Autoreferat - Instytut Optoelektroniki WAT

Transkrypt

Autoreferat
1. Imię i nazwisko
Andrzej Stanisław Bartnik
2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/artystyczne – z podaniem nazwy,
miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej
1. Stopień doktora nauk technicznych w zakresie inżynierii materiałowej,
- rok uzyskania: 1996,
- miejsce uzyskania: Wydział Chemii i Fizyki Technicznej, Wojskowa Akademia Techniczna
- tytuł rozprawy: „Generacja miękkiego promieniowania rentgenowskiego w układach typu zpinch”, przygotowana pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Karola Jacha.
2. Tytuł magistra inżyniera na kierunku fizyka techniczna w zakresie Fizyka Plazmy,
- rok uzyskania: 1985,
- miejsce uzyskania: Wydział Elektroniki, Wojskowa Akademia Techniczna,
- tytuł pracy: „Napędzanie cienkich folii wiązką elektronów relatywistycznych”,
przygotowana pod kierownictwem dr inż. Lesława Karpińskiego.
3. Informacje o dotychczasowym
naukowych/artystycznych
zatrudnieniu
Lata zatrudnienia
1986 - 1992
Stanowisko
Asystent
1992 - 1996
Asystent
Od 1996
Adiunkt
Od 2007
Adiunkt,
Kierownik Zakładu Techniki
Laserowej
w
jednostkach
Miejsce zatrudnienia
Instytut Fizyki Plazmy i
Laserowej Mikrosyntezy,
Warszawa
Instytut Optoelektroniki,
Wojskowa Akademia
Techniczna, Warszawa
Wojskowa Akademia
Wojskowa Akademia
4. Wskazanie osiągniecia* wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14
marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i
tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.)
*w przypadku, gdy osiągnieciem tym jest praca/ prace wspólne, należy przedstawić
oświadczenia wszystkich jej współautorów, określające indywidualny wkład każdego z nich
w jej powstanie.
4.1. Tytuł osiągniecia naukowego
1
Jako osiągniecie naukowe, w rozumieniu art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003r. o
stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz.U. nr
65, poz. 595 ze zm.), będące podstawa do wszczęcia i przeprowadzenia postepowania
habilitacyjnego przedstawiam cykl publikacji powiązanych tematycznie:
„Generacja i detekcja impulsów promieniowania elektromagnetycznego o dużej
intensywności w zakresie długości fal 1 - 100 nm, zastosowanie do wytwarzania plazmy
fotojonizacyjnej”.
4.2. Zestawienie 15 publikacji stanowiących podstawę pracy habilitacyjnej
(autor/autorzy, tytuł/tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa)
1R. A. Bartnik, „Generacja i detekcja promieniowania elektromagnetycznego w zakresie
długości fal 1 - 100 nm”, Problemy metrologii elektronicznej i fotonicznej, tom 8,
Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2015, str. 9-67, Cykl
wydawniczy Komitetu Metrologii i Aparatury Naukowej Polskiej Akademii Nauk
Udział własny: 100%
2R. A. Bartnik, “Laser-plasma extreme ultraviolet and soft X-ray sources based on a double
stream gas puff target: Interaction of the radiation pulses with matter (Review)”, Optoelectronics Review 23, 172-186 (2015)
Punkty MNiSW 20, IF 1.7
3R. A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, R. Rakowski, M. Szczurek, “EUV
emission from solids illuminated with a laser-plasma EUV source”, Appl. Phys. B,
2008, 93, 737
Punkty MNiSW 30, IF 1.8, liczba cytowań, bez autocytowań 5
4R. A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, M. Szczurek, P.W. Wachulak,
“Laser-plasma EUV source dedicated for surface processing of polymers”, Nuclear Inst.
and Methods in Physics Research A, 647, 125–131 (2011)
5R. A. Bartnik, P. Wachulak, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, M. Szczurek,
“Luminescence of He and Ne gases induced by EUV pulses from a laser plasma
source”, Radiation Physics and Chemistry 93, 9-14 (2013)
2
6R. A. Bartnik, R. Fedosejevs, P. Wachulak, H. Fiedorowicz, C. Serbanescu, E.G. Saiz, D.
Riley, S. Toleikis, D. Neely, “Photoionized neon plasmas induced by radiation pulses of
a laser-plasma EUV source and a free electron laser FLASH”, Laser and Particle Beams
31, 2, 195-201 (2013),
7R. A. Bartnik, P. Wachulak, H. Fiedorowicz, T. Fok, R. Jarocki, M. Szczurek, „Extreme
ultraviolet-induced photoionized plasmas”, Physica Scripta T161, 014061 (2014)
8R. A. Bartnik, H. Fiedorowicz, T. Fok, R. Jarocki, M. Szczurek and P. Wachulak, „Lowtemperature photoionized Ne plasmas induced by laser-plasma EUV sources”, Laser
and Particle Beams 33, 2, 193-200 (2015),
9R. A. Bartnik, H. Fiedorowicz and P. Wachulak, “Spectral investigations of photoionized
plasmas induced in atomic and molecular gases using nanosecond extreme ultraviolet
(EUV) pulses”, Physics of Plasmas 21, 073303 (2014);
10R. A. Bartnik, P. Wachulak, H. Fiedorowicz, W. Skrzeczanowski, R. Jarocki, T. Fok, Ł.
Węgrzyński, „EUV induced low temperature SF6-based plasma”, Journal of
Instrumentation 11, Issue 3, C03009 (2016)
11R. A.Bartnik, P. Wachulak, H. Fiedorowicz, W. Skrzeczanowski, „Kr photoionized
plasma induced by intense EUV pulses”, Physics of Plasmas 23, 043512 (2016)
12R. A. Bartnik, P. Wachulak, T. Fok, Ł. Węgrzyński, H. Fiedorowicz, T. Pisarczyk, T.
Chodukowski, Z. Kalinowska, R. Dudzak, J. Dostal, E. Krousky, J. Skala, J.
Ullschmied, J. Hrebicek, T. Medrik, “Photoionized plasmas induced in neon with
extreme ultraviolet and soft X-ray pulses produced using low and high energy laser
systems”, Physics of Plasmas 22, 4, 043302 (2015)
3
13R. A. Bartnik, P. Wachulak, T. Fok, Ł. Węgrzyński, H. Fiedorowicz, W. Skrzeczanowski,
T. Pisarczyk, T. Chodukowski, Z. Kalinowska, R. Dudzak, J. Dostal, E. Krousky, J.
Skala, J. Ullschmied, J. Hrebicek and T. Medrik, „Photoionized argon plasmas induced
with intense soft x-ray and extreme ultraviolet pulses”, Plasma Phys. Control. Fusion
58, 014009 (2015),
14R. A. Bartnik, P. Wachulak, H. Fiedorowicz, T. Fok, R. Jarocki, M. Szczurek, “Detection
of significant differences between absorption spectra of neutral helium and low
temperature photoionized helium plasmas”, Physics of Plasmas 20, 11, 113302 (2013);
15R. A. Bartnik, W. Lisowski, J. Sobczak, P. Wachulak, B. Budner, B. Korczyc, H.
Fiedorowicz, “Simultaneous treatment of polymer surface by EUV radiation and
ionized nitrogen”, Appl Phys A 109, 39-43 (2012)
4
4.3. Omówienie celu naukowego/artystycznego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników
wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania
Wstęp
W związku z rozwojem mikroelektroniki z każdym rokiem rośnie zapotrzebowanie na układy
o coraz większej skali integracji. Stosowane obecnie metody litograficzne bazujące na
promieniowaniu nadfioletowym zbliżyły się do kresu możliwości. W związku z tym od ponad
10 lat następuje intensywny rozwój technologii związanej z litografią w zakresie skrajnego
nadfioletu (EUV). Wiele firm pracuje nad opracowaniem technologii z zastosowaniem
plazmowych źródeł promieniowania EUV o dużej mocy średniej oraz układami optycznymi o
dużej aperturze i dużym współczynniku odbicia na zakres EUV.
Jednocześnie pojawiło się duże zainteresowanie źródłami promieniowania EUV oraz
rentgenowskiego o dużej intensywności w pojedynczym impulsie. Zainteresowanie to jest
związane z rozwojem badań naukowych w zakresie fizyki, chemii, biologii, inżynierii
materiałowej itp. Badania takie prowadzone są głównie z zastosowaniem synchrotronów oraz
laserów na swobodnych elektronach (FEL). Te ostatnie charakteryzują się ekstremalnie dużą
luminancją spektralną (ang. brilliance, brightness [photons / s / mrad2 / mm2 / 0.1%-BW]),
niemożliwą do osiągnięcia w innych układach, aczkolwiek energia pojedynczego impulsu jest
na poziomie mikrodżuli. Poważną niedogodnością jest fakt że są to wielkie i kosztowne
instalacje i jest ich zaledwie kilka w skali całego świata. Dostęp do nich jest zatem bardzo
ograniczony.
Są jednak pewne obszary badań naukowych związanych z zastosowaniem
promieniowania rentgenowskiego lub EUV, gdzie z powodzeniem można użyć źródeł
plazmowych. W wielu wypadkach, gdzie pożądane jest uzyskanie warunków równowagi
termodynamicznej w naświetlanym ośrodku lub dużej energii w pojedynczym impulsie,
zastosowanie plazmowych źródeł promieniowania jest wręcz jedynym rozwiązaniem.
Okazuje się też, że plazmowe źródła miękkiego promieniowania rentgenowskiego (SXR) lub
EUV oprócz mikroelektroniki mogą też znaleźć inne zastosowania w technologii.
Ze względu na fakt, że plazma oraz promieniowanie SXR oraz EUV są
rozpowszechnione w przestrzeni kosmicznej, naturalny jest związek badań związanych z
wytwarzaniem plazmy laboratoryjnej z astrofizyką oraz astrochemią. Aczkolwiek nie jest
możliwe pełne odtworzenie w laboratorium warunków panujących w przestrzeni kosmicznej,
ze względu na skale czasowe i przestrzenne, częściowa symulacja eksperymentalna tych
warunków jest możliwe. Tego typu badania noszą nazwę astrofizyki bądź astrochemii
laboratoryjnej. Przykładem z zakresu astrofizyki laboratoryjnej są badania plazmy
fotojonizacyjnej.
Większość materii we wszechświecie ulega jonizacji wskutek silnego rozgrzania w
polu grawitacyjnym lub naświetlania promieniowaniem jonizującym. W wielu obiektach jak
np. gwiazdach podwójnych fotojonizacja odgrywa istotną rolę w formowaniu plazmy.
Poprawne modelowanie takiej plazmy wymaga znajomości procesów atomowych
odgrywających istotną rolę w jej powstawaniu i odpowiednich przekrojów czynnych,
związanych z kinetyką obsadzeń poziomów elektronowych w atomach i jonach oraz
transportem promieniowania. Niektóre z tych przekrojów można zmierzyć wykorzystując
wiązki elektronowe lub promieniowanie synchrotronowe. Dotyczy to jednak głównie
niezjonizowanych atomów lub cząsteczek. Przekroje czynne dla odpowiednich procesów z
udziałem jonów, zwłaszcza jonów wieloładunkowych są wyznaczane na podstawie
modelownia komputerowego. W wielu przypadkach przekroje takie są wyznaczane z
dokładnością do czynnika 2 – 3. Oznacza to konieczność weryfikacji poprawności
5
modelowania w oparciu o wyniki badań eksperymentalnych, gdzie warunki wytwarzania
plazmy są znane a pomiary widmowe mogą zostać wsparte dodatkowymi, niezależnymi
pomiarami. Badania tego typu były jak dotąd prowadzone tylko z zastosowaniem urządzeń
plazmowych typu HED (high energy density), gdzie możliwa do wykorzystania gęstość mocy
promieniowania SXR jest rzędu 1010 - 1011 W/cm2 [1-4]. W urządzeniach tych, w wyniku
laserowej kompresji lub silnoprądowego wyładowania typu Z-pinch, powstaje
wysokotemperaturowa plazma o dużej gęstości, stanowiąca źródło miękkiego
promieniowania rentgenowskiego dużej mocy i ekstremalnie wysokiej energii. Tego typu
impulsy promieniowania są wykorzystywane do naświetlania gazów lub niskotemperaturowej
plazmy w badaniach dotyczących laserów rentgenowskich oraz astrofizyki laboratoryjnej.
