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datestamp: 2011-12-19 11:02:06
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status_changed: 2012-08-15 09:03:36
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Krishnan, Siva Rama
title: Doped Helium Nanodroplets in Intense Few-cycle Infrared Pulses
title_de: Dotierte Helium-Nanotröpfchen in intensiven,ultrakurzen Infrarot-Laserpulsen
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-851340
adv_faculty: af-13
keywords: Helium-Nanotröpfchen , LaserpulsHelium nanodroplets , clusters , intense , femtosecond , laser pulses , ionization
abstract: Die vorliegende Arbeit beschreibt experimentelle Untersuchungen zur Wechselwirkung ultrakurzer (10 fs, 800 nm) Laserpulse mit Helium-Nanotröpfchen. In Einpulsmessungen konnte bei Spitzenintensitäten im Bereich von 10^14 bis 10^15 W/cm^2 gezeigt werden, dass weniger als 10 Dotierungsatome in einem aus 10000 Heliumatomen bestehenden Tröpchen um eine vollständige Ionisierung zu “zünden” ausreichen. Diese experimentellen Beobachtungen, die durch theoretische Modellrechnungen gestützt werden, zeigen erstmalig die sehr effiziente Absorption und resonante Kopplung intensiver Laserfelder im nahen Infraroten an Cluster-Nanoplasmen auf einer Zeitskala von 10 fs. Anhand von Pump-Probe Messungen, die mit zwei zeitlich verzögerten Laserpulsen durchgeführt wurden, konnte die Auswirkung der Dotierung auf die bei der Ausdehnung des teilweise ionisierten Clusters auftretende Nanoplasma- Resonanz untersucht werden. Die Rolle der sich im Zentrum des Clusters befindlichen hochgeladenen Dotierungsatome (typischerweise Xenon) und der sie umgebenden Schale aus Helium-Ionen auf die auf (Sub-) Pikosekunden-Zeitskalen stattfindende Clusterexpansion wurde untersucht. Hierbei wurde erstmalig die Wichtigkeit der sich schnell ausdehnenden Helium-Schalen experimentell erkannt, wodurch die vorliegende Arbeit den Anstoß zu einer neuen Betrachtungsweise der expansionsinduzierten Resonanz in dotierten Nanotröpfchen liefert.
abstract_translated_text: In this dissertation, experimental studies on the interaction of intense few-cycle pulses with doped helium nanodroplets are reported. In single-pulse measurements, the dopant induced ignition of He nanodroplets by 10 fs near-infrared (NIR) pulses of peak intensities in the range of 10^1410^15W/cm^2 is demonstrated. This results in the complete ionization of all the 10000 He atoms in the droplet triggered by less than 10 dopant atoms residing at the center. These experimental observations aided by a theoretical model demonstrate for the first time, a very efficient absorption and resonant coupling of intense NIR laser fields to cluster nanoplasmas on a 10 fs timescale. In pump-probe studies performed with two 10 fs pulses, the effects of doping these large He nanodroplets with few atoms (1...50) on the previously known nanoplasma resonance due to ionic expansion are investigated. The crucial roles played by the highly-charged dopant ions at the center and the surrounding by helium ions on this expansion occurring on sub- or few-picosecond timescales are studied. This highlights the prominent dynamical role of the fast expanding shells of He ions, which was not apparent from previous experiments. Hence, the pump-probe studies reported in this work call for a revised view of the expansion-induced resonance in such composite nanoplasmas.
abstract_translated_lang: eng
date: 2011
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00012923
ppn_swb: 1651218404
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-129239
date_accepted: 2011-12-05
advisor: HASH(0x559e37d2a718)
language: eng
bibsort: KRISHNANSIDOPEDHELIU2011
full_text_status: public
citation:   Krishnan, Siva Rama  (2011) Doped Helium Nanodroplets in Intense Few-cycle Infrared Pulses.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/12923/1/Thesis_Siva_Rama_Krishnan.pdf