autoreferat - instytut optoelektroniki wat · 1 autoreferat 1. imi ę i nazwisko andrzej stanisław...

1

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 z-

pinch”, 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 zatrudnieniu w jednostkach naukowych/artystycznych

Lata zatrudnienia Stanowisko Miejsce zatrudnienia

1986 - 1992 Asystent Instytut Fizyki Plazmy i

Laserowej Mikrosyntezy,

Warszawa

1992 - 1996 Asystent Instytut Optoelektroniki,

Wojskowa Akademia

Techniczna, Warszawa

Od 1996 Adiunkt Instytut Optoelektroniki,

Wojskowa Akademia


Od 2007 Adiunkt,

Kierownik Zakładu Techniki

Laserowej

Instytut Optoelektroniki,

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

2

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)”, Opto-

electronics 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)



3

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, „Low-

temperature 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)



4

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)



5

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 / mrad

2 / mm

2 / 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

6

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 – 10

4 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 1017

cm-3

. Tego typu warunki można osiągnąć wykorzystując

laboratoryjne źródła promieniowania o niewielkiej energii impulsu promieniowania.

Temperatura elektronowa plazmy fotojonizacyjnej wytwarzanej za pomocą laserowo-

plazmowych źródeł EUV lub SXR o fluencji wiązki promieniowania rzędu 0.1 – 1 Jcm-2

,

osiąga wartości rzędu pojedynczych eV przy gęstości elektronowej w zakresie 1015

cm-3

-

1017

cm-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

7

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 1018

cm-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

8

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 laserowo-

plazmowych 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

– 10-3

mbar. 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

9

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

10

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 10-5

mbar. 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/cm

2 czyli blisko o rząd wielkości więcej niż w układzie o

niskiej energii. W przypadku laserowo-plazmowego źródła SXR, gdzie maksimum emisji

11

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

12

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

13

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 1011

cm-3

. Wartość ta w przypadku plazmy fotojonizacyjnej może być o kilka

rzędów wielkości wyższa, co może się okazać ważne w przypadku szczególnych zastosowań.

14

W pracy [10R] przedstawiłem wyniki badań spektralnych plazmy wytwarzanej w SF6 w

zakresie EUV oraz UV/VIS. Badania przeprowadziłem z zastosowaniem laserowo-

plazmowych 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 10

16cm

-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

15

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 1018

cm-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 10

18cm

-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 laserowo-

plazmowych 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

16

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

17

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. 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) 821-

825

2. 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)

3. 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)

4. 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)

5. 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

6. F. Chen, Introduction to Plasma physics, PLENUM PRESS, New York and London, 1974

18

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 Z-

pinch, 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

19

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 Z-

pinch 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 ksenonu

1.

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)

20

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)

21

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)

22

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

23

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

24

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.

25

Tabela 1. Zestawienie dorobku naukowego

Kategoria

Liczba publikacji

Przed

doktoratem

Po

doktoracie

Razem

Artykuły z bazy JCR 6 101 107

Artykuły w czasopismach spoza bazy JCR 1 6 7

Rozdziały w książkach

• W języku polskim

• W języku angielskim

0

0

1

5

1

5

Publikacje w materiałach konferencyjnych

• SPIE proceedings

• AIP Proceedings

• Pozostałe

3

0

8

51

4

16

54

4

24

Podsumowanie 18 184 202

Tabela 2. Informacje o publikacjach z bazy JCR

Czasopismo IF IF

(5 lat)

Punkty

MNiSW

Udział

[%]