W badaniach dotyczących fotojonizacji gazów impulsami promieniowania o dużej
intensywności, szczególnie istotne są badania dotyczące własności absorpcyjnych powstającej
plazmy. Badania tego typu wymagają intensywnego źródła promieniowania o widmie
ciągłym, służącego do prześwietlania plazmy. We wspomnianych wyżej badaniach, z
wykorzystaniem instalacji HED, emitowane promieniowanie ma widmo ciągłe o rozkładzie
zbliżonym do ciała doskonale czarnego. Promieniowanie to jest wykorzystywane zarówno do
wytwarzania plazmy fotojonizacyjnej jak i do jej prześwietlania [4,5].
Warunki wytwarzania plazmy fotojonizacyjnej w wielkich instalacjach typu HED są
całkowicie odmienne od warunków możliwych do uzyskania w niewielkich urządzeniach
laboratoryjnych. Przede wszystkim temperatura plazmy w urządzeniach typu HED jest co
najmniej o rząd wielkości wyższa, stąd też emisja promieniowania następuje głównie w
zakresie SXR (energia fotonów rzędu pojedynczych a nawet kilku keV). Po drugie użyteczna
gęstość mocy promieniowania jest 103 – 104 razy wyższa, przez co naświetlanie ośrodka
prowadzi do powstania plazmy fotojonizacyjnej o temperaturze rzędu kilkuset tysięcy K
(kilkadziesiąt eV). O ile jednak warunki takie są niezbędne do symulacji laboratoryjnej
plazmy w dyskach akrecyjnych, to w innych przypadkach wymagana temperatura plazmy
fotojonizacyjnej jest znacznie niższa. Przykładem są badania dotyczące symulacji
laboratoryjnej fotosfery białych karłów, gdzie wymagana jest temperatura rzędu 1 eV a
gęstość elektronowa 1017cm-3. Tego typu warunki można osiągnąć wykorzystując
laboratoryjne źródła promieniowania o niewielkiej energii impulsu promieniowania.
Temperatura elektronowa plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej za pomocą laserowoplazmowych źródeł EUV lub SXR o fluencji wiązki promieniowania rzędu 0.1 – 1 Jcm-2,
osiąga wartości rzędu pojedynczych eV przy gęstości elektronowej w zakresie 1015cm-3 1017cm-3. Możliwe zatem jest zastosowanie źródeł EUV/SXR o takich parametrach w
badaniach z zakresu astrofizyki laboratoryjnej. Należy też zwrócić uwagę na istnienie tzw.
astrochemii laboratoryjnej. Badania z tego zakresu dotyczą chemicznych reakcji syntezy i
rozpadu molekuł, inicjowanych promieniowaniem jonizującym, w tym promieniowaniem
EUV/SXR. Badania takie prowadzone są z wykorzystaniem promieniowania
synchrotronowego bądź lamp wyładowczych, gdzie intensywność promieniowania jest nawet
niższa od osiąganej w źródłach laserowo-plazmowych. Oznacza to, że również w tego typu
badaniach źródła takie mogą znaleźć zastosowanie.
Oprócz badań naukowych plazma niskotemperaturowa znajduje zastosowanie w
technologii. Jest ona wytwarzana w standardowych generatorach plazmowych stosowanych
np. do wytrawiania mikro- czy nanostruktur w układach mikroelektronicznych oraz
mikromechanicznych. Jest też stosowana do modyfikacji powierzchni różnych materiałów w
celu zmiany ich własności optycznych, chropowatości, zwilżalności, poprawy
biokompatybilności itp. Plazma w takich generatorach wytwarzana jest różnymi metodami,
pod niskim ciśnieniem lub ciśnieniem atmosferycznym. Niezależnie jednak od metody
wytwarzania i gęstości ośrodka gazowego, gęstość elektronowa plazmy, a zatem i jonowa, nie
przekracza wartości 1013 cm-3, a zwykle jest na poziomie 1011 cm-3. W przypadku plazmy
6
fotojonizacyjnej gęstości te mogą być nawet o kilka rzędów wielkości wyższe. W swoich
badaniach wykazałem możliwość osiągnięcia gęstości elektronowej o wartości powyżej
1018 cm-3. Nie ma też ograniczeń jeśli chodzi o zastosowany ośrodek gazowy, możliwe jest
więc wytwarzanie plazmy reaktywnej, podobnie jak w standardowych generatorach
plazmowych. Plazma fotojonizacyjna może być zatem stosowana w procesach
technologicznych. Możliwe jest też jednoczesne oddziaływanie plazmy fotojonizacyjnej oraz
promieniowania jonizującego.
Celem badań prowadzonych w ramach prezentowanego osiągnięcia naukowego jest
opracowanie układów do wytwarzania niskotemperaturowej plazmy fotojonizacyjnej oraz jej
diagnostyka. Wytwarzanie plazmy odbywa się poprzez naświetlanie ośrodka gazowego
wiązką promieniowania EUV (skrajny nadfiolet, ang. extreme ultraviolet) bądź SXR (miękkie
promieniowanie rentgenowskie, ang. soft X-ray) o dużej fluencji. Odpowiednie do tego celu
impulsowe źródła promieniowania bazujące na wysokotemperaturowej plazmie laserowej,
wyposażone w odpowiednie kolektory umożliwiające wytworzenie wiązki promieniowania o
dużej fluencji, zostały w zasadniczej części opracowane i przebadane osobiście przeze mnie.
Zastosowane metody diagnostyczne umożliwiają ocenę temperatury oraz gęstości
elektronowej a także składu jonowego plazmy fotojonizacyjnej.
Rozwój źródeł promieniowania SXR i EUV
Wytwarzanie plazmy fotojonizacyjnej polega na naświetleniu ośrodka wiązką
promieniowania o energii fotonów wyższej od energii jonizacji i odpowiednio dużej fluencji
aby jonizacji uległa znacząca część atomów bądź molekuł. Pojęcie „znacząca” jest nieostre,
zależy bowiem od wielu czynników. Aby uznać zjonizowany ośrodek za plazmę muszą być
spełnione trzy warunki [6]
λD << L
ND >> 1
ωτ >1
gdzie λD – długość Debye’a, L – charakterystyczny rozmiar ośrodka, ND – liczba cząstek
naładowanych w kuli o promieniu λD, ω – częstość plazmowa, τ – czas pomiędzy zderzeniami
cząstek naładowanych z cząstkami neutralnymi.
Parametry te zależą od temperatury elektronowej, gęstości elektronowej oraz gęstości
cząstek neutralnych (atomów bądź molekuł). Ponadto przekrój czynny na fotojonizację zależy
od składu atomowego czy molekularnego ośrodka. Każdy więc przypadek należy traktować
indywidualnie. Należy też zwrócić uwagę, że w przypadku określonych zastosowań może nie
być istotne czy mamy do czynienia z plazmą czy z częściowo zjonizowanym gazem. W
technologii jest to na ogół nieistotne, ważny jest jednak stopień jonizacji, ze względu na
wydajność określonych procesów takich jak nanoszenie warstw, trawienie czy modyfikacja
powierzchni. Uzyskanie wysokiego stopnia jonizacji, przynajmniej rzędu 10%, w przypadku
plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej w gazie o typowej gęstości na poziomie 1018cm-3
wymaga naświetlania ośrodka wiązką promieniowania o dużej fluencji na poziomie 0.1 –
10 J/cm2. Należało zatem skonstruować źródło promieniowania EUV/SXR umożliwiające
uzyskanie wiązki promieniowania o fluencji z tego zakresu.
Początkowe badania dotyczyły konstrukcji i optymalizacji źródła promieniowania, na
bazie plazmy laserowej wytwarzanej w dwustrumieniowej tarczy gazowej. Układ do
wytwarzania takiej tarczy, składający się z podwójnego zaworu gazowego wyposażonego w
odpowiedni układ dysz, oraz impulsowy układ zasilania, zaprojektowałem i skonstruowałem
7
osobiście. Układ zasilania umożliwia niezależne dawkowanie dwóch rodzajów gazu:
roboczego i buforowego a także synchronizację z impulsami laserowymi. Opracowałem też
rentgenowską metodę pomiaru gęstości tarczy gazowej. Więcej informacji na ten temat
można znaleźć w publikacji [1R] oraz odwołaniach tam zamieszczonych.
Zastosowanie tarczy gazowej stwarza pewne ograniczenia jeśli chodzi o ilość
pierwiastków chemicznych występujących w postaci gazowej czy to w formie atomowej czy
molekularnej. Pomimo to dla większości potencjalnych zastosowań możliwe jest wytworzenie
plazmy emitującej promieniowanie w żądanym zakresie widmowym poprzez dobór
odpowiedniego ośrodka gazowego oraz parametrów impulsu laserowego. Możliwe jest przy
tym uzyskanie promieniowania o widmie ciągłym, w wyniku częściowego przekrywania się
tysięcy linii widmowych, jak i promieniowania w formie niewielkiej liczby izolowanych linii
widmowych. W drugim przypadku poprzez zastosowanie odpowiedniej filtracji możliwe jest
uzyskanie promieniowania monochromatycznego, co jest istotne np. dla mikroskopii
rentgenowskiej z zastosowaniem soczewek Fresnela. Największą wydajność konwersji
promieniowania laserowego w promieniowanie EUV/SXR uzyskuje się stosując ośrodki
zawierające atomy o dużej liczbie atomowej. W swoich badaniach stosowałem głównie
ksenon, krypton lub ich mieszaninę. Zagadnienia te zostały omówione w publikacjach
[1R,2R] zawierających przegląd opracowanych i przebadanych przeze mnie laserowoplazmowych źródeł EUV/SXR wraz z opisem stosowanych metod pomiarowych oraz
przykładowych zastosowań.
Tarcza gazowa posiada wiele zalet względem innego rodzaju tarcz a zwłaszcza tarcz
stałych, ze względu na dużą wydajność przy braku emisji materiału tarczy, który osadzałby
się na wszystkich elementach komory próżniowej. Jej poważną wadą natomiast jest
niemożność utrzymania wysokiej próżni przy napuszczaniu gazu z określoną częstością do
komory próżniowej. Obecność gazu resztkowego na poziomie pojedynczych milibarów
powoduje silną absorpcję promieniowania EUV w trakcie propagacji na dystansie rzędu
kilkunastu centymetrów. Aby tego uniknąć zastosowałem próżniowy układ 2 komór
połączonych przepustem z niewielkim otworem, umożliwiającym transmisję promieniowania.
Obie komory posiadają niezależny układ pompowy, dzięki czemu propagacja użytecznej
części promieniowania odbywa się w komorze, gdzie próżnia utrzymywana jest na poziomie
10-2 – 10-3mbar. Układ ten został opisany w pracy [1R].
Promieniowanie plazmy laserowej, stanowiącej quasi-punktowe źródło emisji, nie jest
ukierunkowane, co oznacza, że jego intensywność maleje z kwadratem odległości. Efektywne
jego wykorzystanie wymaga zatem zastosowania odpowiedniego układu optycznego. W
przypadku jego braku, jedyną możliwością uzyskania intensywności odpowiedniej do
określonego zastosowania jest minimalizacja odległości plazma – odbiornik promieniowania.
Aby uzyskać większe możliwości zastosowań laserowo-plazmowego źródła EUV/SXR a
przede wszystkim zwiększyć fluencję promieniowania w miejscu odbioru energii należało
zastosować ogniskujący układ optyczny – kolektor promieniowania. Z uwagi na rozwój
astronomii rentgenowskiej pojawiła się możliwość adaptacji stosowanych tam rozwiązań
optyki zwierciadlanej, w szczególności tzw. „lobster eye”. Jest to układ dwóch zestawów
wzajemnie prostopadłych zwierciadeł, od których promieniowanie kosmicznych źródeł
rentgenowskich odbija się pod małym kątem względem powierzchni i skupia na detektorze.
Uznałem, że tego typu układ po odpowiednich modyfikacjach można będzie zastosować w
charakterze kolektora EUV/SXR. Na podstawie moich założeń, optycy z czeskiej firmy
zajmującej się wytwarzaniem optyki dla astronomii rentgenowskiej, zaprojektowali i
zbudowali tego typu kolektor, zoptymalizowany na zakres długości fal 3-20 nm. Należy
zwrócić uwagę, że tego typu układ nie był nigdy wcześniej stosowany do ogniskowania
promieniowania plazmy laserowej, nie istniały zatem metody pomiaru widma oraz fluencji
promieniowania w ognisku kolektora. Osobiście opracowałem zatem układ obrazujący
8
rozkład intensywności w ognisku, układ detekcyjny umożliwiający pomiar rozkładu fluencji
w płaszczyźnie ogniskowej oraz układ do pomiarów widma zogniskowanego
promieniowania. W celu zobrazowania rozkładu intensywności w ognisku kolektora oraz
dokonania pomiarów spektralnych opracowałem oryginalną metodę bazującą na rozproszeniu
elastycznym promieniowania w ultracienkiej folii cyrkonowej o płaskiej charakterystyce
transmisji w szerokim zakresie widmowym. Do pomiaru fluencji zastosowałem opracowany
przez siebie układ składający się z kalibrowanego otworka oraz detektora o znanej
wydajności kwantowej w mierzonym zakresie. Układy te wraz z wynikami pomiarów zostały
opisane min. w pracach [1R,2R].
