稠密气体介质中丝状通道尾迹的延迟电离与激发动力学
等离子体物理
2020-07-29 v1 光学
摘要
针对稠密气体介质中电离丝状通道的形成以及激光脉冲尾迹中该通道内电子自由度的演化，我们发展了一种统一的理论描述，并以高压氩为例加以说明。在激光脉冲作用期间，新产生的自由电子通过中性原子上的逆韧致辐射获得能量，从而实现碰撞电离以及对原子的广泛碰撞激发。这些过程的动力学模型给出了激光脉冲紧邻尾迹中的径向密度分布。脉冲结束后，热化电子气通过碰撞电离（来自基态与激发态）以及对残余中性原子的碰撞激发驱动系统演化，而激发态原子则参与潘宁电离。这三种过程的相互作用决定了电子气的冷却动力学。自由电子与离子密度的局部失衡诱导出瞬态径向电场，其关键取决于电子温度。通过数值求解扩散-反应方程组，获得了电子、离子与激发态原子密度以及电子温度和诱导电场的演化径向剖面。所有这些特征均以两个特征时间尺度演化，并可通过线性与非线性光散射实验来测量尾迹通道演化的电子阶段。
引用
@article{arxiv.2006.05549,
title = {Delayed ionization and excitation dynamics in a filament wake channel in dense gas medium},
author = {Dmitri A. Romanov and Robert J. Levis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.05549},
year = {2020}
}