Etapa 2 - P1 2016

Shema de realizare a proiectului


Faza nr. 6

Responsabil: Dr. F. JIPA

Termen de predare: 15.10.2016

Titlu: "Realizarea de suporţi de tip matrice pentru micro-ţinte"

Abstract: In cadrul acestui raport de activitate este prezentat un procedeu de fabricare a unui suport ce permite fabricarea de structuri micrometrice cu geometrie 3D (micro-tinte) pe suprafata foliilor subtiri (aluminiu) folosite la generarea de particule accelerate in urma interactiei cu pulsuri laser ultra intense. Suportul, cu o latime de 1” si o lungime de 2”, este compus din doua placi perforate cu gauri de diametre diferite. Folia este introdusa intre cele doua placi, iar prin folosirea unor conectori de prindere se realizeaza fixarea acesteia. Gaurile realizate in suport, dispuse identic, au permis plasarea materialului fotorezist direct pe suprafata foliei de aluminiu unde s-a fabricat micro-structuri 3D de tip con (tinte) prin scriere directa cu laserul femtosecunde in materiale de tip fotorezist. Structurile fabricate pe suprafata foliei (conurile) au inaltimea si baza mare de 100 µm si sunt orientate cu varful in contact cu folia de aluminiu. Metoda dezvoltata in cadrul acestui raport de activitate stiintifica este in curs de brevetare la Oficiul de Stat pentru Inventii si Marci.

Faza nr. 7

Responsabil: Dr. Sandu ION

Termen de predare: 15.10.2016

Titlu: "Studiul relaţiei dintre autoasamblarea unor nanomateriale si constrangerile geometrice impuse acestora"

Abstract: Prin depunerea unor picaturi sau filme lichide care contin nano-obiecte pe un substrat si evaporarea solventului, am observat ca arhitectura picaturii sau a filmului lichid poate influenta dramatic calitatea monostratului de nano-obiecte auto-asamblate. Am descoperit ca o picatura coloidala constransa geometric sa fie plata (de catre un esafodaj extern) isi ordoneaza particulele in benzi monostrat fara dislocatii. Aceasta calitate le face potrivite sa fie folosite ca dispozitive in fenomenele de tip difractie Bragg sau ca masti litografice. In timpul experimentelor am studiat influenta unor parametri precum: natura substratului (polimer, sticla, metal, siliciu), rugozitatea substratului, natura solventului (apa, etanol), inclinarea substratului, rolul unor substante stabilizante (Triton), natura nanoobiectelor (Fe2O3, TiO2, SnO2, C, nanosfere de polistiren,) dimensiunea nanoparticulelor, dimensiunea nanosferelor (0.7 - 20 μm), natura, dimensiunea si arhitectura esafodajului (fire de Cu, otel si polimer cu diametre variind intre 100 - 2000 μm), temperatura substratului, temperatura mediului extern si a umiditatii aerului (40 - 90 %). Cele mai bune rezultate au fost obtinute pentru nanosfere de polistiren, d = 0.7 μm, in apa si Triton ca agent stabilizator, concentratie mica a nanosferelor (c = 0.1 %), fire paralele de Cu distantate la 1 mm). Suprafata benzilor rezultate a fost de 50 x 25000 μm. Am studiat cristalizarea (din solutii apoase) a unor saruri ionice (K2CrO4), care are loc sub forma de retele mono-cristaline (interspatiere 5 - 20 μm) atunci cand solutiile lor diluate (c < 1 % wt.) sunt evaporate ca filme subtiri (d = 2 μm, constringere geometrica) pe plita incinsa (T = 300 - 500 0C). In schimb, nu am identificat nicio diferenta in statica, evaporarea si cristalizarea unor picaturi depuse pe substrat plan ''infinit'' si pe suprafata superioara a unor stalpi cilindrici. Rezultatele obtinute in studiul influentei constringerii geometrice asupra fenomenului de auto-asamblare ar putea duce la fabricarea unor dispozitive performante si totusi ieftine.