Zbudowany przeze mnie układ laserowo-plazmowego źródła promieniowania,
wyposażony w opisany powyżej kolektor EUV/SXR, wykorzystałem do przeprowadzenia
szeregu badań dotyczących oddziaływania promieniowania EUV/SXR z materią. Został on
min. zastosowany w badań fotojonizacji powłok wewnętrznych krzemu oraz glinu [3R].
Największym problemem w przypadku tego typu badań jest rejestracja widma
promieniowania związanego z przejściami elektronów z pasma walencyjnego i
przewodnictwa na opróżnione poziomy wewnętrzne. Wydajność tego procesu jest kilka
rzędów wielkości niższa od konkurencyjnego procesu, mianowicie emisji elektronów
Auger’a. Podobne problemy występują w przypadku badań spektralnych plazmy
fotojonizacyjnej. Z uwagi na słabą próżnię, co jest związane ze stosowaniem tarczy gazowej,
nie było możliwe zastosowanie płytek mikrokanalikowych w charakterze wzmacniacza.
Opracowałem więc dedykowany dla tego typu pomiarów spektrograf składający się z
transmisyjnej siatki dyfrakcyjnej, osiowosymetrycznego zwierciadła elipsoidalnego oraz
chłodzonego detektora CCD typu „backilluminated”. Zamiast szczeliny wejściowej
zastosowałem otworek o średnicy 30 µm. W takiej konstrukcji, z uwagi na specjalną budowę
siatki dyfrakcyjnej, posiadającej strukturę podtrzymującą o okresie 4 µm w kierunku
prostopadłym do struktury podstawowej 5000 linii/mm, możliwa jest jednoczesna rejestracja
widma w wąskim i szerokim zakresie widmowym, co wykorzystałem min. w pracy [4R].
Kolektor typu „lobster eye” ma pewną istotną wadę: kąt bryłowy, z którego jest
zbierane promieniowanie jest niewielki, około 0.015 sr i nie ma możliwości jego zwiększenia.
Aby uzyskać dalsze zwiększenie fluencji wiązki promieniowania należało rozważyć innego
typu kolektor zwierciadlany, mianowicie kolektor elipsoidalny o dużej aperturze
numerycznej. Kolektor taki umożliwia kilkakrotne zwiększenie kąta bryłowego, z którego
zbierane jest promieniowanie. Odbywa się to jednak kosztem przesunięcia długości fali
odbitego promieniowania z 2 do 8 nm. Biorąc jednak pod uwagę, że maksimum emisji
plazmy ksenonowej oraz kryptonowej w zakresie EUV przypada odpowiednio na 11 i 10 nm,
przesunięcie to nie powoduje znaczących strat. Tego typu kolektor został zastosowany przeze
mnie w kolejnych rozwiązaniach źródeł promieniowania EUV. Pierwsze z nich oparte było na
plazmie wytwarzanej w kryptonie, którego zastosowanie przy pracy z częstością 10 Hz,
dzięki słabszej absorpcji promieniowania EUV w porównaniu z kilkakrotnie droższym
ksenonem, umożliwiało uzyskanie porównywalnej fluencji. Zastosowałem tutaj dwusekcyjną
komorę próżniową własnego pomysłu, wyposażoną w wydajny system pompowania
różnicowego. W pierwszej sekcji umieszczony był układ do wytwarzania plazmy laserowej,
w drugiej kolektor i układy pomiarowe. Niestety metoda pomiaru widma zogniskowanego
promieniowania zastosowana w źródle z kolektorem „lobster eye” nie była tutaj możliwa ze
względu na zbyt dużą fluencję promieniowania. Folia cyrkonowa umieszczona w ognisku
ulegała zniszczeniu w wyniku naświetlania pojedynczym impulsem promieniowania. W
przeciwieństwie jednak do poprzedniego kolektora, gdzie odbicie od poszczególnych
zwierciadeł następowało pod różnymi kątami, w tym przypadku kąt odbłysku w każdym
punkcie powierzchni odbijającej był praktycznie taki sam i wynosił około 15º.
Skonstruowałem więc układ umożliwiający pomiar widma promieniowania odbitego od
9
niewielkiego wycinka powierzchni kolektora, zakładając że widmo odbite od innego wycinka
ma taki sam rozkład. Pomiary testowe w kilku miejscach potwierdziły poprawność tego
założenia. Pomiaru rozkładu fluencji dokonałem taką samą metodą jak w przypadku układu z
kolektorem „lobster eye”. Układ ten był wykorzystywany do różnego typu badań co opisałem
w publikacjach [1R,2R].
Najbardziej zaawansowane jeśli chodzi o rozwiązania konstrukcyjne, upraszczające
jego użycie, oraz umożliwiające
badania oddziaływania wiązki promieniowania z
naświetlanym ośrodkiem w warunkach wysokiej próżni, jest źródło EUV opisane w
publikacji [4R]. Spośród skonstruowanych przeze mnie, jest to jedyne źródło posiadające
trójstopniowy układ pompowania różnicowego. Dzięki temu w sekcji, w której następuje
oddziaływanie wiązki promieniowania z naświetlanym ośrodkiem możliwe jest utrzymywanie
próżni w trakcie pracy z częstością 10 Hz na poziomie 10-5mbar. Umożliwia to między
innymi dokonywanie pomiarów za pomocą spektrometru masowego. W źródle tym
zastosowałem kolektor elipsoidalny, taki sam, jak w układzie opisanym powyżej. Plazmę
wytwarza się tutaj z reguły w mieszaninie 90% kryptonu 10% ksenonu, aczkolwiek w
szczególnych zastosowaniach stosowany jest też czysty ksenon. Stosując opisane wcześniej
układy pomiarowe przeprowadziłem szczegółowe badania parametrów tego źródła dla trzech
różnych gazów stosowanych do wytwarzania plazmy laserowej: kryptonu, ksenonu oraz
mieszaniny Kr-Xe. Pomiary widmowe przeprowadziłem za pomocą skonstruowanego przez
siebie oryginalnego spektrografu z transmisyjną siatką dyfrakcyjną 5000 linii/mm, gdzie
wykorzystałem dodatkowo strukturę podtrzymującą o okresie 4 µm. Umożliwiło to pomiary
w wąskim zakresie widmowym z dużą rozdzielczością oraz szerokim zakresie od EUV do
widzialnego z niską rozdzielczością. Więcej informacji na temat konstrukcji tego źródła i jego
parametrów można znaleźć w publikacji [4R].
Fluencja wiązek promieniowania wytwarzanych w źródłach EUV wyposażonych w
kolektory elipsoidalne jest wystarczająco duża do efektywnego wytwarzania i badania plazmy
fotojonizacyjnej, poprzez naświetlanie ośrodków gazowych. Tego typu badania zostaną
omówione w następnym punkcie. Badania plazmy fotojonizacyjnej były prowadzone jednak
również z wykorzystaniem innych źródeł. Zanim więc przejdę do plazmy fotojonizacyjnej
omówię jeszcze pozostałe źródła.
We wszystkich omówionych do tej pory źródłach EUV/SXR do wytwarzania plazmy
laserowej stosowałem lasery Nd:YAG o energii impulsu 0.8 J i czasie trwania 4 ns.
Umożliwiało to efektywne wytwarzanie promieniowania o długości fali powyżej 2 nm, przy
czym maksimum intensywności przypadało na 10-11 nm. W tych warunkach maksymalne
wartości fluencji uzyskiwałem na poziomie kilkudziesięciu mJ/cm2. Zwiększenie fluencji oraz
energii fotonów wymagało zastosowania lasera o większej mocy w impulsie. Zastosowałem
więc system laserowy Nd:YAG o regulowanej energii impulsu do 10 J. System ten pracuje w
dwóch trybach umożliwiających generację impulsów o czasie trwania τ1 ≈ 10 ns oraz
τ2 ≈ 1 ns. Ma to zasadnicze znaczenie gdyż przy zastosowaniu odpowiednich kolektorów
możliwe jest wytwarzanie wiązki promieniowania o dużej fluencji w zakresie EUV
(τ1 ≈ 10 ns) lub SXR (τ2 ≈ 1 ns). Podobnie jak w przypadku jednego z wariantów źródła EUV
o mniejszej energii, zastosowałem tutaj komorę dwusekcyjną [1R]. Tak jak i poprzednio w
pierwszej sekcji zainstalowałem układ do wytwarzania plazmy laserowej, w drugiej natomiast
opcjonalnie kolektor promieniowania EUV lub SXR, w zależności od wymaganego zakresu
spektralnego. W przypadku laserowo-plazmowego źródła EUV stosowałem jeden z dwóch
opisanych wcześniej kolektorów, „lobster eye” lub kolektor elipsoidalny. Pierwszy z nich
umożliwiał efektywne ogniskowanie promieniowania z szerokiego zakresu widmowego o
długości fali powyżej 2 nm, drugi powyżej 8 nm. W pierwszym przypadku fluencja osiągała
0.25 J/cm2, w drugim około 0.5 J/cm2 czyli blisko o rząd wielkości więcej niż w układzie o
niskiej energii. W przypadku laserowo-plazmowego źródła SXR, gdzie maksimum emisji
10
przypadało na długość fali 1.4 nm opracowałem założenia nowego typu kolektora, który
następnie został wykonany we wspomnianej już czeskiej firmie. Jest to kolektor składający
się z dwóch osiowosymetrycznych zwierciadeł paraboloidalnych, zmontowanych
współosiowo, w taki sposób, że w ognisku pierwszego zwierciadła wytwarzana jest plazma
laserowa i wytworzona zostaje wiązka równoległa. Drugie zwierciadło ogniskuje to
promieniowanie w obszarze oddziaływania z naświetlanym ośrodkiem. Ważną zaletą tego
układu jest możliwość regulacji odległości między ogniskami. Kolektor ten został
zaprojektowany tak aby efektywnie skupiał promieniowanie o długości fali powyżej 1 nm.
Dzięki dużemu współczynnikowi odbicia oraz powiększeniu 1:1 fluencja promieniowania
osiąga tutaj 0.25 J/cm2, a więc podobnie jak w zakresie EUV z kolektorem „lobster eye”.
Wszystkie układy źródeł, w których zastosowałem system lasera Nd:YAG 10 J opisane
zostały w pracach [1R,2R].
Plazma fotojonizacyjna
Idea wytwarzania plazmy fotojonizacyjnej pojawiła się w trakcie badań dotyczących
wytwarzania tzw. kanału plazmowego. W trakcie badań zarejestrowałem obrazy plazmy w
zakresie widzialnym, przedstawione na rysunku 1, których interpretacja nie była oczywista.
Rysunek 1. Obraz plazmy laserowej wytwarzanej w dwustrumieniowej tarczy gazowej wraz z
obszarem formowania się plazmy fotojonizacyjnej
Eksperyment polegał na wytworzeniu plazmy laserowej w formie kolumny, w strumieniu
gazu wstrzykiwanego do komory próżniowej. Aby zapewnić dużą gęstość gazu w odległości
1-2 mm powyżej wylotu dyszy, zastosowano specjalny układ trzech równoległych do siebie
11
dysz szczelinowych. Przez dyszę wewnętrzną wpuszczany był gaz o dużej liczbie atomowej
(Kr, Xe), natomiast przez zewnętrzne o małej (H2, He). Plazma laserowa emituje
promieniowanie EUV o dużej intensywności, to promieniowanie jest silnie absorbowane w
kryptonie lub ksenonie o dużej gęstości otaczającym plazmę laserową, a w szczególności w
strumieniu wypływającym ku górze. Promieniowanie EUV jest tutaj absorbowane w pobliżu
plazmy laserowej i gaz o dużej gęstości znajdujący się powyżej, nie jest pobudzany do
świecenia. Pojawia się jednak silne świecenie na brzegach strumienia gazu, gdzie gęstość
gazu wskutek swobodnego rozpływu silnie maleje. Uznałem, że tam promieniowanie EUV
jest absorbowane na znacznie dłuższym dystansie, wywołuje jego jonizację i pobudza do
świecenia. Powstaje w ten sposób plazma fotojonizacyjna.
