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-ţinte) pe suprafaţa foliilor subţiri (aluminiu) folosite la generarea de particule accelerate în urma interacţiei cu pulsuri laser ultra intense. Suportul, cu o lăţime de 1” şi o lungime de 2”, este compus din două plăci perforate cu găuri de diametre diferite. Folia este introdusă între cele două plăci, iar prin folosirea unor conectori de prindere se realizează fixarea acesteia. Găurile realizate în suport, dispuse identic, au permis plasarea materialului fotorezist direct pe suprafaţa foliei de aluminiu unde s-au fabricat micro-structuri 3D de tip con (ţinte) prin scriere directă cu laserul femtosecunde în materiale de tip fotorezist. Structurile fabricate pe suprafaţa foliei (conurile) au înălţimea şi baza mare de 100 µm şi sunt orientate cu vârful în contact cu folia de aluminiu. Metoda dezvoltată în cadrul acestui raport de activitate ştiinţifică este în curs de brevetare la Oficiul de Stat pentru Invenţii şi Mărci.
Faza nr. 7
Responsabil: Dr. Sandu ION
Termen de predare: 15.10.2016
Titlu: "Studiul relaţiei dintre autoasamblarea unor nanomateriale şi constrângerile geometrice impuse acestora"
Abstract: Prin depunerea unor picături sau filme lichide care conţin nano-obiecte pe un substrat şi evaporarea solventului, am observat că arhitectura picăturii sau a filmului lichid poate influenţa dramatic calitatea monostratului de nano-obiecte auto-asamblate. Am descoperit că o picătură coloidală constrânsă geometric să fie plată (de către un eşafodaj extern) îşi ordonează particulele în benzi monostrat fără dislocaţii. Această calitate le face potrivite să fie folosite ca dispozitive în fenomenele de tip difracţie Bragg sau ca măşti litografice. În timpul experimentelor am studiat influenţa unor parametri precum: natura substratului (polimer, sticlă, metal, siliciu), rugozitatea substratului, natura solventului (apă, etanol), înclinarea substratului, rolul unor substanţe stabilizante (Triton), natura nanoobiectelor (Fe2O3, TiO2, SnO2, C, nanosfere de polistiren) dimensiunea nanoparticulelor, dimensiunea nanosferelor (0.7 - 20 μm), natura, dimensiunea şi arhitectura eşafodajului (fire de Cu, oţel şi polimer cu diametre variind între 100 - 2000 μm), temperatura substratului, temperatura mediului extern şi a umidităţii aerului (40 - 90 %). Cele mai bune rezultate au fost obţinute pentru nanosfere de polistiren, d = 0.7 μm, în apă şi Triton ca agent stabilizator, concentraţie mică a nanosferelor (c = 0.1 %), fire paralele de Cu distanţate la 1 mm). Suprafaţa benzilor rezultate a fost de 50 x 25000 μm. Am studiat cristalizarea (din soluţii apoase) a unor săruri ionice (K2CrO4), care are loc sub formă de reţele mono-cristaline (interspaţiere 5 - 20 μm) atunci când soluţiile lor diluate (c < 1 % wt.) sunt evaporate ca filme subţiri (d = 2 μm, constrângere geometrică) pe plita încinsă (T = 300 - 500 0C). În schimb, nu am identificat nicio diferenţă în statică, evaporarea şi cristalizarea unor picături depuse pe substrat plan ''infinit'' şi pe suprafaţa superioară a unor stâlpi cilindrici. Rezultatele obţinute în studiul influenţei constrângerii geometrice asupra fenomenului de auto-asamblare ar putea duce la fabricarea unor dispozitive performante şi totusi ieftine.
Faza nr. 8
Responsabil: Dr. F. SPINEANU
Termen de predare: 9.12.2016
Titlu: "Modelarea teoretică a surselor de radiaţii X coerente pentru obţinerea pulsurilor cu durata de câteva zeci femtosesunde şi lungime de undă de ordinul angstromilor"
Abstract: Demonstrarea relativ recentă a efectului laser la lungimi de undă de ordinul nanometrilor (N. Rohringer et al., Nature (London) 481, 2012) şi al angstromilor (H. Yoneda et al., Nature 524, 2015) permite propunerea de noi experimente pentru studiul proceselor de împrăştiere neliniară de tip foton-electron (C. Weninger et al., Phys.Rev.Lett. 111, 2013), observarea dinamicii electronilor şi extinderea domeniului energetic de diagnosticare a plasmei în condiţii extreme (diagnosticarea plasmei de fuziune, a plasmei de astrofizică şi a plasmelor produse cu ajutorul laserului în laborator). Investigarea tranziţiilor fine aparţinând ionilor grei, şi foarte grei, într-o plasmă puternic ionizată se realizează prin interacţiunea dintre aceste particule accelerate relativist şi radiaţii X coerente cu lungimi de undă cât mai scurte. Laserul X cu electroni liberi (XFEL) joacă un rol cheie la linia de demarcaţie între fizica atomică şi fizica nucleară oferind oportunităţi pentru crearea de noi surse de lumină de frecvenţă înaltă (lungime de undă foarte mică).
În lucrarea de faţă utilizăm formalismului Maxwell-Bloch generalizat (C. Weninger and N. Rohringer, PRA 90, 2014) pentru a simula amplificarea radiaţiei într-o coloană de plasmă obţinută prin ionizarea gazului de neon cu radiaţia XFEL conform experimentului publicat în 2012. Emisia spontană este modelată cu ajutorul unui termen stochastic a cărui funcţie de corelaţie reproduce forma Lorentziană caracteristică acestui fenomen. Simularea numerică a procesului de amplificare permite monitorizarea spaţială şi temporală a inversiei de populaţie, a câştigului, a caracteristicilor pulsului laser rezultat (profil temporal, fluenţă, durată, lărgime de bandă) şi a atenuării radiaţiei de pompaj în lungul propagării ei prin mediul lasant.
Faza nr. 9
Responsabil: Dr. C. TICOŞ
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 în plasma produsă de un laser hiperintens diferă în funcţie de parametrii plasmei şi durata pulsului laser. Au fost identificate şi evaluate numeric diferite regimuri de accelerare a electronilor, prin evidenţierea principalelor caracteristici şi a condiţiilor de realizare. Eficienţa procesului de accelerare a electronilor este determinată prin investigarea numerică a lungimii de accelerare şi a câstigului de energie specifice fiecărui regim.
Principalele caracteristici ale fasciculului de electroni acceleraţi precum distribuţia energetică, distribuţia unghiulară la devierea în câmp magnetic în funcţie de distribuţia spaţială şi energetică iniţială a fasciculului au putut fi determinate prin utilizarea unui spectrometru magnetic. A fost proiectat un spectrometru de electroni magnetic pentru a observa o gamă largă de energii (1-200 MeV) într-un singur puls, cu posibilitatea măsurării simultane a distribuţiei spectrale a fasciculului de electroni pe doi detectori amplasaţi în planuri diferite. Spectrometrul propus a fost investigat analitic şi numeric obţinându-se rezultate preliminare pentru realizarea setup-ului experimental.
Faza nr. 10
Responsabil: Dr. O. BUDRIGĂ
Termen de predare: 9.12.2016
Titlu: "Sistem și procedură pentru caracterizarea profilului spațial al pulsurilor ultraintense în zona de interacție. Măsurări 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 măsurare 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.