激光等离子体中的快离子发射

快离子的发射是激光与等离子体相互作用研究中的重要课题,本文报道使用波长1.06μm、脉宽100ps、靶面强度为(10~(13)—5×10~(14))W/cm~2的单束激光与多种材料平面靶相互作用时,快离子发射特性与激光强度及靶原子序数的依从关系,实验用本所的六路激光装置     

二次谐波发射的时间截止或迟后特性

我们曾报道过激光与等离子体相互作用中的二次谐波发射的时间积分特性(参见J.Appl.Phys.,Vol.54,1983,4902)及短脉冲(100ps)激光打靶中的时间分辨特性(参见中国科学,A辑,1984,8:475),本文将进一步报道,在较宽(底宽～1ns)脉冲激光打靶的条件下,我们所观察到的不同于短脉冲激光打靶时的二次谐波发射的新特性,特别是在时间分辨特性上的截止或迟后发射的行为。 实验仍用我所的六路钕玻璃激光装置中的一束激光辐照平面靶完成,但激光脉宽已改为FWHM～(300—600)ps,而其底宽则达ns量级。所用平面靶材料有低Z(如C,CH_2,Mg等)与高Z(如Au)两     

预脉冲激光辐照靶面所发射的背景连续谱

激光等离子体相互作用中的许多物理过程都与冕区等离子体的尺寸及密度分布有关。因而,预脉冲激光(prepulse)的存在将直接影响主脉冲激光与靶的耦合物理。至今尚未见到能诊断预脉冲所预先形成的等离子体性质的方法。我们首次提出,利用预脉冲激光辐照靶面昕发射的背景连续谱可以诊断这种先行低温等离子体的温度。     

球对称等离子体共振吸收的解析解

激光加热氘氚靶丸的聚爆过程中,临界面附近的等离子体对激光呈现共振吸收现象。过去的理论都是对倾斜的平面波入射到密度呈线性分布的无限大平面型等离子体情况下进行讨     

强激光在等离子体中的细丝不稳定性

在消融加速驱动的激光聚变中,为了将聚变燃料压缩到高密度,均匀并对称地消融靶面从而产生尽可能均匀的消融压力是一个关键的问题。而细丝不稳定性则有可能成为消融压力不均匀的一个主要起因。激光束上的小扰动将会由于自聚焦和细丝不稳定性而增长,导致靶面     

用激光扫描方法改善超导薄膜的厚度均匀性

随着高T_c超导薄膜的成功制备,人们开始着眼于它的实际应用.目前,超导薄膜最有可能得到应用的一个重要方面是微波器件.但微波器件通常要求超导薄膜的厚度均匀面积大于几个平方厘米.因而制备膜厚均匀的大面积高T_c超导薄膜是当前的一个重要的研究课题.至今为止,人们采用了各种镀膜技术来制备大面积超导薄膜,如激光消融技术磁控溅射、化学气相淀积等.文献[1,2]指出,如果不采取适当的措施,激光淀积超导薄膜的厚度分布是极不均匀的,这是因为激光在超导靶上消融的粒子束高度集中在激光消融点靶面法线方向上一个狭窄的区域内.但可通过基片扫描或旋转来改善激光波积的超导薄膜的厚度     

激光聚爆玻璃壳靶的空间分辨X光摄谱结果

一、测试目的与原理 激光与等离子体相互作用的大量实验说明,被吸收的激光能量向靶的临界密度层以内的输运过程是十分复杂的,热流可能被磁场所抑制,等离子体密度分布可能被等离子体非线性效应所修正。因此,采用空间分辨X光摄谱来研究这些效应是十分必要的。此外,它对研究各种离子在不同条件下的能级跃迁与粒子数反转,进而研究产生X光受激辐射的条件等都是一项有效的工具。     

激光等离子体软X光发射和空间均匀性的时间分辨研究

短脉冲激光(～fs—～ns)产生的激光等离子体是一种高亮度软X光光源,它在X光激光研究和物质结构分析等方面具有重要应用。软X光发射的测量,也成为研究激光等离子体这一高温、高密度复杂现象的有效手段。由于激光等离子体是在fs—ps时间尺度下产生     

