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第一章　绪论 1

1.1　X射线区的激光 1

1.1.1　背景 1

1.1.2　数据基础 1

1.1.3　激射介质 2

1.1.4　外形结构 2

1.1.5　发展阶段 3

1.2.1　波长范围 4

1.2　X射线区的专用定义和光学特性 4

1.2.2　窗口和滤片 6

1.2.3　反射器 8

参考文献 13

第二章　短波长激光原理 14

2.1　工作模式 14

2.1.1　Dicke超辐射 14

2.1.2　超荧光 15

2.1.3　放大的自发发射（ASE） 15

2.2.1　持续时间和定义 16

2.2　增益表述和要求 16

2.2.2　ASE系统的增益 18

2.2.3　损耗腔中的增益 28

2.2.4　等离子体效应 32

2.2.5　所需泵浦功率 51

2.3　等离子体X射线激光增益分析技术 53

2.3.1　简单的稳态解析模型 53

2.3.2　速率方程数值分析 57

2.4.2　泵浦装置 61

2.4.1　对泵浦脉冲长度的要求 61

2.4　泵浦模式和装置 61

2.5　增益测量方法 68

2.5.1　粒子数反转和低增益 68

2.5.2　激射长度变化 70

2.5.3　正交强度测量 71

2.5.4　负吸收测量 72

2.5.5　用反射器作多通放大 73

2.6 测量仪器 74

2.6.1　真空UV成象装置 75

2.6.2　XUV光栅谱仪 81

2.6.3　晶体谱仪 83

2.6.4　X射线和XUV探测 84

2.6.5　时间分辨 85

2.6.6　X射线强度校正 90

参考文献 92

第三章　等离子体离子激发泵浦 99

3.1　电子碰撞激发泵浦分析 99

3.1.1　一般关系 100

3.1.2　介稳能级的单极激发 102

3.2.1　真空UV分子激光 109

3.2 电子碰撞激发泵浦实验 109

3.2.2　毛细管放电真空UV离子激射 111

3.2.3　XUV等离子体离子激光 111

3.3　光激发泵浦分析 124

3.3.1　类氢离子分析 125

3.3.2　增益的实际判据（和限制） 129

3.4　光激发泵浦实验 139

3.4.1　真空UV实验 139

参考文献 141

3.4.2　多普勒位移 141

第四章　电子俘获泵浦 146

4.1 电子碰撞复合泵浦分析 146

4.1.1　能级结构 146

4.1.2　类氢离子分析 147

4.1.3　推广至非类氢离子 153

4.2　复合实验：碰撞电离等离子体 154

4.2.1　实验条件 154

4.2.2　短脉冲加热、膨胀、冷却，激光等离子体 155

4.2.3　约束在螺线管中的激光等离子体 158

4.3　光电离等离子体复合泵浦分析 160

4.3.1　两步泵浦 161

4.3.2　类氦等离子体光电离 162

4.3.3　类氖等离子体光电离 164

4.4　复合实验：光电离等离子体 166

4.4.1　光电离／复合泵浦类氖离子 166

4.4.2　用C4+发射引发的Na8+光电离／复合泵浦 168

4.5　双电子复合泵浦分析 168

4.5.1　过程 168

4.5.2　分析 170

4.6.1　原子-离子电荷转移 173

4.6　电荷转移泵浦分析 173

4.6.2　分析 175

4.6.3　离子-离子电荷转移 177

4.7　电荷转移泵浦实验 178

4.7.1 等离子体／壁垒相互作用实验 178

4.7.2　与碳靶碰撞的高能Ar+束 179

参考文献 179

5.1.1　过程 183

5.1.2　举例：类钠离子的电离 183

5.1 电子碰撞电离泵浦分析 183

第五章　原子和离子的电离泵浦 183

5.2　离子-离子碰撞泵浦分析 185

5.3　光电离泵浦分析 186

5.3.1　有关过程 186

5.3.2　钠和类钠离子激射 187

5.3.3　其它光电离方案 192

5.5　俄歇衰减泵浦分析 194

5.4.2　中性氖光电离 194

5.4　直接光电离泵浦实验 194

5.4.1 中性钠光电离 194

5.5.1　下能级空穴的产生 195

5.5.2　上下能级粒子数和粒子数反转 195

5.5.3　上能级俄歇位移产生连续波运转 196

5.6　俄歇衰减泵浦实验 196

5.6.1　俄歇衰减泵浦原子的真空UV有腔激射 196

5.6.2　CuKa实验中的俄歇效应 197

参考文献 197

6.1.1　引言 199

第六章　其它方法 199

6.1　谐波产生和频率混合 199

6.1.2　非线性极化 201

6.1.3　特殊的工作模式 201

6.1.4　X射线参量转换 208

6.1.5　小结 208

6.2 自由电子激光（FEL） 209

6.2.1　基本原理 209

6.2.2　现状 212

6.3　γ射线激光（“Grasers”） 215

6.3.1　引言 215

6.2.3　小结 215

6.3.2　γ射线激光增益分析 216

6.3.3　工作模式 220

6.3.4　小结 226

6.4　其它方法 226

6.4.1　晶体X射线激射 226

6.4.2 自由电子受激跃迁 229

6.4.3　受激康普顿散射 230

参考文献 231

6.4.4　相对论性离子的光泵 231

第七章　总结、应用和展望 236

7.1　等离子体激光泵浦总结 236

7.1.1　有希望的泵浦方案总结 236

7.1.2　效率 238

7.1.3　新方案的设计准则 239

7.2　X射线激光的规划特性 240

7.2.1　结构 241

7.2.5　准直和光束发散 242

7.2.4　尺寸 242

7.2.2　波长 242

7.2.3　增益介质 242

7.2.6　输出功率 243

7.2.7　脉冲长度 243

7.2.8　线宽 243

7.2.9　相干性 243

7.3　与其它XUV光源的比较 245

7.3.1　电子碰撞光源 247

7.3.2　同步辐射光源 247

7.3.3　高密度等离子体X射线光源 250

7.4.1　引言 252

7.4　应用 252

7.4.2　科学 253

7.4.3　技术 259

7.4.4　生物学 263

7.4.5　射线医学 267

7.4.6　小结 268

7.5　展望 269

参考文献 269

符号表 273

索引 281