafrequenz resultiert, entstehen durch Verschiebungen der Elektronen
gegenüber den Ionen [Vog99]. Gleichung (2.2) bezeichnet die Plasmafrequenz
für Elektronen. Setzt man anstatt ne und me die Ionendichte ni und -masse mi
ein, erhält man die Plasmafrequenz für die Ionen, die im Allgemeinen aber nur eine
untergeordnete Rolle bei den Untersuchungen eines Plasmas spielt.
Aus der kritischen und der lokalen Elektronendichte eines Plasmas läßt sich nach
[Hut00] der Brechungsindex n für elektromagnetische Strahlung berechnen
n =
�
1 − ne
nec
=
�
1 − ω2 p
ω 2 L
(2.3)
Aus (2.3) geht hervor, dass Plasmen immer einen Brechungsindex n < 1 besitzen,
im Gegensatz zu den meisten Festkörpern. Hinter der Schicht kritischer Elektronendichte
kann die Laserstrahlung auf Grund der Dispersionsrelation (2.4) nicht weiter
in das Plasma eindringen [Eli02].
k 2 Lc 2 = ω 2 L − ω 2 p
(2.4)
wobei kL den Wellenzahlvektor der Laserstrahlung und c die Vakuumlichtgeschwindigkeit
bezeichnet. Wenn die Laserkreisfrequenz ωL kleiner als die Plasmafrequenz
ωP ist, dann wird der Wellenzahlvektor kL imaginär. Dies hat einen exponentiellen
Abfall des elektromagnetischen Feldes der Strahlung zur Folge. Die
Schicht der kritischen Elektronendichte bewirkt deswegen eine Reflexion der Strahlung.
Durch den Impulsübertrag an dieser Schicht, entsteht eine Stoßwelle, die in
das Plasma und auch in den Festkörper eindringt. Die Materie im Festkörper wird
durch den Einfluss dieser Stoßwelle stark komprimiert (Abb. 2.1).
Das Plasma, das sich vor der Schicht der kritischen Elektronendichte befindet
und noch durch die Laserstrahlung aufgeheizt und ionisiert wird, bezeichnet man
als Korona. Die Absorption der Laserenergie erfolgt beispielsweise durch inverse
Bremsstrahlung oder Resonanzabsorption. Eine Beschreibung dieser Absorptionsmechanismen
ist in [Eli02], Kap 5.1 und Kap. 5.6 zu finden.
Der Teil des Plasmas, der sich hinter der Schicht befindet, und die Festkörperoberfläche
werden durch Elektronenwärmeleitung und Strahlungsdiffusion weiter
aufgeheizt. Diese Mechanismen werden in [Süß96] näher erläutert.
2.1.2 Lokales thermisches Gleichgewicht
Nimmt man an, dass sich der bestrahlte Festkörper im Vakuum befindet, expandiert
das an der Festkörperoberfläche entstehende Plasma näherungsweise mit der
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