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     

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.     

激光与未来的动力

六十年代的初期就有人提出用激光束加热热核燃料,把它们加热到数千万度乃至上亿度的超高温,——可以进行热核聚变反应的温度。苏联科学院以列别捷夫命名的物理研究院巴绍夫()的实验室及其它一系列科研机关都建立了能发生脉冲长度为十亿分之一秒的大型脉冲激光器,以提供强辐射能流作与坚实的靶丸发生相互作用的物理研究,从而使苏联科学院物理研究所能在1968年进行先驱性实验,把平面靶加热到数千万度,并首次在激光等离子中记录了中子。当时所作的理论研究表明,用激光辐射直接加热等离子体的方法来引爆高效热核反应,需要很高的脉冲能量,从能源的角度来说好处不可能很大。然而,热核反应的速度是随着靶丸密度的增大而加快的,为了提高     

相对论自聚焦对激光脉宽的要求

短脉冲强激光在等离子体中的稳定传播与许多现象,如:激光等离子体加速器、相干短波长辐射源以及ICF中的快点火等许多问题,都有着直接的联系.如何使短脉冲强激光在等离子体中稳定传播及提高其传播长度成为人们关注的焦点问题之一.实现短脉冲强激光在等离子体中传播时形成光波导的方式主要有两种,即相对论自聚焦和等离子体通道口.相对论自聚焦的机理在于,强激光驱动下的等离子体中的电子做相     

不同气压背景下激光烧蚀Al靶的发射光谱

激光与物质的相互作用除了与激光的特性和材料的性能相关之外,还与背景有着密切的联系.不同的气氛对激光与物质的相互作用过程带来很大的影响.本文采用时间和空间分辨谱技术,对不同气压下激光辐照Al靶的等离子体羽发射过程进行了研究,测量了不同气压下出射粒子的飞行速度,对等离子体羽产生和膨胀的机制进行了讨论.1 实验由Q开关Nd:YAG激光器(Spectra quanta ray DCR-3)发出的1.06μm,10ns的脉冲激光经由3个棱镜组成的延迟光路之后,由石英透镜(f=6.3cm)会聚在真空室中的Al靶表面上,由激光器输出的Q开关同步脉冲信号通过快速脉冲延迟器延迟后,同时触发脉宽为5ns的快速脉冲发生器和光学多道分析仪(PARC OMAⅢ)的数据采集系统,快速脉冲发生器发出了-200V高压脉冲使OMA的光电探头选通5ns的曝光时间,从而可获得高分辨率的光谱信息,调节快速脉冲延迟器的时间延迟,可摄取不同时刻的时间分辨光谱.一组柱面透镜把距靶表面一定距离处的光谱成像在谱仪的狭缝上,经谱仪色散后被探头接收.然后送到OMA的数据采集系统进行数据采集和处理.样品Al经抛光后使用,其纯度为99.999%.     

激光内爆微球靶自发X射线时空特性

激光等离子体X射线诊断在获取内爆靶相互作用、输运和动力学信息方面起着十分重要的作用。用高时间分辨的条纹相机获得等离子体X光时间、空间发展图象则可获得对等离子体运动规律更加完整、深刻的认识。本文报道用条纹相机获得玻璃壳微球靶内爆过程中一维     

相对论自聚焦对激光脉宽的要求

<正>短脉冲强激光在等离子体中的稳定传播与许多现象,如:激光等离子体加速器、相干短波长辐射源以及ICF中的快点火等许多问题,都有着直接的联系.如何使短脉冲强激光在等离子体中稳定传播及提高其传播长度成为人们关注的焦点问题之一.     

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.     

