当物体穿过大气的速度大于当地音速时,该物体就是超音速物体。马赫数定义为物体速度除以当地音速。对于马赫数大于 1(超音速流),由于空气的压缩性,在流场中和物体表面附近会产生冲击波。传统上,所谓高超音速速度范围的马赫数下限约为 5 马赫(1.7 公里/秒)。“低高超音速”值的范围在 5 马赫到 10 马赫左右,而“高高超音速”值的范围在 10 马赫到 30 马赫或以上。例如,30 马赫(10 公里/秒)接近航天飞机的再入速度。很少有物体能够以高超音速飞行。我们看到以这种速度移动的最常见物体是进入地球大气层的流星。当流星坠落到地球表面时,它们的速度可能达到每秒 30 英里(48 公里/秒),1 而当它们进入大气层上层时,它们对应的马赫数将超过 150。流星在路径上立即压缩空气时,会先出现弓形冲击波。冲击波的温度和压力急剧增加,直到空气中的气体电离并分解,从而导致可见光和无线电波的发射。这些条件还会导致流星表面快速升温,导致它们在进入大气层时破裂和解体。光学和基于雷达的监视系统现在用于扫描外太空,以探测小行星和其他可能与地球相撞的轨道物体。
溅射沉积如图1所示,溅射沉积过程是通过用离子轰击所需沉积材料的目标来完成的。事件离子在目标内引发碰撞级联。当级联反应以足够的能量克服表面结合能到达目标表面时,可以弹出原子。溅射室的示意图如图2所示。电场将传入的气体电离(通常是氩气)。阳性离子轰击靶(阴极)和溅射原子在底物上(阳极)。可以加热底物以改善键合。溅射产量(即从每个入射离子射出的原子的平均原子数)取决于几个参数,包括相对于表面的离子入射角,离子的能量,离子和靶原子的相对质量以及靶原子的表面结合能。虽然影响溅射的相对较大的数字参数使其成为一个复杂的过程,但具有如此多的控制参数可以对所得膜的生长和微观结构进行很大程度的控制。各向异性的晶体靶材料,晶格相对于靶表面的方向影响溅射产量。在多晶溅射目标中,以不同速率的不同方向溅射的晶粒。这可能会影响沉积薄膜的均匀性。一个关键控制参数是目标材料中纹理的均匀性。图3显示了铜单晶溅射产量的各向异性(Magnuson&Carlston,1963年)。所有面部中心材料的一般趋势均具有:S(111)> s(100)> s(110)。
Yevgeny Raitses Princton等离子体物理实验室电子束产生的等离子体及其应用 - 从材料进程到太空推进,对微型等离子体(E-Beam)产生的低温等离子体(LTP)的兴趣越来越兴趣,用于在原子尺度上用于原子质尺度的微电量表和量子系统。对于这些应用,血浆([E] 〜10 9 -10 12 cm -3,t e〜0.1-10 eV通常是通过将能量(10 2 - 10 4 eV)E -Beam注入低压(10 -1 -1 -10 2 MTORR)沿施加磁场(10-10 3 Gauss)的低压(10 -1 -1 -10 2 mtorr)。B场有助于局限于通过反应器传播的e-束。跨B场的施加电场可以控制离子通量到等离子体外围的底物(WAFER)。具有交叉电和磁场(EXB)场的电子束等离子源可以选择性地产生离子和反应性物种,而低能颗粒的均匀通量则可以使其对材料的低破坏处理有吸引力。由于电子束在亚米压力下有效地将分子气体电离,因此最近在非常低的地球轨道(70-200 km)下为空气呼吸质量推进器进行了生动。在本演讲中,我将回顾电子束发电LTP系统及其应用的概念。i将概述关键等离子体过程,包括等离子体的产生,跨场扩散和梁血压相互作用。我将讨论控制电子束产生的EXB等离子体中电子和离子的特征不稳定性,通量和能量分布功能的挑战。
使用当今的激光技术。寻求Attsond激光脉冲是激光物理学研究的最前沿(1-3)。脉冲可能会引起Attoelectronics的发展,从而可以研究动力学并控制生物学,化学和固态物理学的电子过程,并以相同的方式导致Femtsecond Laser Technology导致FEMTEMETION(1)。另一方面,最先进的超强度激光器可以输送高达1 pw,脉冲持续时间从500 fs降至18 fs,在800 nm至1 m(4)。可以识别出通往Attsond脉冲的两条路径;与固态激光振荡器技术相关的第一个(5)将最短的激光脉冲的极限降低到近IR中的4.5 fs到可见域。在这些波长下,打破了Attosend阈值意味着产生亚周脉冲(6,7)。另一个路径是基于通过强烈的飞秒激光脉冲在稀有气体电离中产生的一些短波长竖琴的仔细组合(8),导致100-极端的紫外线脉冲(3)。产生更短的单周期的可能性,超强脉冲为新的未探索物理学开辟了道路,并可能产生超明显的attosecond脉冲(3)。超短脉冲产生和计算的当前方法已经按照传统材料的线性和非线性光学的限制(5)。超强激光的进一步发展必须基于相对论强度的非线性光学(能够处理高功率密度和热负荷的介质)(9)。一个例子是,Shvets等人最近引入了光学参数AM-PLIFIER(10)的等离子体。(11)。在本文中,我们提出了一种将现有最短的脉冲进一步缩短到超强单周期脉冲的方法。此方法基于血浆中激光脉冲经历的频率降档(或光子减速),因为与相对论质量非线性和激光唤醒场的合并自我相互作用(12)。光子频率降档伴随着总波动的保护,导致激光场矢量电位的强烈增强(13)。相对论自我关注还提供了峰值激光场的加法放大。使用三维(3D)和二维(2D)粒子中的粒子(PIC)仿真,我们发现该方法适用于脉冲宽度,激光频率,激光强度和血浆密度的广泛参数。该方法是一般且健壮的,因为可以调节等离子体密度以在较大的频率和脉冲持续时间内生成脉冲。尽管以前的作品(6,7)在产生单周期