Starkeffekt der Wasserstofflinie H in einem laserinduzierten Plasma hoher Dichte

Bock, Frank

Heute ist die Verbreiterung von Spektrallinien bei Kenntnis der jeweiligen relevanten Verbreiterungsparameter die Grundlage für eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Teilchendichten in stellaren und terrestrischen Plasmen. Hierbei steht in Parameterbereichen, bei denen der Starkeffekt die wesentliche Ursache für die Linienverbreiterung ist,die Spektroskopie von Wasserstofflinien im Vordergrund, da deren Verbreiterung zu den Linien anderer Elemente besonders groß ist. Gerade für die ersten Linien der unteren Wasserstoffserien liegt eine Vielzahl experimenteller und theoretischer Arbeiten zur Verbreiterung und Verschiebung vor. Die Zahl der Veröffentlichungen bei hohen Elektronendichten von einigen 10 hoch 18 Elektronen pro Kubikzentimeter ist wesentlich geringer, da in diesen Parameterbereichen nicht mehr auf klassische Plasmaquellen zurückgegriffen werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zum Starkeffekt der Wasserstofflinie H<font face="symbol"><sub>a</sub></font> bei hohen Elektronendichten durchgeführt. Die Plasmen wurden durch Fokussierung des Lichts zweier gepulster Lasersysteme auf feste Targetstreifen in einer Wasserstoffumgebung von 0,01bar bis 20bar erzeugt. Auf diese Weise konnten Elektronendichten von über 10 hoch 20ccm und Temperaturen von 25000K erreicht werden. Das Plasma wurde side-on orts- und zeitaufgelöst spektroskopiert. Da die gewonnene Intensitätsverteilung durch Überlagerung der Emission aus verschiedenen Bereichen des Plasmas zustande kam, mußten die Aufnahmen vor der weiteren Untersuchung abelinvertiert werden. Hierzu wurden zwei neue Verfahren zur Abelinversion von Linienspektren entwickelt. Weil sich die laserinduzierten Plasmen bei höheren Drücken als optisch dick erwiesen, wurde eine Methode zur Inversion optisch dicker Spektren konzipiert, welche die Analyse von H<font face="symbol"><sub>a</sub></font> bis zu optischen Tiefen von <font face="symbol">t</font>=3 erlaubte. Die Starkeffektverschiebung und die Profilform von H<font face="symbol"><sub>a</sub></font> wurde über drei Größenordnungen der Elektronendichte bei Temperaturen zwischen 8000K und 25000K untersucht. Es konnte erstmals die Starkeffektverschiebung bei Elektronendichten über 10 hoch 19ccm experimentell untersucht und mit der Theorie verglichen werden.

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Bock, Frank: Starkeffekt der Wasserstofflinie H in einem laserinduzierten Plasma hoher Dichte. 2000.

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