用束-箔方法确定ArⅡ和FeⅠ的吸收振子强度

在核聚变和等离子体物理中,对边界元素以及靶丸原子的参数、聚变等离子体过程的研究,振子强度是一个非常重要的物理量.因为从理论上解释等离子体的光谱特性、设计等离子体模型、预言等离子体行为、诊断等离子体的成分与性质都是必不可少的参量.此外,利用这个参量还可以为判断其它物理参数(如波函数等)的合理性提供判据.人们从实验上测定跃迁振子强度的方法主要有稳定弧(Stalilized arcs)发射测量和冲击管(shock tubes)吸收     

钛原子吸收振子强度F值的确定

在核聚变和等离子体物理中,对边界元素、以及靶丸原子参数、聚变等离子体过程的研究,振子强度是一个非常重要的物理量.因为从理论上解释等离子体的光谱特性、设计等离子体模型、预言等离子体行为、诊断等离子体的成分与性质都是必不可少的参量.此外,利用这个参量还可以为判断其它物理参数(如波函数等)的合理性提供判据.本工作选择了钛原子,采用束-箔技术通过测量能级寿命确定振子强度,得到了与我们利用量子力学理论计算相符合的结果.     

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     

激光等离子体的共振吸收对二次谐波的时间分辨谱及时间积分谱的影响

近年来对激光等离子体的共振吸收与二次谐波虽有不少报道,但均是作为单个现象看待,没有从相互影响进行研究。我们采用3～6J,100PSNd玻璃激光辐照平面铝靶,靶面功率密度～10~(15)w/cm~2。改变激光偏振及靶面入射角,用盒式卡计测得了靶     

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。     

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     

激光尾波场加速器中反向注入激光脉冲参数对电子注入的影响

通过数值模拟和理论分析, 研究了由两反向传播的激光脉冲在稀薄等离子体中的相互作用造成的向激光尾波场中注入电子的物理过程, 并讨论了两激光脉冲参数对注入电子数目的影响. 通常注入脉冲的强度可以远小于产生尾波场的主脉冲强度. 当注入脉冲为中等强度时, 注入电子数首先随注入脉冲宽度的增加而增加, 直到注入脉冲宽度达到某个临界值后, 注入电子数饱和. 当减小注入脉冲强度时, 为了产生电子注入, 相应的主脉冲强度应该提高. 此时注入脉冲仅能轻微地影响主脉冲的尾波场, 注入电子数随注入脉冲宽度的增加而持续增加, 直到尾波场能够承受的捕获电子数目极限.     

受控核聚变研究的新进展

第一颗原子弹的诞生地——美国洛斯阿拉莫斯实验室受控核聚变组的主任德莱塞(H.Dreicer)应谢希德教授邀请来华,在沪期间作了核聚变展望的报告. 德莱塞博士结合激光核聚变中使靶丸有效加热的问题,介绍了他在1977年完成的关于交流等离子体性质的基本研究.离子-电子碰撞的轫致辐射与反轫致辐射是交流电阻率的物理基础.当等离子体波激发后,惠更斯子波因离子关联效应干     

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     

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     

激光作用菲与邻菲啰啉产生团簇负离子及比较

近年来,以高能量密度的脉冲激光束在高真空中溅射固体样品,已成为产生原子簇正负离子的一种有效手段。这些簇离子是由样品分子的碎片拼接而成,或由样品分子在激光等离子体中彻底“原子化”后再组合成的?簇离子中各组分元素的含量是否与样品相同?也就是说,激光产生的团簇离子的结构与组分与样品有什么关联?为了探讨这一问题,最近我们在自制的激光等离子体源飞行时间质谱计上,以功率密度为10~8W/cm~2,波长532nm的脉冲激光     

非相干脉冲激光多普勒雷达测速系统

报道了一种新型的使用碘分子滤波器作为鉴频器的非相干脉冲激光多普勒雷达测速系统,利用单纵模二极管抽运的连续YAG种子激光对脉冲激光进行种子注入,以注入后的倍频稳频Nd:YAG脉冲激光作为发射系统,对运动目标靶不同速度进行外场实测测量,测量结果与光电测速计测量的转动速度吻合良好,8种不同速率的对比测速标准偏差为0．56m.s^-1,测距精度为3．75m。