Liczba

publikacji

Rok

publikacji

Physical Review

Letters

7.180 7.134 45 30 1 1996

European Cells and

Materials

4.887 5.991 40 20 1 2013

Optics Express 3.587 3.666 40 25 1 2011

Applied Physics

Letters

3.726

3.726

4.096

4.096

40 15

40

1

1

2002

1993

Journal of Biomedical

Materials Research A

3.369 3.451 35 20 1 2014

Optics Letters 3.292

3.318

3.772

3.772

3.772

3.208

3.548

3.803

3.803

3.803

40

15

25

10

20

10

1

1

1

1

1

2014

2010

2002

2001

1996

Radiation Research 3.043 3.279 30 30 1 2007

Physical Review A 2.908 2.921 35 10 1 1999

IEEE Journal on

Selected Topics in

Quantum Electronics

2.518 2.655 40 15 1 2004

The Journal of

Physical Chemistry A

2.871 2.889 30 20 1 2006

Physical Review E 2.508 2.566 35 10 1 1997

Applied Physics B 1.856

1.856

1.634

1.782

2.189

2.240

1.992

1.841

1.841

1.845

1.918

2.149

2.186

2.158

30 10

15

15

10

15

30, 30

70

1

1

1

1

1

2

1

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

26

2.167

2.167

2.167

2.167

2.167

2.167

2.167

2.167

70, 80

70

50

30

2

1

1

1

2008

2006

2000

1998

Physics of Plasmas 2.142

2.142

2.142

2.249

2.100

2.100

2.100

2.140

25 80

50

40, 85

70

1

1

2

1

2016

2015

2014

2013

Plasma Phys. Control.

Fusion

2.186 2.121 30 50 1 2015

Journal of Alloys and

Compounds

1.510

1.510

1.610

1.610

35 40

30

1

1

2005

2004

Journal of Optics 2.059 1.887 30 10 1 2015

Journal of Applied

Physics

2.201 2.479 30 10 1 1996

Microscopy and

Microanalysis

1.872 2.198 40 10 1 2015

Journal of Physics B 2.089

2.089

1.881

1.881

30 20

10

1

1

1999

1997

Applied Physics A 1.545

1.630

1.765

1.728

1.823

1.938

30 50, 70

80

80,70, 25

2

1

3

2012

2011

2010

Journal of the Optical

Society of America B

2.181 2.169 30 20 1 2003

Opto-electronics

Review

1.667

0.923

0.966

1.162

0.949

1.054

20 100

10

5

1

1

1

2015

2012

2011

Review of Scientific

Instruments

1.614 1.618 30 10 1 2014

Radiation Physics and

Chemistry

1.380

1.189

1.404

1.296

25 10

10, 70

1

2

2016

2013

Journal of Electron

Spectroscopy and

Related Phenomena

1.958 1.482 25 75 1 2011

Journal of

Instrumentation

1.399 1.287 35 10, 70 2 2016

Optics

Communications

1.552

1.552

1.552

1.570

1.570

1.570

25 30

30

20

1

1

1

2000

1999

1998

Laser and Particle

Beams

1.295

1.701

4.420

4.420

1.315

1.620

2.516

2.516

25 70, 40

15, 50

30

40

2

2

1

1

2015

2013

1996

1994

Nuclear Instruments

and Methods in

Physics Research A

1.207

1.019

1.019

1.096

1.091

1.091

25 70

40

5

1

1

1

2011

2005

2003

Nuclear Instruments

and Methods in

Physics Research B

1.124

1.186

1.266

1.226

1.324

1.114

25 15,15,15,

15, 20

15

25, 15

5

1

2

2015

2013

2012

1.042, 0.984 30 l 2010MicroelectronicEnsineerins

1.s831.583

1.s731.573

25 7030

1

1

20052004

Physica Scripta T,1260.9700.970

1 .1030.6830.683

25 20,1010

15

2

1

1

20r42006r994

Journal ofMicrolithography,Microfabrication andMicrosvstems

T.217 r.024 5 1 2005

Quantum Elęctronics 0.8350.8350.8350.8350.83s

0.7570.7570.7570.7570.757

20 10

10,20,2015

3040

1

J

1

1

1

199819971995r994t993

Optica Applicata 0.2040.204

0.30s0.305

15 3025

1

1

20062000

Acta Physica PolonicaA

0.5300.s300.5310.4670.433

0.4970.4910.4190.4200.367

15 5,10,152025, 805, 8080

aJ

1

221

20r620r4201220102009

Journal De PhysiqueIV

0.351 0.368 )5-" ) 30 Ż 200t

Sumaryczny IF publikacji naukowych według:

JCR 190.278,Punktacja MNiSW 2835.

Liczba cytowań publikacji według:

WoS 1435' bez autocytowań 669,Scopus 1498,, bez autocytowań 643.

Indeks Hirscha opublikowanych publikacji według bary Web of Science (WoS) iScopus:

h=21, bez autocytowań h = 14

ę"-Q-/

27

autoreferat - instytut optoelektroniki wat · 1 autoreferat 1. imi ę i nazwisko andrzej stanisław...

Documents