Faza nr. 8

Responsabil: Dr. F. SPINEANU

Termen de predare: 9.12.2016

Titlu: "Modelarea teoretică a surselor de radiatii X coerente pentru obtinerea pulsurilor cu durata de cateva zeci femtosesunde si lungime de unda de ordinul angstromilor"

Abstract: Demonstrarea relativ recenta a efectului laser la lungimi de unda de ordinul nanometrilor (N. Rohringer et al., Nature (London) 481, 2012) si al angstromilor (H. Yoneda et al., Nature 524, 2015) permite propunerea de noi experimente pentru studiul proceselor de imprastiere neliniara de tip foton-electron (C. Weninger et al., Phys.Rev.Lett. 111, 2013), observarea dinamicii electronilor, si extinderea domeniului energetic de diagnosticare a plasmei in conditii extreme (diagnosticarea plasmei de fuziune, a plasmei de astrofizica, si a plasmelor produse cu ajutorul laserului in laborator). Investigarea tranzitiilor fine apartinand ionilor grei, si foarte grei, intr-o plasma puternic ionizata se realizeaza prin interactiunea dintre aceste particulelor accelerate relativist si radiatii X coerente cu lungimi de unda cat mai scurte. Laserul X cu electroni liberi (XFEL) joaca un rol cheie la linia de demarcatie intre fizica atomica si fizica nucleara oferind oportunitati pentru crearea de noi surse de lumina de frecventa inalta (lungime de unda foarte mica).
In lucrarea de fata utilizam formalismului Maxwell-Bloch generalizat (C. Weninger and N. Rohringer, PRA 90, 2014) pentru a simula amplificarea radiatiei intr-o coloana de plasma obtinuta prin ionizarea gazului de neon cu radiatia XFEL conform experimentului publicat in 2012. Emisia spontana este modelata cu ajutorul unui termen stochastic a carui functie de corelatie reproduce forma Lorentiana caracteristica acestui fenomen. Simularea numerica a procesului de amplificare permite monitorizarea spatiala si temporala a inversiei de populatie, a castigului, a caracteristicilor pulsului laser rezultat (profil temporal, fluenta, durata, largime de banda) si a atenuarii radiatiei de pompaj in lungul propagarii ei prin mediul lasant.

Faza nr. 9

Responsabil: Dr. C. TICOS

Termen de predare: 9.12.2016

Titlu: "Regimuri de accelerare a electronilor în plasma creată de un laser hiperintens"

Abstract: Regimurile de accelerare a electronilor in plasma produsa de un laser hiperintens difera in functie de parametrii plasmei si durata pulsului laser. Au fost identificate si evaluate numeric diferite regimuri de accelerare a electronilor, prin evidentierea principalelor caracteristici si a conditiilor de realizare. Eficienta procesului de accelerare a electronilor este determinata prin investigarea numerica a lungimii de accelerare si a castigului de energie specifice fiecarui regim.
Principalele caracteristici ale fasciculului de electroni accelerati precum distributia energetica, distributia unghiulara la devierea in camp magnetic in functie de distributia spatiala si energetica initiala a fasciculului au putut fi determinate prin utilizarea unui spectrometru magnetic. A fost proiectat un spectrometru de electroni magnetic pentru a observa o gama larga de energii (1-200 MeV) intr-un singur puls, cu posibilitatea masurarii simultane a distributiei spectrale a fasciculului de electroni pe doi detectori amplasati in planuri diferite. Spectrometrul propus a fost investigat analitic si numeric obtinuandu-se rezultate preliminare pentru realizarea setup-ului experimental.

Faza nr. 10

Responsabil: Dr. O. BUDRIGA

Termen de predare: 9.12.2016

Titlu: "Sistem și procedură pentru caracterizarea profilului spațial al pulsurilor ultraintense în zona de interacție. Măsurători de contrast la picosecundă și nanosecundă"

Abstract: Profilul temporal al intensităţii pulsurilor laser ultra-intense a fost măsurat în diferite configuraţii la nivelul camerei de interacţie folosind un autocorelator TUNDRA de ordinul al treilea. Acest tip de măsurătoare este o metodă de a evalua contrastul intensităţii la scala de timp de picosecundă. Pentru a evalua contrastul intensităţii la scala de timp de nanosecundă a fost implementată o metodă specială, care foloseşte o fotodiodă rapidă cuplată cu un osciloscop. Un alt parametru important al fasciculului laser, pe care l-am măsurat, este profilul spaţial al intensităţii. O metodă de control al focusabilităţii fasciculului la nivelul camerei de interacţie a fost dezvoltată la sistemul laser CETAL-PW. În acest scop folosim un software, care face o buclă de control al sistemului, care constă dintr-o oglindă deformabilă şi un senzor Shack Hartmann pentru a compensa erorile frontului de undă introduse de către componentele optice.