Była to hipoteza, którą należało zweryfikować. Świecenie mogło być np. wywołane
strumieniami cząstek naładowanych emitowanymi z plazmy, bądź po prostu strumieniami
plazmy wyrzucanymi z obszaru oddziaływania. Weryfikacji można było dokonać
naświetlając ośrodek niezależny od plazmy laserowej (stały lub gazowy), wiązką
promieniowania EUV o dużej fluencji. Taką weryfikację przeprowadziłem w układzie źródła
z kolektorem „lobster eye”. Uzyskałem emisję promieniowania w zakresie widzialnym,
jednak zbyt słabą aby przeprowadzić chociażby pomiary widmowe w zakresie optycznym nie
mówiąc już o EUV czy SXR. Należało zastosować układ źródła EUV umożliwiający
wytwarzanie wiązki promieniowania o znacznie większej fluencji oraz przygotować taką
konfigurację eksperymentalną aby pomiary promieniowania plazmy fotojonizacyjnej
dokonywane były prostopadle do wiązki promieniowania jonizującego. Tylko w takim
układzie możliwe jest zarejestrowanie widma promieniowania plazmy fotojonizacyjnej, o
kilka rzędów wielkości słabsze od promieniowania plazmy laserowej.
Pierwsze tego typu pomiary przeprowadziłem z zastosowaniem omówionego w
poprzednim punkcie, laserowo-plazmowego źródła EUV, opisanego w publikacji [4R]. W
badaniach tych, plazma fotojonizacyjna wytwarzana była w gazie, wstrzykiwanym
impulsowo w obszar ogniskowania promieniowania EUV. Do wstrzykiwania gazu
zastosowałem skonstruowany przez siebie układ impulsowy, analogiczny do wytwarzania
tarczy gazowej, omawianej w poprzednim punkcie. Wstrzykiwanie niewielkiej porcji gazu
następowało synchronicznie z impulsem EUV, z wyprzedzeniem regulowanym w zakresie
100-900 µs. Pomiary gęstości gazu dokonałem omówioną wcześniej, opracowaną przez siebie
metodą, cieniografii rentgenowskiej. W trakcie pracy z repetycją 10 Hz następowało
oczywiście pogorszenie próżni ale dzięki wydajnemu układowi pompowemu, absorpcja w
gazie resztkowym była na poziomie kilkunastu procent. Pomiary spektralne dokonywane były
za pomocą spektrometru EUV z toroidalną siatką dyfrakcyjną firmy McPherson,
umożliwiającym pomiary w zakresie 10-100 nm. Pierwsze pomiary dokonane zostały dla
plazmy wytwarzanej w helu oraz w neonie. Plazma wytwarzana była wiązką promieniowania
w pełnym zakresie widmowym a także w dwóch węższych zakresach ograniczonymi przez
filtry absorpcyjne w formie ultracienkich folii Zr oraz Al, o transmisji na poziomie 50%
odpowiednio w zakresie 6-18 nm oraz 17-70 nm. Zarejestrowałem emisję promieniowania
wzbudzonych atomów oraz jonów jednoładunkowych. Więcej informacji na ten temat, wraz z
interpretacją dotyczącą składu widmowego oraz różnic będących efektem naświetlania
promieniowaniem o różnych parametrach, można znaleźć w publikacji [5R].
Badania plazmy fotojonizacyjnej prowadzone są również z zastosowaniem laserów
rentgenowskich na swobodnych elektronach. W Europie znajdują się 2 takie lasery, jeden we
Włoszech, drugi w Niemczech. Plazma taka była wytwarzana w eksperymencie dotyczącym
rozpraszania Thomsona, w którym brałem udział. Eksperyment został przeprowadzony z
zastosowaniem lasera na swobodnych elektronach FLASH w Hamburgu. Kierownikiem
projektu był prof. R. Fedosejevs. Mój udział polegał na przygotowaniu układu do
wstrzykiwania gazu do komory próżniowej oraz pomiarach i opracowaniu pomiarów
12
spektralnych. Fluencja promieniowania w tym eksperymencie była zbliżona do fluencji
promieniowania w laserowo-plazmowym źródle EUV, natomiast gęstość mocy w ognisku
była o kilka rzędów wielkości większa. Pomimo to stopień jonizacji w obu przypadkach był
zbliżony. Pomimo podobieństw rozkładów widmowych zauważyłem tam zasadniczą różnicę
we względnych intensywnościach linii widmowych związanych z fotojonizacją z podpowłoki
2s w jonach Ne II. W przypadku plazmy wytwarzanej impulsem promieniowania źródła EUV
linie te miały największą intensywność, w przypadku plazmy wytwarzanej impulsem lasera
FLASH linie te były jednymi z najsłabszych. W publikacji [6R] przedstawiłem wyniki badań
porównawczych plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej w neonie z zastosowaniem obu tych
układów. Przedstawiłem wyniki modelowania komputerowego widma emisyjnego plazmy
wytworzonej w układzie ze źródłem EUV co umożliwiło ocenę parametrów plazmy.
Modelowanie to wykonałem osobiście. Przedstawiłem interpretację istotnych różnic w
widmach emisyjnych uzyskanych dla obu układów.
Badania fotojonizacyjnej plazmy wytwarzanej w neonie przeprowadziłem też w
układach źródła bazujących na systemie laserowym Nd:YAG 10J. Zastosowałem tutaj różne
kolektory promieniowania oraz dwa tryby pracy lasera. W tych warunkach plazma
fotojonizacyjna wytwarzana była impulsami promieniowania o kilkakrotnie większej fluencji
względem układu bazującego na laserze Nd:YAG 0.8 J jak i o różnych rozkładach
widmowych. W efekcie zarejestrowane rozkłady widmowe charakteryzowały się
zróżnicowanymi intensywnościami względnymi poszczególnych linii widmowych, zwłaszcza
związanymi fotojonizacją z podpowłoki 2s. Zarejestrowałem ponadto linie widmowe
pochodzące od jonów o wyższej krotności jonizacji Ne III i Ne IV. Wyniki tych badań zostały
opublikowane w artykułach [7R,8R]. W publikacji [8R] przeprowadziłem ponadto analizę
dotyczącą udziału procesów zderzeniowych w formowaniu rozkładów widmowych względem
fotojonizacji i wpływu tych procesów na zarejestrowane widma w zakresie EUV.
Hel oraz neon są interesującymi ośrodkami z punktu widzenia astrofizyki
laboratoryjnej związanej z badaniami plazmy fotojonizacyjnej formowanej pod wpływem
promieniowania rentgenowskiego obiektów astrofizycznych. Z kolei fotojonizacja gazów
molekularnych jest przedmiotem zainteresowań tzw. astrochemii laboratoryjnej i dotyczy
formowania oraz rozkładu złożonych molekuł w atmosferach planetarnych i obłokach
międzygwiezdnych. Niskotemperaturowa plazma wytwarzana w gazach molekularnych jest
też stosowana w standardowych generatorach plazmy reaktywnej. Badania tego typu plazmy
przeprowadziłem w układzie źródła EUV bazującego na laserze Nd:YAG 0.8 J. Uznałem, że
interesujące będzie porównanie plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej w gazach
molekularnych o liczbie atomowej zbliżonej do liczby atomowej neonu. Interesujący okazał
się fakt, że bezwzględna intensywność linii widmowych była znacznie niższa niż w
przypadku neonu. Przeanalizowałem to zagadnienie, tzn. niskiej intensywności widm
emisyjnych plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej w gazach molekularnych względem plazmy
neonowej. Przedstawiłem procesy atomowe i molekularne zachodzące w wyniku
oddziaływania fotonów EUV z atomami oraz molekułami a także odpowiadających im
procesów zderzeniowych. Oceniłem wydajności poszczególnych procesów i ich wpływ na
widma promieniowania plazmy fotojonizacyjnej. Wykazałem istotną rolę procesów
molekularnych w formowaniu plazmy fotojonizacyjnej. Więcej informacji na ten temat
można znaleźć w publikacji [9R].
Z punktu widzenia mikroelektroniki i technologii powierzchni bardzo ważna jest
plazma reaktywna, zwłaszcza plazma zawierająca jony fluoru, najczęściej wytwarzana w
sześciofluorku siarki. Jak wspomniałem we wstępie, plazma taka wytwarzana jest w
standardowych generatorach, gdzie gęstość elektronowa a zatem i jonowa jest na niskim
poziomie, rzędu 1011cm-3. Wartość ta w przypadku plazmy fotojonizacyjnej może być o kilka
rzędów wielkości wyższa, co może się okazać ważne w przypadku szczególnych zastosowań.
13
W pracy [10R] przedstawiłem wyniki badań spektralnych plazmy wytwarzanej w SF6 w
zakresie EUV oraz UV/VIS. Badania przeprowadziłem z zastosowaniem laserowoplazmowych źródeł EUV bazujących na laserach Nd:YAG 0.8 J oraz 10 J. Przeprowadziłem
też modelowanie numeryczne widma jonów fluoru, zmierzonego w zakresie EUV, z
zastosowaniem kodu numerycznego PrismSPECT, opracowanego dla plazmy nie będącej w
tzw. lokalnej równowadze termodynamicznej (LTE). Modelowanie to pozwoliło na ocenę
temperatury elektronowej plazmy. Temperaturę tę wyznaczyłem też niezależnie metodą
wykresów Boltzmanna, w oparciu o widmo jonów siarki. W obu przypadkach uzyskałem
zbliżone wartości na poziomie 1.5 eV. Wartość ta odpowiada temperaturze elektronowej
plazmy wytwarzanej w standardowych generatorach plazmowych. Na podstawie oceny ilości
zaabsorbowanego promieniowania oraz modelowania numerycznego mogłem oszacować
gęstość elektronową a zatem i jonową plazmy. Osiągnęła ona poziom 1016cm-3, a zatem o 5
rzędów wielkości więcej w porównaniu z plazmą stosowaną w technologii.
Istnienie wspomnianej powyżej równowagi LTE wymaga spełnienia pewnych
kryteriów. W plazmie gdzie mamy do czynienia z tego typu równowagą obsadzenie
poziomów wzbudzonych w jonach determinują procesy zderzeniowe wywołane przez
elektrony o maxwellowskim rozkładzie energetycznym. W plazmie fotojonizacyjnej rozkład
ten może być zaburzony z uwagi na obecność fotoelektronów oraz elektronów uwalnianych w
wyniku efektu Auger’a. Z uwagi na energie tych elektronów wielokrotnie przewyższające
średnią energię odpowiadającą temperaturze elektronowej plazmy ich wpływ jest największy
w przypadku dużych energii wzbudzenia odpowiadających emisji promieniowania w zakresie
EUV. Można jednak oczekiwać dużego udziału procesów zderzeniowych w plazmie
wytwarzanej w ośrodkach gazowych zawierających atomy o dużej liczbie elektronów, w
przypadku których przekrój czynny na jonizację jest duży. Takimi gazami są np. krypton oraz
ksenon. W pracy [11R] przedstawiłem wyniki badań spektralnych plazmy wytwarzanej w
kryptonie. Pomiary przeprowadziłem z zastosowaniem laserowo-plazmowego źródła EUV
(laser Nd:YAG 0.8 J), w zakresie EUV oraz UV/VIS. W publikacji przedstawiłem analizę
możliwości osiągnięcia równowagi LTE oraz częściowej równowagi LTE – pLTE (partial
LTE). O ile równowaga LTE dotyczy obsadzenia wszystkich poziomów energetycznych o
tyle pLTE tylko ich części, powyżej pewnego poziomu. Wykazałem, że w kryptonowej
plazmie fotojonizacyjnej można oczekiwać równowagi pLTE. Na podstawie wyników
pomiarów spektralnych w obu zakresach widmowych skonstruowałem wykresy Boltzmanna i
na ich podstawie wyznaczyłem temperaturę elektronową plazmy. Uzyskane wartości okazały
się zbliżone do wartości wyznaczonych dla plazmy wytwarzanej w SF6.
Gęstość elektronowa plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej z zastosowaniem
omówionych źródeł EUV/SXR bazujących na laserach Nd:YAG aczkolwiek stosunkowo
wysoka, okazała się niewystarczająca dla dokonania pomiarów interferometrycznych.
Wystąpiłem zatem z wnioskiem na realizację projektu badawczego, dotyczącego pomiaru
parametrów plazmy fotojonizacyjnej, w ośrodku PALS (Prague Asterix Laser System). W
ośrodku tym znajduje się system lasera jodowego o energii w impulsie na poziomie 600 J i
czasie trwania 0.3 ns. Dodatkowo dla celów diagnostycznych znajduje się tam
femtosekundowy system laserowy, który można wykorzystywać dla celów diagnostycznych,
głównie interferometrii laserowej. Wniosek został zaakceptowany i uzyskałem 4 tygodniowy
czas dostępu do systemu. Dla realizacji badań eksperymentalnych niezbędne było
przygotowanie układu do wytwarzania tarczy gazowej, w której miała być wytwarzana
plazma laserowa, oraz układu wstrzykiwania gazu przewidzianego do fotojonizacji.
