Основной причиной формирования приповерхностного электрон-
ного слоя при воздействии ультракоротких лазерных импульсов на
металлическую мишень является значительный отрыв температуры
электронной компоненты (порядка одного электрон-вольта) от темпе-
ратуры решетки, что приводит к резкому увеличению термоэмиссион-
ного тока и образованию вблизи поверхности достаточно протяженной
области объемного отрицательного заряда [2].
Таким образом, электроны эмиссии являются основным факто-
ром, влияющим на процесс образования приповерхностной лазерной
плазмы.
Численные расчеты по определению влияния электронного слоя
на указанные процессы проводятся, как правило, при условии уста-
новившегося максвелловского распределения электронов эмиссии по
скоростям[4]. Однако для строгого описания процесса формирова-
ния приповерхностного электронного слоя необходимо описать весь
процесс перехода электронов от вырожденного состояния в металле
до стационарного максвелловского распределения под воздействием
импульсного лазерного излучения.
Работа посвящена рассмотрению проблемы построения физиче-
ской модели приповерхностного электронного слоя при импульсном
лазерном воздействии на плоскую поверхность металлической мише-
ни, находящейся в вакууме.
Распределение электронной плотности в зависимости от тем-
пературы в случае низких температур.
Для изучения электронной
структуры металлических поверхностей в стационарном случае при-
меняется метод функционала плотности. В рамках этого метода полу-
чены обширные теоретические результаты [5–7], которые имеют хо-
рошее согласие с экспериментальными данными.
Одночастичный метод функционала плотности основан на теореме
Хоэнберга–Кона, которая гласит, что плотность
n
(
r
)
основного состо-
яния связанной системы взаимодействующих электронов в некотором
внешнемпотенциале
υ
(
r
)
однозначно определяет этот потенциал [8].
Такимобразом, распределение электронной плотности
n
(
r
)
можно
найти, решая систему одночастичных уравнений
−
1
2
∇
2
+
υ
eff
[
n
;
r
]
ψ
i
(
r
) =
ε
i
ψ
i
(
r
)
(1а)
совместно с соотношением
n
(
r
) =
i
|
ψ
i
(
r
)
|
2
n
i
,
(1б)
где
ψ
i
(
r
)
— ортонормированные решения уравнения (1а); величина
n
i
равна единице для
N
низших по энергии решений и нулю в остальных
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012. № 1
19