激光加速器中的靶科学与技术

激光加速器通过激光打靶产生高能带电粒子,是一种极具潜力的新型加速器.与“靶”相关的科学与技术,对激光加速器性能的提升、设备的实用化与普及起着至关重要的作用.本文概述靶科学与技术对激光加速器的重要意义,探讨其中的关键问题,着重介绍北京大学重离子物理研究所研究团队在相关领域取得的进展.通过与纳米科技结合,我们创立发展了碳纳米管靶体系,成功解决了临界密度靶难题;设计并构建双层纳米靶,实现了重离子级联加速过程,解决了短脉冲激光加速重离子/超重离子时高效电离与长时间加速难以兼得的瓶颈问题,创纪录地获得了580 MeV碳离子与1.2 GeV金离子;攻克了高品质靶材批量制备、靶材损伤阈值测控、高精度瞄靶、重频打靶等关键技术,有力推动了激光离子加速器实用化进程.     

线聚焦激光辐照栅状结构靶的发射特性

近年来,世界范围内X射线激光研究在多方面取得了较大进展,引起人们广泛的注意,特别是,其中有关提高具有潜在实用价值的复合泵浦X射线激光的增益长度积(GL值)的研究是最活跃的前沿课题之一.采用新的靶型以加速冷却是一种可能的有效途径.此外,对不同结构的靶型,等离子体不均匀性的平滑和增长是大家关注的焦点问题.本文报道了线聚焦1.05μm激光辐照具有空间周期刻槽结构的栅状靶所产生等离子体的发射特性的实验研究结果.文中从空间和时间分辨的线状等离子体轴向和侧向软X射线光谱测量,空间分辨的电子温度和电子密度诊断,以及等离子体二次谐波发射测量等角度研究了栅状结构靶与激光相互作用的物理过程.通过与平面靶比较,实验观察到若干可能的激光跃迁的轴向发射增强等重要现象,表明采用这种结构的靶将可能提高复合X射线激光的增益.     

激光等离子体的二次谐波发射的时间分辨特性

二次谐波的发射是激光等离子体间非线性相互作用的重要标志,我们曾通过细致地观察其时间积分的发射特性而获得临界密度面附近激光与等离子体耦合的信息(参见Applied Phys. B, Vol. 28,1982,294;科学通报,Vol.27,1982,802)。本文将进一步报道,我们近期得到的有关二次谐波发射的时间分辨特性的结果。     

铜及玻璃靶激光等离子体X射线谱(LPX)的辨认

一、铜的LPX谱线的辨认 拍摄铜谱线的激光器件及摄谱条件与前文相同,图1、2是用KAP平晶拍摄到的紫铜球靶的x线谱及相应的黑度曲线。因为靶面功率密度约为10~(14)瓦/[厘米]~2,尚不足以激励铜的K系谱线,此处8—13(?)的谱线均属于铜的L系跃迁(在图2中已用阿拉伯数字标出)。其中一些谱线的波长、相应的电子组态及光谱项列于表1。     

铜中强激光冲击波衰减规律的实验研究

强激光照射到固体材料靶面时,会在材料表面产生高温高压等离子体向外喷射,从而在固体中诱导一个高压冲击波。利用强激光产生的这种超高压已成为动高压技术的一种有效手段,并已用于惯性约束聚变。尽管强激光诱导的冲击波近年来引起了人们的广泛关注,顾援等也曾通过光学诊断技术间接估算过激光冲击波压力,然而由于冲击波衰减快,历时短,其在材料中衰减规律的多点实时直接测量结果迄今未见报道。本文利用自行研制的PVDF压电膜传感器对强激光在铜中诱导的冲击波完成了多点实时直接测量,在实验中获得了激光冲击波的衰减规律。这一结果为利用强激光冲击波进行超高压、超高应变率条件下的材料本构研究和动态断裂研究以及激光冲击强化工艺奠定了一定的实验基础。     

宽频带激光对激光等离子体的致稳

在激光与等离子体相互作用研究中,一般均取定光波为单色平面波。但是实际上激光总有一定的频带宽度,同时,近年来除了用激光倍频打靶外,对于利用宽频带激光幅照靶丸的实验也产生了兴趣。下面我们研究频带宽度对激光等离子体参量不稳的影响。     