Potrzebny był też odpowiedni kolektor promieniowania SXR. Z uwagi na to, że system
laserowy generuje pojedyncze impulsy co około 30 minut, niemożliwa była akumulacja
sygnałów spektralnych i należało przygotować spektrograf o dużej jasności, niestety kosztem
rozdzielczości widmowej. Wszystkie te układy przygotowałem osobiście. Do współpracy
14
zaprosiłem zespół z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, ekspertów od
interferometrii laserowej. W ramach realizacji projektu dokonałem pomiarów spektralnych w
zakresie rentgenowskim promieniowania plazmy laserowej ora plazmy fotojonizacyjnej.
Najbardziej interesujące okazały się wyniki uzyskane dla plazmy fotojonizacyjnej
wytwarzanej w neonie. Wykazałem tu dominującą jonizację z powłoki K czego świadectwem
była linia widmowa o dużej intensywności pochodząca od przejścia radiacyjnego z powłoki L
na K. Z uwagi na małą rozdzielczość widmową nie udało się określić temperatury plazmy,
natomiast dzięki pomiarom interferometrycznym możliwe było wyznaczenie gęstości
elektronowej plazmy fotojonizacyjnej. Jej wartość przekroczyła 1018cm-3, co potwierdziło
hipotezę, że w przypadku plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej w gazie impulsami
promieniowania SXR/EUV możliwe jest osiąganie wysokich wartości gęstości elektronowej a
zatem i jonowej. Wyniki badań porównawczych, dotyczących plazmy wytwarzanej w neonie,
uzyskanych w ośrodku PALS oraz w IOE z zastosowaniem źródła SXR bazującego na
systemie laserowym Nd:YAG 10 J, przedstawiłem w ramach referatu zapraszanego na
konferencji 42nd EPS Conference on Plasma Physics oraz w publikacji [12R].
W ramach eksperymentu realizowanego w ośrodku PALS przeprowadziłem też
badania plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej w innych ośrodkach gazowych. Interesujące
okazały się wyników uzyskane dla argonu. W tym wypadku nie udało się niestety
zarejestrować promieniowania związanego z przejściami na poziomy wewnętrzne, ponieważ
promieniowanie w wymaganym zakresie widmowym było absorbowane przez zastosowany
filtr. Zarejestrowałem jednak promieniowanie pochodzące od jonów wieloładunkowych,
świadczące o wydajnej jonizacji zarówno w wyniku zjawiska Auger’a jak i bezpośredniej
jonizacji. Jeśli chodzi o pomiary interferometryczne, również w tym przypadku gęstość
elektronowa przekroczyła 1018cm-3. W układzie opartym o zastosowanie lasera Nd:YAG 0.8 J
oprócz pomiarów spektralnych w zakresie EUV wykonałem dodatkowo pomiary w zakresie
UV/VIS. Jak należało oczekiwać stopień jonizacji był tutaj mniejszy, dominowała emisja
promieniowania wzbudzonych atomów i jonów Ar II. Na podstawie widma pomiarów
optycznych oszacowałem temperaturę plazmy. Wyniki tych badań przedstawiłem w
publikacji [13R].
W badaniach astrofizycznych, również z zakresu astrofizyki laboratoryjnej, ważne
informacje uzyskuje się poprzez badanie widm absorpcyjnych. Konfiguracja laserowoplazmowych źródeł EUV umożliwia prześwietlanie plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej w
ognisku kolektora promieniowaniem EUV plazmy laserowej. Widmo tego promieniowania
ma charakter ciągły ze względu na tysiące a nawet miliony wzajemnie przekrywających się
linii widmowych. Przekrycie to nie jest efektem aparaturowym jest to efekt fizyczny
związany z poszerzeniem linii widmowych w wyniku efektów Starka i Dopplera. Oznacza to
możliwość zastosowania takiego promieniowania do pomiaru linii absorpcyjnych. Pomiary
takie wykonałem dla różnych rodzajów plazmy fotojonizacyjnej, przy czym wyraźnie
widoczne linie absorpcyjne zarejestrowałem w przypadku plazmy helowej i neonowej. Dla
porównania analogiczne pomiary wykonałem też dla gazów niezjonizowanych.
Zaobserwowałem tutaj interesujący efekt: dużą intensywność i szerokość linii widmowych
zarejestrowanych dla plazmy fotojonizacyjnej względem analogicznych parametrów
zarejestrowanych w przypadku gazów niezjonizowanych. Efekt ten był szczególnie silny w
przypadku plazmy helowej. Co ciekawsze dotyczyło to linii pochodzących od atomów
neutralnych, które w przypadku plazmy stanowią jedynie część składu plazmy. Można by
zatem oczekiwać raczej efektu odwrotnego. W pracy [14R] przeanalizowałem możliwe
przyczyny takiego stanu rzeczy. Wykazałem, że efekt ten jest związany z poszerzeniem
Starka linii widmowych.
Jednym z najważniejszych zagadnień, gdzie niskotemperaturowa plazma
fotojonizacyjna może znaleźć zastosowanie jest inżynieria powierzchni. Jest wiele materiałów
15
w tym stopów metali, tworzyw sztucznych czy kompozytów, charakteryzujących się
własnościami mechanicznymi odpowiednimi do różnych zastosowań. W wielu jednak
przypadkach, pomimo dobrych własności mechanicznych materiału w całej jego objętości,
nieodpowiednie są własności powierzchni takie jak: adhezja, zwilżalność, własności optyczne
czy tzw. biokompatybilność. W takich przypadkach własności powierzchni można
modyfikować poprzez ich traktowanie czynnikami chemicznymi bądź fizycznymi. Jedną z
możliwości jest ekspozycja na promieniowanie UV bądź plazmę niskotemperaturową.
Niskotemperaturowa plazma fotojonizacyjna lub promieniowanie EUV mogą także zostać
wykorzystane do tego typu celów. Jedną z istotnych zalet układu do wytwarzania plazmy
fotojonizacyjnej jest możliwość jednoczesnego oddziaływania tych czynników. W publikacji
[15R] przedstawiłem możliwość modyfikacji powierzchni fluoropolimeru PVDF w wyniku
jednoczesnego oddziaływania promieniowania EUV oraz plazmy fotojonizacyjnej.
Przedstawiłem wyniki badań zmian struktury molekularnej w warstwie wierzchniej polimeru
powstałych w wyniku jednoczesnej ekspozycji materiału na promieniowanie EUV oraz
plazmę fotojonizacyjną wytworzoną w azocie. Wykazałem powstawanie grup funkcyjnych
zawierających atomy azotu, nieobecnych w strukturze polimeru przed ekspozycją. Badania te
były kontynuowane przez Inama Ul Ahada i znalazły swój finał w postaci jego rozprawy
doktorskiej.
W mojej ocenie do najważniejszych wyników badań opisanych w publikacjach cyklu
habilitacyjnego, stanowiących istotny wkład autorski do nauki w obszarze dyscypliny
naukowej elektronika, należą:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
opracowanie laserowo-plazmowych źródeł promieniowania na zakres długości fal
1-100 nm, wyposażonych w dedykowane kolektory zwierciadlane, wytwarzające
impulsy promieniowania SXR/EUV o dużej fluencji
opracowanie rentgenograficznej metody pomiaru parametrów tarczy gazowej
formowanej impulsowo w komorze próżniowej
opracowanie układów detekcyjnych umożliwiających pomiary parametrów
zogniskowanego promieniowania SXR/EUV
opracowanie metod pomiarowych oraz przeprowadzenie badań parametrów
promieniowania ww. źródeł SXR/EUV
wykazanie możliwości realizacji różnego typu badań dotyczących oddziaływania
impulsów promieniowania jonizującego o dużej fluencji z materią, z
zastosowaniem opracowanych źródeł SXR/EUV
opracowanie układów do wytwarzania plazmy fotojonizacyjnej z zastosowaniem
źródeł promieniowania SXR/EUV o dużej fluencji
opracowanie układu do jednoczesnych pomiarów widm emisyjnych i
absorpcyjnych plazmy fotojonizacyjnej
wykonanie analiz, w tym modelowania numerycznego, dotyczących rozkładów
widmowych emitowanego promieniowania, oraz wyznaczenie parametrów plazmy
fotojonizacyjnej wytwarzanej w różnych ośrodkach
wykazanie możliwości wytwarzania plazmy fotojonizacyjnej o gęstości
elektronowej kilka rzędów wielkości wyższej od tej gęstości w standardowych
generatorach plazmowych
zademonstrowanie możliwości modyfikacji struktury molekularnej powierzchni
polimerów poddanych jednoczesnej ekspozycji na promieniowanie EUV i plazmę
fotojonizacyjną
16
Wszystkie przedstawione w powyższym opisie układy źródeł promieniowania EUV/SXR
zostały przeze mnie osobiście wykonane i przebadane. Większość publikacji na które się
powołuję, to publikacje wieloautorskie, z uwagi na fakt, że prowadzone badania
eksperymentalne charakteryzowały się dużą złożonością, niezbędna była jednoczesna
kontrola wielu parametrów oraz obsługa różnych urządzeń. Wyjątkiem są obszerne publikacje
[1R, 2R] w których zostały przedstawione w sposób uporządkowany wyniki częściowo
opublikowane we wcześniejszych pracach. Wszystkie wyniki dotyczące pomiarów
promieniowania EUV/SXR, pomiarów parametrów plazmy laserowej oraz fotojonizacyjnej
opracowywałem osobiście. Osobiście też wykonywałem analizy ilościowe oraz modelowanie
numeryczne plazmy fotojonizacyjnej.
Literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Fujioka, S., Takabe, H., Yamamoto, N., Salzmann, D., Wang, F., Nishimura, H., Li, Y.,
Dong, Q., Wang, S., Zhang, Y., Rhee, Y., Lee, Y., Han, J., Tanabe, M., Fujiwara, T.,
Nakabayashi, Y., Zhao, G., Zhang, J., Mima, K., X-ray astronomy in the laboratory with a
miniature compact object produced by laser-driven implosion, Nature Phys. 5 (2009) 821825
Wei, H.G., Shi, J.R., Zhao, G., Zhang, Y., Dong, Q.L., Li, Y.T., Wang, S.J., Zhang, J.,
Liang, Z.T., Zhang, J.Y., Wen, T.S., Zhang, W.H., Hu, X., Liu, S.Y., Ding, Y.K., Zhang,
L., Tang, Y.J., Zhang, B.H., Zheng, Z.J., Nishimura, H., Fujioka, S., Wang, F.L., Takabe,
H., Opacity studies of silicon in radiatively heated plasmas,” Astrophys. J. 683, 577–583
(2008)
Bailey, J. E., Cohen, D., Chandler, G., Cuneo, M., Foord, M., Heeter, R., Jobe, D., Lake,
P., Liedahl, D., MacFarlane, J., Nash, T., Nielson, D., Smelser, R., Stygar, W., Neon
photoionization experiments driven by Z-pinch radiation, J. Quant. Spectrosc. Radiat.
Transf. 71, 157 (2001)
Cohen, D.H., MacFarlane, J.J., Bailey, J. E., Liedahl, D.A., X-ray spectral diagnostics of
neon photoionization experiments on the Z-machine, Rev. Sci. Instrum. 74, 1962 (2003)
Mancini, R.C., Bailey, J.E., Hawley, J.F., Kallman, T., Witthoeft, M., Rose, S.J., Takabe,
H., 2009. Accretion disk dynamics, photoionized plasmas, and stellar opacities. Phys.
Plasmas 16, 041001
F. Chen, Introduction to Plasma physics, PLENUM PRESS, New York and London, 1974
17
5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych
Przed uzyskaniem stopnia naukowego doktora
W roku 1983 rozpocząłem dwuletnie studia indywidualne w Instytucie Fizyki Plazmy i
Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) w Warszawie. W tym czasie rozpocząłem też
przygotowania do realizacji pracy magisterskiej, dotyczącej oddziaływania zogniskowanej
wiązki elektronowej dużej mocy z cienkimi foliami metalicznymi. Wytworzenie
odpowiedniej wiązki elektronów wymagało zbudowania stosownego akceleratora. Do
budowy takiego akceleratora wykorzystałem częściowo zdekompletowany generator
impulsów elektrycznych o mocy 1 GW (300 kV, 100 kA, 30 ns), przejęty z Instytutu Badań
Jądrowych w Świerku. W ramach przygotowania do realizacji pracy magisterskiej
przywróciłem ten generator do działania i skonstruowałem układy do pomiaru parametrów
jego impulsu elektrycznego i zoptymalizowałem parametry obciążenia zastępczego pod kątem
uzyskania maksymalnej mocy impulsu elektrycznego. Następnie na bazie danych
literaturowych zaprojektowałem układ elektrod umożliwiający generację silnoprądowej
wiązki elektronów, która została zamontowana w komorze próżniowej na wyjściu generatora.