等离子体源离子束混合注入对金属表面改性的研究

现行的离子注入除可有效地用于半导体和集成电路生产外还可用于金属表面改性.但它是一种“直视”加工,如靶是非平面状的,为了能注入其各面,必须操纵靶能平动或转动.即使配有复杂的靶控制系统,由于靶的最大保留剂量受到离子束入射角的影响,因此这种束线注入器的性能仍受到限制.为使具有曲面状的靶获得合适的剂量均匀性,常在靶上加一掩蔽以限制离子束的入射角.纵然靶具有适于掩蔽的对称性,结果也总要降低系统性能,而掩蔽的溅射又会反过来沾污靶面.     

一种新型双电流探针研究激光等离子体自发电流

激光辐照固体靶产生的激光等离子体自发电流研究是高温、高密度等离子体物理研究的一项重要内容。传统的研究方法是采用带耦合线圈的单电流探针。我们首次研制了一种新型的双电流探针研究激光等离子体自发电流。优点是在一次激光辐照靶中,不仅可以测量到激光等离子体自发电流随时间的变化,而且可同时得到电流空间分布两个点的数据。这种新方法测量精度较以往的单电流探针法高。在实验方法上,传统的实验均采用较长脉冲宽     

激光引起金属靶层裂的实验研究

激光引起金属靶的层裂,目前国外只有少量文献有报道,并主要集中在铝、铜材料。由于脉冲强激光能产生10~7s~(-1)以上的超高应变率,它为在实验室内研究这样极端条件下的材料的断裂行为和机理,提供了几乎唯一的加载手段。本文简要报道我们在中国科技大学“华光”10~(10)W钕玻璃激光器上所做的铝和铁靶层裂实验的初步结果。这是我国首次利用强激光装置实现金属层裂的尝试,为强激光破坏效应的研究提供了现实的前景。     

Al Lβ吸收边附近透过谱的奇怪振荡

厚度从几百纳米到几微米的无衬铝膜被广泛地用做软X射线的滤光片和衰减膜。例如在多靶的类氖锗软X射线激光实验中,谱线强度的变化有3～5个数量级,为保证记录底片能工作在线性区,需根据靶长的变化更换不同厚度的铝膜对实验中产生的软X射线进行衰减。又如在同步辐射软X射线波段的应用中,往往需要加很薄(几百纳米厚)的铝膜挡掉同步辐射中的可见光成分。此外,Al元素的K、L吸收边也被广泛地用于软X射线能量的定标中。 作者分别在同济大学和长春光学精密机械研究所用热蒸发和电子束蒸发两种方法制备了0.3μ到2.5μm厚的无衬铝膜。在已抛光的玻璃衬底上先蒸镀一层NaCl作为脱膜剂,然后蒸镀Al膜,经脱膜获得厚度均匀(不均匀性小于5％,在100平方毫米范围内)的无衬铝膜。杜杰,王珏等对Al膜所作的Auger谱分析表明:铝膜表面的氧化层大约有7.5nm厚,氧化的主要产物是Al_2O_3。     

空腔约束对土壤等离子体辐射特性的影响

为了改善激光诱导击穿光谱的质量,提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤样品中痕量元素的检测能力,研究了碳质空腔距离样品表面的高度变化对等离子体辐射强度的影响.结果表明,当有空腔约束等离子体时,其辐射强度比没有空腔约束时明显增强;随着空腔距离样品表面高度的加大,等离子体辐射强度逐渐升高,并在11 mm处达到最强,随后减弱.计算可知,样品中元素Fe,Mn,K和Ti在空腔距离靶面11 mm处的谱线强度和光谱信噪比与无空腔约束时相比,都有较大提高.最后,用Boltzmann图方法和光谱线Stark展宽法测量了等离子体的电子温度和电子密度,对等离子体辐射增强的机理进行了讨论.     

激光压缩玻壳靶的计算结果

利用我们所提出的一维拉格朗日编码,对激光聚爆的全过程进行了数值计算,研究了若干物理因素的影响。重点是当前实验中广泛研究的充氘氚的玻璃球壳,另外也对氘氚冰-玻璃双层球壳聚变靶作了初步计算。我们采用的一维模型,在物理上,考虑了靶元素的电离状态;