W ramach pracy magisterskiej przeprowadziłem badania różnych konfiguracji elektrod w tak
przygotowanym układzie eksperymentalnym pod kątem uzyskania zogniskowanej wiązki
elektronów o maksymalnej gęstości mocy. Uzyskanie takiej wiązki umożliwiło
przeprowadzenie badań bezpośrednio związanych z tematem pracy magisterskiej:
„Napędzanie cienkich folii wiązką elektronów relatywistycznych”. Dyplom magistra
uzyskałem w roku 1985.
W 1986r podjąłem pracę w IFPiLM na stanowisku asystenta. Zająłem się wówczas
badaniem emisji miękkiego promieniowania rentgenowskiego w silnoprądowych układach
typu Z-pinch. Do badań wykorzystałem wyżej wspomniany generator impulsów
elektrycznych dużej mocy. Początkowo, podobnie jak w innych ośrodkach badawczych, w
charakterze ośrodka do wytwarzania plazmy stosowałem cienkie druty. Impuls prądu o
amplitudzie rzędu 50 kA wywoływał silne rozgrzanie i w konsekwencji eksplozję drutu. W
powstałym w ten sposób sznurze plazmowym następował rozwój niestabilności
przewężeniowej, co prowadziło do wytworzenia miejsc o bardzo wysokiej temperaturze rzędu
miliona K. Plazma w takich przewężeniach była źródłem miękkiego promieniowania
rentgenowskiego. Badanie emisji promieniowania rentgenowskiego w takim przypadku było
jednak mało interesujące, ze względu na wiele prac poświęconych tego typu rozwiązaniom.
Rozpocząłem w związku z tym badania eksperymentalne z wykorzystaniem włókien
dielektrycznych. Pomimo, że włókna takie nie przewodzą prądu, silne pole elektryczne,
pojawiające się w wyniku generacji impulsu wysokiego napięcia, w obszarze
międzyelektrodowym, wywoływało przebicie elektryczne na powierzchni włókna i rozwój
wyładowania typu Z-pinch. Zastosowanie włókien dielektrycznych w tego typu badaniach
znacznie poszerzyło możliwości wytwarzania różnych rodzajów plazmy, również z
zastosowaniem włókien z zestalonego deuteru, co wiązało się z tematem syntezy
termojądrowej. Wyniki tych badań zostały w późniejszym czasie wykorzystane w mojej
rozprawie doktorskiej.
Zasadniczą część badań związanych z realizacją rozprawy doktorskiej
przeprowadziłem na zbudowanym przez siebie od podstaw, generatorze plazmowym typu Zpinch, w którym wyładowanie elektryczne inicjowane było w ośrodku gazowym,
wytwarzanym impulsowo, synchronicznie z impulsem elektrycznym. W powstającym sznurze
plazmowym, podobnie jak w przypadku eksplodujących włókien, powstawały przewężenia z
gorącą plazmą. W ramach pracy wykonałem pomiary dynamiki kolapsu za pomocą szybkich
kamer, rejestrujących promieniowanie widzialne, a także wykonałem szereg pomiarów
18
integralnych w czasie, w rentgenowskim zakresie widma, za pomocą wykonanych przez
siebie przyrządów. W tym czasie odbyłem też miesięczny staż w Instytucie Fizyki Akademii
Nauk ZSRR w Moskwie, gdzie prowadzone były wspólne badania dotyczące wyładowania Zpinch w wytwarzanym impulsowo ośrodku gazowym. Wspólne badania z udziałem
naukowców z ZSRR prowadziłem też w IFPILM.
W ramach pracy doktorskiej przeprowadziłem też symulacje komputerowe ewolucji
sznura plazmowego i formowania przewężeń, w wyniku rozwoju niestabilności
magnetohydrodynamicznych, w wyładowaniu elektrycznym typu Z-pinch, na bazie kodu
numerycznego opracowanego przez prof. Karola Jacha. Uzyskane wyniki dobrze
odzwierciedlały przebieg procesu zarejestrowany za pomocą szybkich kamer a forma
końcowa przewężeń wykazywała dobrą zgodność z zarejestrowanymi obrazami
rentgenowskimi.
Jeszcze w trakcie przygotowywania dysertacji brałem udział w budowie generatora
impulsów dużej mocy do symulacji wyładowań atmosferycznych. Generator ten został
następnie wykorzystany do badań odporności śmigłowca „Sokół” na uderzenie pioruna. W
tych badaniach także brałem udział.
W roku 1992 rozpocząłem pracę w Wojskowej Akademii Technicznej, w Zespole
Oddziaływania Promieniowania Laserowego z Materią. Rozpoczęliśmy wtedy badania
dotyczące wytwarzania miękkiego promieniowania rentgenowskiego z plazmy laserowej,
wytwarzanej w impulsowej tarczy gazowej. Do wytwarzania tarczy gazowej użyłem
zmodyfikowanego zaworu gazowego, który wcześniej wykorzystywałem w generatorze
plazmowym Z-pinch. Po udanej realizacji demonstracyjnego eksperymentu, gdzie
uzyskaliśmy silną emisję miękkiego promieniowania rentgenowskiego, opracowałem nową
wersję zaworu impulsowego dedykowanego do wytwarzania tarczy gazowej. Układ ten został
wykorzystany we wspólnych amerykańsko – polskich badaniach dotyczących źródła
promieniowania dla celów litografii rentgenowskiej. Badania zostały przeprowadzone w
IFPILM a następnie w Lawrence Livermore National Laboratory, USA. Wkrótce potem
rozpoczęliśmy badania związane z wykorzystaniem tarczy gazowej do wytwarzania ośrodka
aktywnego lasera rentgenowskiego. W tym celu opracowałem kilka różnych układów,
wyposażonych w dysze szczelinowe, umożliwiające wytwarzanie tarczy gazowej, wydłużonej
w kierunku prostopadłym do kierunku wypływu gazu. Taka konfiguracja pozwalała na
uzyskiwanie kolumny plazmowej o długości kilku centymetrów, w wyniku oddziaływania z
promieniowaniem laserowym, skupionym w ognisku liniowym. Ponieważ nie
dysponowaliśmy w swoim laboratorium laserem o odpowiednich parametrach, badania
prowadziliśmy we współpracy z różnymi ośrodkami na świecie. Po raz pierwszy akcję
laserową uzyskaliśmy w plazmie argonowej dla jonów neonopodobnych i długości fali
46,9 nm, naświetlając tarczę gazową promieniowaniem lasera ASTERIX o energii impulsu z
zakresu 100 ÷ 600 J. Wykorzystując ten sam system laserowy zademonstrowaliśmy też
wzmocnienie na jonach niklopodobnych ksenonu1.
Równolegle kończyłem prace związane z realizacją rozprawy doktorskiej pt.
„Generacja miękkiego promieniowania rentgenowskiego w układach typu Z-pinch”, której
promotorem był dr hab. inż. Karol Jach, obecnie profesor, którą obroniłem z wyróżnieniem na
Wydziale Inżynierii Chemii i Fizyki Technicznej WAT w roku 1996 r, w dyscyplinie
inżynieria materiałowa.
1
H. Fiedorowicz, A. Bartnik, Y. Li, P. Lu, E. Fill, “Demonstration of soft x-ray lasing with neonlike argon and
nickel-like xenon ions using a laser-irradiated gas puff target”, Physical Review Letters 76 (3), 415-418 (1996)
19
Po uzyskaniu stopnia naukowego doktora
W następnych latach kontynuowaliśmy badania dotyczące laserów rentgenowskich.
Przeprowadziliśmy szereg eksperymentów w różnych ośrodkach naukowych na świecie min.
we Francji, Niemczech, USA, Korei Pd. Badania te, podobnie jak wcześniejsze, oparte były o
wykorzystanie wydłużonej tarczy gazowej. Badaliśmy różne schematy pompowania ośrodka
laserowego, wykorzystując różne systemy laserowe. Dużym osiągnięciem było uzyskanie
akcji laserowej w argonie z wykorzystaniem dwóch zsynchronizowanych laserów:
nanosekundowego i pikosekundowego o energii kilku dżuli2. Wydłużona tarcza gazowa
okazała się też dobrym ośrodkiem do efektywnego wytwarzania wysokich harmonicznych
laserów femtosekundowych, co zostało pokazane w trakcie naszych badań w ośrodku
naukowym KAIST w Korei Pd3.
W celu wyznaczenia rozkładów gęstości w tarczy gazowej opracowałem metodę
cieniografii impulsowej opartej na pochłanianiu miękkiego promieniowania rentgenowskiego
w gazach. Nanosekundowe impulsy promieniowania rentgenowskiego były wytwarzane
poprzez naświetlanie laserem dużej mocy tarczy magnezowej. Widmo emisyjne wytwarzanej
plazmy zawierało głównie linie jonów helopodobnych magnezu. Zastosowanie filtra
absorpcyjnego Al umożliwiało wyizolowanie pojedynczej linii o dużej intensywności, co
dawało monochromatyczne źródło promieniowania. Impulsy tak wytworzonego
promieniowania rentgenowskiego były synchronizowane z układem do wytwarzania tarczy
gazowej, dzięki czemu możliwe było prześwietlanie tarczy z kontrolowanym opóźnieniem
względem chwili początkowej otwarcia zaworu gazowego. Metoda ta umożliwiała pomiary
parametrów tarczy gazowej w funkcji ciśnienia oraz czasu otwarcia zaworu. Wyniki takich
pomiarów były wykorzystywane w badaniach laserów rentgenowskich, umożliwiając dobór
parametrów tarczy do warunków eksperymentalnych. Wyniki pomiarów były wielokrotnie
prezentowane na konferencjach naukowych i opublikowane w różnych artykułach4,5.
Równolegle prowadziliśmy badania dotyczące spektroskopii miękkiego
promieniowania rentgenowskiego z wykorzystaniem tarczy gazowej. Plazma wytwarzana w
tarczy gazowej okazała się bardzo dobrym ośrodkiem do badań spektroskopowych, ze
względu na znacznie słabsze poszerzenie linii widmowych w porównaniu z plazmą
wytwarzaną w ciele stałym. Badania te były prowadzone wspólnie z naukowcami z Rosji,
którzy dysponowali odpowiednimi przyrządami do pomiarów widmowych o wysokiej
rozdzielczości w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego. Wyniki tych badań
stanowiły eksperymentalną weryfikację teoretycznie wyznaczonych długości fal
promieniowania jonów wieloładunkowych i zostały opublikowane w kilku artykułach6,7.
2
H. Fiedorowicz, A. Bartnik, J. Dunn, R.F. Smith, J. Hunter, J. Nilsen, A.L. Osterheld, V.N. Shlyaptsev,
“Demonstration of a neonlike argon soft-x-ray laser with a picosecond-laser-irradiated gas puff target”, Optics
Letters 26 (18), 1403-1405 (2001)
3
H.T. Kim, I.J. Kim, V. Tosa, C.M. Kim, J.J. Park, Y.S. Lee, A. Bartnik, H. Fiedorowicz, C.H. Nam, “Bright high-order
harmonic generation from long gas jets toward coherent soft X-ray applications”, IEEE Journal on Selected
Topics in Quantum Electronics 10 (6), 1329-1338 (2004)
4
D. Ros, H. Fiedorowicz, B. Rus, A. Bartnik, M. Szczurek, G. Jamelot, F. Albert, A. Carillon, P. Jaeglé, A. Klisnick, S.
Sebban, P. Zeitoun, “Investigation of XUV amplification with Ni-like xenon ions using laser-produced gas puff
plasmas”, Optics Communications 153 (4-6), 368-374 (1998)
5
H. Fiedorowicz, A. Bartnik, M. Szczurek, H. Daido, N. Sakaya, V. Kmetik, Y. Kato, M. Suzuki, M. Matsumura, J.
Tajima, T. Nakayama, T. Wilhein, “Investigation of soft X-ray emission from a gas puff target irradiated with a
Nd:YAG laser”, Optics Communications 163 (1), 103-114 (1999)
6
I.Yu. Skobelev, A. Bartnik, E. Behar, R. Doron, V.M. Dyakin, J. Kostecki, P. Mandelbaum, A.Ya. Faenov, H.
Fiedorowicz, J.L. Shwob, M. Szczurek, R. Jarocki, “Dielectronic satellites of the Heβ line of the Si XIII ion in a
dense laser plasma”, Quantum Electronics 28 (8), 677-680 (1998)
20
Poważnym mankamentem stosowanego przez nas układu do wytwarzania tarczy
gazowej była erozja dyszy, wywołana przez gorącą plazmę laserową, która była wytwarzana
zbyt blisko wylotu dyszy. W roku 1998 przeprowadziłem pierwsze próby wytwarzania
dwustrumieniowej tarczy gazowej w układzie dwóch sprzężonych, impulsowych zaworów
gazowych. Konfiguracja taka miała na celu, uzyskanie odpowiedniej gęstości gazu roboczego
(ksenon, krypton) w większej odległości od dyszy, oraz minimalizacja samoabsorpcji w
otaczającym gazie. Okazało się, że rozwiązanie takie zlikwidowało problem erozji dyszy oraz
spowodowało około 3-krotny wzrost wydajności emisji miękkiego promieniowania
rentgenowskiego. Jeszcze większy wzrost efektywności uzyskaliśmy w przypadku
promieniowania EUV. W przypadku tarczy ksenonowej wzrost ten był nawet 10-cio krotny.
Wyniki te po raz pierwszy przedstawiłem na konferencji ECLIM 2000 w Pradze.
Tego typu tarcza gazowa została przez nas wykorzystana do wytwarzania miękkiego
promieniowania rentgenowskiego o dużej energii w pojedynczym impulsie. W tym przypadku
do naświetlania tarczy użyliśmy systemu laserowego PALS (Prague Asterix Laser System,
przeniesiony ASTERIX z Garching, Niemcy) o energii impulsu do 600 J. Wykorzystując
tarczę ksenonową uzyskaliśmy sprawność konwersji energii impulsu laserowego w
promieniowanie rentgenowskie na poziomie 20 ÷ 30%. Promieniowanie to zostało
wykorzystane w ramach zgłoszonego przeze mnie projektu badawczego w ramach inicjatywy
LASERLAB EUROPE pt. „High fluence laser-driven ion and soft X-ray fluxes for materials
modification” do badań ablacji polimerów poprzez naświetlanie promieniowaniem
rentgenowskim o dużej fluencji. Naświetlanie prowadzone było bez użycia optyki
rentgenowskiej, przy czym próbki do naświetlania umieszczane były w niewielkiej odległości
od plazmy, rzędu kilku centymetrów. Ablację materiału na głębokość kilku mikrometrów
uzyskiwano w wyniku naświetlania polimeru pojedynczym impulsem rentgenowskim.
Zademonstrowana została w ten sposób możliwość mikroobróbki rentgenowskiej z
wykorzystaniem plazmy laserowej.
Praktyczne wykorzystanie mikroobróbki prowadzonej z wykorzystaniem dużego
systemu laserowego jest oczywiście nierealne. W tym czasie realizowaliśmy jednak projekt,
w ramach programu EUREKA/MEDEA+, dotyczący laserowo-plazmowych źródeł skrajnego
nadfioletu dla celów litografii EUV. Tego typu litografia wymaga zastosowania źródła
emitującego promieniowanie o długości fali 13,5±0,5 nm i dużej mocy średniej. Nasz projekt
dotyczył źródła do kontroli optyki, zatem jego średnia moc nie musiała być duża. Osobiście
brałem udział w projektowaniu, budowie a następnie badaniu parametrów tego źródła.
Zastosowana tutaj została dwustrumieniowa tarcza gazowa, wytwarzana za pomocą układu
dwóch zaworów impulsowych mojego projektu. Wykorzystując tarczę ksenonową i laser
Nd:YAG o energii 0.5 J uzyskaliśmy sprawność konwersji dla wymaganego zakresu długości
fal na poziomie 1,5%. Taka sprawność jest dobrym wynikiem w zakresie 13,5±0,5 nm i
wystarcza dla celów kontroli optyki EUV, jednakże sprawność konwersji w całym zakresie
emisji promieniowania EUV jest znacznie większa i wynosi 10 ÷ 20%. Zaproponowałem
więc wykorzystanie tego promieniowania do badań związanych z mikroobróbką polimerów,
zamiast stosowanego wcześniej, promieniowania rentgenowskiego. Biorąc pod uwagę, że
energia pojedynczego impulsu lasera Nd:YAG jest 1200 razy mniejsza w stosunku do
systemu laserowego PALS, jest jasne, że grubość warstwy materiału ulegającego ablacji, jest
też odpowiednio mniejsza. Jednak w przeciwieństwie do systemu PALS, który może
generować pojedyncze impulsy co około 30 minut, laser Nd:YAG, pracuje z częstością
10 Hz, co daje równoważną energię w czasie 2 minut pracy źródła. Ponadto niewątpliwą
7
A. Bartnik, E. Biémont, V.M. Dyakin, A.Ya. Faenov, H. Fiedorowicz, W.H. Goldstein, R. Jarocki, J. Kostecki, A.L.
Osterheld, V.G. Palchikov, Y.B. Qiu, I.Yu. Skobelev, M. Szczurek, Y. Zou, “Measurements of the ground-state
ionization energy and wavelengths for the 1snp 1P01-1s2 1S0 (n = 4-10) lines of O VII”, Journal of Physics B:
Atomic, Molecular and Optical Physics 30 (20), 4453-4462 (1997)
21
przewagą zastosowania źródła wykorzystującego niewielki laser jest możliwość jego użycia
w praktycznych zastosowaniach, czego nie można powiedzieć o systemie PALS.
Badania realizowałem w ramach kierowanego przez siebie projektu badawczego, przy
czym wykorzystałem stanowisko eksperymentalne z laserem o nieco wyższej energii w
impulsie wynoszącej 0.8 J. Badania realizowałem początkowo, podobnie jak z
wykorzystaniem systemu PALS, tzn. bez optyki ogniskującej, umieszczając próbki do
naświetlania blisko plazmy. Ze względu na niewielką fluencję promieniowania oraz trudny do
określenia wpływ plazmy na uzyskiwane wyniki, zleciłem wyspecjalizowanej firmie
wykonanie specjalnego kolektora, umożliwiającego efektywne ogniskowanie promieniowania
o długości fali powyżej 5 nm. Dopiero jego zastosowanie umożliwiło efektywną
mikroobróbkę polimerów, w szczególności fluoropolimerów, których obróbka stosowanymi
w wielu wypadkach laserami UV, jest trudna ze względu na brak dopasowania długości fali
promieniowania do pasm absorpcyjnych fluoropolimerów. W ramach badań pokazałem, że w
zależności od parametrów naświetlania powierzchnia po ablacji materiału może być gładka
bądź wykazywać silne zmiany morfologii powierzchni.
Tego typu zmiany przedstawione na konferencji SPIE w Warszawie w 2005 roku
wzbudziły zainteresowanie dr Heitza z Linzu, który prowadził badania nad modyfikacją
powierzchni polimerów laserem ekscimerowym. Jego problem polegał na tym, że
promieniowanie lasera UV wnika dość głęboko w naświetlany materiał, co powoduje nie
tylko zmiany morfologii powierzchni, ale również degradację w głębi materiału i pogorszenie
jego własności mechanicznych. Promieniowanie EUV wnika natomiast na niewielką
głębokość w polimer, do około 200 nm, nie niszcząc jego struktury wewnętrznej. W efekcie
powstał wspólny projekt ModPolEUV w ramach programu EUREKA, dotyczący modyfikacji
powierzchni pod kątem uzyskania biokompatybilności polimerów. W ramach tego projektu
realizowałem badania dotyczące modyfikacji powierzchni polimerów poprzez ich
naświetlanie promieniowaniem EUV. Badania prowadziłem wykorzystując zaprojektowany
przez siebie układ eksperymentalny, z nową dwusekcyjną komorą próżniową, umożliwiającą
utrzymywanie dobrej próżni, przy działającym z częstością 10 Hz zaworze gazowym, dzięki
pompowaniu różnicowemu. Do ogniskowania promieniowania użyłem nowego,
osiowosymetrycznego kolektora elipsoidalnego, zapewniającego efektywne ogniskowanie
promieniowania w zakresie długości fal powyżej 8 nm. W wyniku przeprowadzonych badań
parametrów źródła promieniowania oraz serii badań dotyczących modyfikacji struktury
powierzchni polimerów, zarówno fizycznej jak i chemicznej, opracowałem założenia
projektowe, dedykowanego do tego celu, laserowo-plazmowego źródła skrajnego nadfioletu.
Zastosowałem tutaj nową konfigurację komory próżniowej, umożliwiającej uzyskanie
wysokiej próżni w obszarze oddziaływania, przy dopływie gazu roboczego z częstością
10 Hz, oraz zapewniającej możliwość wprowadzania gazu reaktywnego do obszaru
oddziaływania, synchroniczne z impulsami EUV. Wykorzystując różnego typu metody
pomiarowe takie jak mikroskopia elektronowa, mikroskopia sił atomowych, spektroskopia
fotoelektronów rentgenowskich, spektrometria masowa, wykazałem przydatność tego typu
źródła promieniowania, do szeroko rozumianej mikroobróbki powierzchni, wykorzystującej
ablację oraz modyfikację powierzchni. Dzięki współpracy z zespołem dr Heitza z
Uniwersytetu Jana Keplera możliwe też było wykazanie przydatności zmodyfikowanych
polimerów do celów biomedycznych.
Niezależnie od badań dotyczących polimerów zaproponowałem też wykorzystanie
laserowo-plazmowego źródła EUV do badań fluorescencji w zakresie skrajnego nadfioletu.
Fluorescencja w tym zakresie widmowym wykorzystywana jest do badania struktury pasm
walencyjnych warstw wierzchnich materiałów, w szczególności zaś do badania pasm
walencyjnych struktur wielowarstwowych. Dobrze opanowaną metodą badania struktury
pasm walencyjnych jest rentgenowska spektroskopia fotoelektronów (XPS), jednakże można
22
ją stosować wyłącznie do badań powierzchniowych, ze względu na bardzo mały zasięg
fotoelektronów w materii. Zasięg fotonów promieniowania EUV emitowanego w wyniku
fluorescencji krzemu wynosi 500 nm, co oznacza, że możliwe jest badanie struktury pasm
walencyjnych w warstwie o takiej grubości. Normalnie tego typu badania wykonywane są na
synchrotronach, z wykorzystaniem dedykowanych stanowisk pomiarowych. Dostęp do
synchrotronu jest oczywiście ograniczony i uzyskuje się tylko krótki czas na przeprowadzenie
pomiarów. Sensowne są więc próby opanowania analogicznej metody w warunkach
laboratoryjnych. Badania realizowałem w ramach kierowanego przez siebie projektu
badawczego (PBW), gdzie wykorzystywałem promieniowanie EUV plazmy ksenonowej.
Pomiary fluorescencji prowadziłem za pomocą układu obrazującego z obiektywem
rentgenowskim Woltery oraz spektrografu EUV z transmisyjną siatką dyfrakcyjną i układem
ogniskującym. Oba przyrządy pomiarowe skonstruowałem i uruchomiłem samodzielnie.
Wyniki tych badań przedstawiłem w publikacjach8,9.
We wszystkich badaniach z wykorzystaniem kolektorów promieniowania EUV
zachodziła konieczność pomiaru rozkładu intensywności oraz widma zogniskowanego
promieniowania. Z uwagi na brak odpowiednich przyrządów pomiarowych, opracowałem
samodzielnie kilka niezależnych metod umożliwiających dokonywanie takich pomiarów.
Wykorzystałem tutaj min. efekt rozpraszania elastycznego promieniowania w cienkich foliach
metalicznych, fluorescencję EUV w monokrysztale krzemu oraz luminescencję różnych
materiałów w widzialnym zakresie promieniowania. Metody te były wielokrotnie
prezentowane na konferencjach naukowych oraz zostały opisane w wielu publikacjach10,11.
W latach 2004 – 2006, byłem zaangażowany w projekt badawczy pt.”Gas Phase
Thomson Scattering”, kierowany przez prof. Fedosejevsa z University of Alberta a
realizowany w ośrodku synchrotronowym DESY w Hamburgu, z wykorzystaniem lasera na
swobodnych elektronach FLASH. W ramach prac przygotowawczych do właściwego
eksperymentu, skonstruowałem dedykowany układ do wytwarzania tarczy gazowej,
spełniający rygorystyczne wymagania instalacji synchrotronowych. Parametry tarczy
przebadałem, opracowaną przez siebie metodą cieniografii EUV, będącej rozwinięciem
stosowanej wcześniej cieniografii rentgenowskiej. W metodzie tej wykorzystałem
promieniowanie plazmy ksenonowej, z wąskiego zakresu widmowego w pobliżu 13,5 nm,
wyselekcjonowanego za pomocą zwierciadła wielowarstwowego Mo/Si. Promieniowanie o
takiej długości fali, w przeciwieństwie do wykorzystywanego wcześniej miękkiego
promieniowania rentgenowskiego, jest stosunkowo silnie pochłaniane w lekkich gazach,
dzięki czemu można było uzyskać cieniogramy o wysokim kontraście umożliwiające
wyznaczenie rozkładów gęstości tarcz gazowych. Wyniki tych pomiarów umożliwiły dobór
parametrów tarczy w badaniach rozpraszania Thomsona. W ramach eksperymentu na
FLASH’u, dokonałem instalacji układu do wytwarzania tarczy w komorze próżniowej i
nadzorowałem jego działanie. Wykonywałem też pomiary widmowe w zakresie skrajnego
nadfioletu i opracowywałem ich wyniki.
8
A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, R. Rakowski, M. Szczurek, “EUV emission from solids
illuminated with a laser-plasma EUV”, Applied Physics B: Lasers and Optics 93 (4), 737-741 (2008)
9
A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, R. Rakowski, M. Szczurek, “Detection of surface changes of
materials caused by intense irradiation with laser-plasma EUV source utilizing scattered or luminescent
radiation excited with the EUV pulses”,Applied Physics B: Lasers and Optics 91 (1), 21-24 (2008)
10
A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, M. Szczurek, P.W. Wachulak, „Laser-plasma EUV source
dedicated for surface processing of polymers”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section
A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 647 (1), 125-131 (2011)
11
A. Bartnik, H. Fiedorowicz, R. Jarocki, J. Kostecki, M. Szczurek, R. Havlikova, L. Pina, L Švéda, A Inneman,
„Response of inorganic materials to laser-plasma EUV radiation focused with a lobster eye collector”, Damage
to VUV, EUV and X-ray Optics, Proceedings Vol. 6586 (2007), Libor Juha, Ryszard H. Sobierajski, Hubertus
Wabnitz, Editors, 65860A
23
W latach 2010-2012 kierowałem projektem badawczym pt. „Oddziaływanie silnych
impulsów skrajnego nadfioletu, wytwarzanych w laserowo-plazmowym źródle
promieniowania, z polimerami i dielektrykami nieorganicznymi: wpływ doświetlania
promieniowaniem laserowym na efektywność oddziaływania”, w ramach konkursu
ogłoszonego przez MNiSW. W ramach tego projektu kontynuowałem badania realizowane w
ramach wcześniejszych projektów.
Od roku 2014 kieruję projektem badawczym pt. „Fotojonizacja ośrodków gazowych
impulsami promieniowania plazmy laserowej”, finansowanym przez NCN, w ramach
konkursu OPUS. Projekt ten dotyczy badań plazmy fotojonizacyjnej.
Oprócz realizacji projektów badawczych, w latach 2008 – 2010 kierowałem zadaniem
statutowym pt. „Lasery ciała stałego dla potrzeb techniki wojskowej”, w latach 2011 - 2013
zadaniem pt. „Laserowe technologie modyfikacji warstwy wierzchniej materiałów” a od roku
2014 kieruję zadaniem pt. „Laserowe i plazmowe technologie mikro- i nano - obróbki
warstwy wierzchniej materiałów”. Jestem też zaangażowany w działania związane z
europejskim projektem ELI (Extreme Light Infrastructure). Byłem ponadto zaangażowany w
realizację projektów CEZAMAT oraz OPTOLAB w ramach POIG (Program Operacyjny
Innowacyjna Gospodarka). W ramach projektu OPTOLAB kierowałem jednym z zadań,
dotyczącym wyposażenia laboratoriów Instytutu Optoelektroniki w nowoczesny sprzęt
badawczy, taki jak: system laserowy 10J/10ns/10Hz z kompletnie wyposażonym
stanowiskiem eksperymentalnym do badań rentgenowskich, mikroskop elektronowy z
działem jonowym i systemem mikroanalizy EDS i WDS, ultraszybkie kamery oraz
interferometr różnicowy.
W trakcie wieloletniej pracy w Instytucie Optoelektroniki, zaprojektowałem lub
opracowałem założenia projektowe, większości stanowisk eksperymentalnych zbudowanych
w Zespole Oddziaływania Promieniowania Laserowego z Materią. Prawie wszystkie układy
do wytwarzania tarcz gazowych, wykorzystywane w laserowo-plazmowych źródłach
miękkiego promieniowania rentgenowskiego oraz skrajnego nadfioletu, a także w badaniach
laserów rentgenowskich i generacji wysokich harmonicznych, zostały zaprojektowane
wykonane i przebadane przeze mnie. Również wszystkie układy ogniskowania
promieniowania EUV (poza optyką Mo/Si) powstały w oparciu o moje założenia projektowe i
zostały przeze mnie zainstalowane i przebadane. Odgrywałem także kluczową rolę przy
realizacji każdego z wariantów laserowo-plazmowych źródeł EUV zbudowanych w
Instytucie. Źródła te są obecnie wykorzystywane do badań z zakresu mikroobróbki,
modyfikacji powierzchni, mikroskopii rentgenowskiej oraz badań podstawowych
dotyczących oddziaływania promieniowania rentgenowskiego i skrajnego nadfioletu z
materią.
6. Podsumowanie dorobku naukowego
Poniżej przedstawiam zbiorcze informacje dotyczące dorobku naukowego, publikacji w
czasopismach z listy JCR, sumaryczny IF, liczbę cytowań oraz indeks Hirsha. Więcej
informacji odnośnie działalności naukowej i dydaktycznej, współpracy z instytucjami
naukowymi, odbytych stażach naukowych oraz działalności popularyzującej naukę,
podlegających ocenie zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z
dnia 1 września 2011 r. w sprawie kryteriów oceny osiągnięć osoby ubiegającej się o nadanie
stopnia doktora habilitowanego zamieściłem w oddzielnych załącznikach.
24
Tabela 1. Zestawienie dorobku naukowego
Liczba publikacji
Przed
Po
Razem
doktoratem doktoracie
6
101
107
1
6
7
Kategoria
Artykuły z bazy JCR
Artykuły w czasopismach spoza bazy JCR
Rozdziały w książkach
• W języku polskim
• W języku angielskim
Publikacje w materiałach konferencyjnych
• SPIE proceedings
• AIP Proceedings
• Pozostałe
Podsumowanie
Tabela 2. Informacje o publikacjach z bazy JCR
Czasopismo
IF
IF
Punkty
(5 lat)
MNiSW
Physical Review
7.180
7.134
45
Letters
European Cells and
4.887
5.991
40
Materials
Optics Express
3.587
3.666
40
Applied Physics
3.726
4.096
40
Letters
3.726
4.096
Journal of Biomedical 3.369
3.451
35
Materials Research A
Optics Letters
3.292
3.208
40
3.318
3.548
3.772
3.803
3.772
3.803
3.772
3.803
Radiation Research
3.043
3.279
30
Physical Review A
2.908
2.921
35
IEEE Journal on
2.518
2.655
40
Selected Topics in
Quantum Electronics
The Journal of
2.871
2.889
30
Physical Chemistry A
Physical Review E
2.508
2.566
35
Applied Physics B
1.856
1.841
30
1.856
1.841
1.634
1.845
1.782
1.918
2.189
2.149
2.240
2.186
1.992
2.158
25
0
0
1
5
1
5
3
0
8
18
51
4
16
184
54
4
24
202
Udział
[%]
30
Liczba
publikacji
1
Rok
publikacji
1996
20
1
2013
25
15
40
20
1
1
1
1
2011
2002
1993
2014
15
25
10
20
10
30
10
15
1
1
1
1
1
1
1
1
2014
2010
2002
2001
1996
2007
1999
2004
20
1
2006
10
10
15
15
10
15
30, 30
70
1
1
1
1
1
1
2
1
1997
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
Physics of Plasmas
Plasma Phys. Control.
Fusion
Journal of Alloys and
Compounds
Journal of Optics
Journal of Applied
Physics
Microscopy and
Microanalysis
Journal of Physics B
Applied Physics A
Journal of the Optical
Society of America B
Opto-electronics
Review
Review of Scientific
Instruments
Radiation Physics and
Chemistry
Journal of Electron
Spectroscopy and
Related Phenomena
Journal of
Instrumentation
Optics
Communications
Laser and Particle
Beams
Nuclear Instruments
and Methods in
Physics Research A
Nuclear Instruments
and Methods in
Physics Research B
2.167
2.167
2.167
2.167
2.142
2.142
2.142
2.249
2.186
2.167
2.167
2.167
2.167
2.100
2.100
2.100
2.140
2.121
70, 80
70
50
30
80
50
40, 85
70
50
2
1
1
1
1
1
2
1
1
2008
2006
2000
1998
2016
2015
2014
2013
2015
1.510
1.510
2.059
2.201
1.610
1.610
1.887
2.479
30
30
40
30
10
10
1
1
1
1
2005
2004
2015
1996
1.872
2.198
40
10
1
2015
2.089
2.089
1.545
1.630
1.765
2.181
1.881
1.881
1.728
1.823
1.938
2.169
30
20
10
50, 70
80
80,70, 25
20
1
1
2
1
3
1
1999
1997
2012
2011
2010
2003
1.667
0.923
0.966
1.614
1.162
0.949
1.054
1.618
100
10
5
10
1
1
1
1
2015
2012
2011
2014
1.380
1.189
1.958
1.404
1.296
1.482
25
10
10, 70
75
1
2
1
2016
2013
2011
1.399
1.287
35
10, 70
2
2016
1.552
1.552
1.552
1.295
1.701
4.420
4.420
1.207
1.019
1.019
1.124
1.570
1.570
1.570
1.315
1.620
2.516
2.516
1.096
1.091
1.091
1.226
25
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
5
2000
1999
1998
2015
2013
1996
1994
2011
2005
2003
2015
1.186
1.266
1.324
1.114
30
30
20
70, 40
15, 50
30
40
70
40
5
15,15,15,
15, 20
15
25, 15
1
2
2013
2012
25
30
35
30
30
20
30
25
25
25
25
26
1.s83
1.583
0.984
1.s73
1.573
25
T,126
0.970
0.970
.103
25
0.683
0.683
T.217
r.024
0.835
0.835
0.835
0.835
0.83s
0.204
0.204
0.530
0.s30
0.531
0.467
0.433
0.351
0.757
0.757
0.757
0.757
0.757
0.30s
0.305
0.497
0.491
0.419
0.420
0.367
0.368
1.042,
Microelectronic
Ensineerins
Physica Scripta
Journal of
Microlithography,
Microfabrication and
Microsvstems
Quantum Elęctronics
Optica Applicata
Acta Physica Polonica
A
Journal De Physique
IV
1
20
15
15
30
70
30
l
1
20,10
2010
2005
2004
2
20r4
10
1
1
15
1
5
1
2006
r994
2005
10
1
1998
10,20,20
J
15
1
30
40
30
25
5,10,15
20
25, 80
5, 80
80
)5
-" ) 30
1997
1995
1
r994
t993
2006
1
2000
1
1
a
J
1
20r6
20r4
1
2012
2010
2009
Ż
200t
2
2
Sumaryczny IF publikacji naukowych według:
JCR
Punktacja
MNiSW
190.278,
2835.
Liczba cytowań publikacji według:
WoS
Scopus
1435' bez autocytowań 669,
1498,, bez
autocytowań
643.
Indeks Hirscha opublikowanych publikacji według bary Web of Science (WoS) i
Scopus:
h=21, bez autocytowań h
= 14
ę"-Q-/
27

Autoreferat - Instytut Optoelektroniki WAT

Transkrypt

Podobne dokumenty

Sesja 10: Promieniowanie synchrotronowe i lasery rentgenowskie

stypendia startowe - European University Viadrina Frankfurt (Oder)

supercontryx - Glassolutions

Zakład Techniki Laserowej - Instytut Optoelektroniki WAT

Zofia KOLEK ODDZIAŁYWANIE PROMIENIOWANIA OPTYCZNEGO

Medal Młodego Uczonego dla Przemysława Wachulaka

KE: Interaktywna mapa natężenia promieniowania

Elementy i podzespo³y optoelektroniczne

Zagrożenia radiacyjne