激光等离子体电子密度测量的新方法

等离子体电子密度的测量是激光等离子体诊断中的基本问题,对激光核聚变和X射线激光等研究领域都很重要.特别在X射线激光研究中,由于电子密度的大小对X射线激光增益有很大影响,所以显得尤为重要.已有的测量方法有斯塔克展宽法等.这里,我们提出一种通过谱线强度测量电子密度的新方法.这可以弥补斯塔克展宽法在电子低密度区失效的不足,而且通过选择不同的元素作为测量对象,可以测量不同密度区域的电子密度.     

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     

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.     

软X射线激光用分束镜研制

软X射线干涉测量是通过软X射线激光经过Mach-zehnder干涉仪完成的, 是测量临界面附近等离子体状态的重要方法. 基于软X射线多层膜的性能特点, 指出软X射线干涉测量的干涉仪各光学元件的入射角越接近正入射越好, 分束镜的设计应以其反射率和透过率的乘积为衡量标准. 用离子束溅射法制作了类镍银13.9 nm软X射线激光干涉测量所需的分束镜, 实测表明其面形精度达到纳米量级, 反射率和透过率乘积大于1.6%.     

高重复频率激光等离子体软X射线光刻实验

高重复频率激光等离子体软X射线光刻术是国际上制作亚微米及深亚微米量级微器件、微结构的关键技术方法之一。目前国内尚未见有关报道。 本文建立的激光等离子体软x射线曝光实验装置(图1)主要由软X射线源和曝光室组     

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     

激光等离子体X射线摄谱及Te、N_e的测定

高功率激光束轰击靶材所形成的等离子体可在毫微秒到微微秒时间内产生上百焦耳的脉冲X射线,是一个强度极高的脉冲X光点源(Laser plasma X-ray,简称LPX),它在科学研究、工业和医学上都有重要的应用。同时,激光等离子体中高阶电离离子的X光线谱携带着关于高温等离子体各种基本参数及各种原子过程的大量信息,如电子温度、电子密度、膨胀速度、各阶     

低温等离子体化学及其进展

等离子体,是物质存在的第四态。物质被电离后,其中电子和正离子密度几乎相等,故称之为等离子体。在浩瀚的宇宙中,以等离子体状态存在的物质占90％以上,如各类恒星、星际空间,包覆在地球表面的电离层等等,均是以物质第四态存在着。在我们这个得天独厚的地球上,等离子体的存在就颇为稀罕,如难得见到的极光、闪电等。以人工方法可获得等离子体,如以光、X射线或γ射线的辐照,产生较低电荷密度的电离,也可从直流到微波频率的放电生成不同的等离子体,其他如冲击波,激光辐照、燃烧等等,都可产生各种     

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。     

编后记

中国科学院空间物理研究所研究员、前所长、北京科技大学教授方正知先生在《X射线物理学的新发展》一文中详尽回顾了伦琴发现X射线以来94牛间X射线物理学的迅猛发展历程。阐述了X射线学与其它学科相互渗透和交叉,产生了许多新的学科领域,在工业上的广泛应用一直处于尖端地位,对近代科学和近代技术的发展都有着极广泛的影响,为近代等离子体X射线学、离子碰撞X射线学、粒子沟道X射线学、异缘     

类锂钛离子复合X射线激光

复合泵浦类锂离子方案是实现小型高效的“水窗”波段饱和放大的X射线激光器的最有希望的途径之一,近年来,各国著名实验室进行了很多重要的研究,虽然取得了很大的进展,但关于该方案的激射机制还有一些悬而未决的问题,在向短波长推进和提高增益长度积方面尚需大量的工作.在以前细致地研究纳秒级激光脉冲驱动的复合机制X射线激光的基础上,最近我们利用LF12装置输出的100ps量级脉宽驱动激光,完成了复合泵浦类锂钛离子X射线激光实验.实验结果表明,类锂钛离子4f～3d跃迁(波长为4.68nm)有明显的增益,峰值增益系数为(1.9±0.5)cm~(-1),实验结果显示了类锂方案在实现短波长激光和大GL值方面的潜力.本文实现的激光跃迁波长是迄今世界范围内用复合泵浦类锂离子方案实现放大的最短波长.     

X射线:开启现代生物学的钥匙

正说起X射线,人们首先会想到它是一种穿透力强大的隐形射线,能够照穿人体,留下骨骼的影像。其实X射线在诸多科研和技术领域都有着重要的应用:比如在机场和地铁站的行李安检仪,建筑和工业构件用的探伤仪,都是利用了X射线的穿透力;而材料科学领域则利用强大的X射线来照射新型材料,获取其内部结构信息;古生物研究可以利用X射线获得化石的内部结构;宇宙中远道而来的X射线则能为我们带来黑洞等神秘天体的信息。     

类锂硅离子X射线激光时空特性

近年来,X射线激光研究取得了重大进展。在我们以前的工作中,利用具有空间分辨能力的光谱诊断技术,成功地观察到类锂硅离子5f-3d(88.84 )、5d-3p(87.28 )、6f-3d(75.83 )、6d-3p(74.64 )四条谱线显著的激光放大现象。本文报道我们进一步对这四条谱线产生放大的动力学过程的研究。我们发展了一种同时具有时间和空间分辨能力的光谱诊断技术,首次测量了上面四条激光线发射的时空特性,进一步从实验上证实了所观察到的X射线激光是三体复合泵浦产生的。实验是在中国科学院上海光学精密机械研究所LF12激光装置上进行的。从激光装置     

用兰米尔探针测量激光产生的等离子体

近两年来,丹麦Risφ研究所张泽田博士,在西德Max-Planck研究所研究了用兰米尔(Langmuir)探针测量激光产生的等离子体。在气体放电实验中,用兰米尔     

BaLiF_3微晶辐照损伤的电子自旋共振研究

钙钛矿型复合氟化物ABF_3(A=Li,Na,K,Rb;B=Mg,Ba,Zn等)是固体可调谐激光的优良基质材料,人们对其辐照损伤已有较多研究,但其中关于BaLiF_3的研究相对较少,特别是用ESR方法研究BaLiF_3的辐照损伤尚未见报道.近年来,人们在适应新的高能粒子加速器需求的新型无机闪烁材料的过程中发现BaLiF_3具有一定的应用前景,在这一应用中对材料的抗辐照性能有很高的要求.本文报道了用ESR方法研究BaLiF_3微晶受X射线和γ射线     

电离毛细管等离子体在激光加速领域的应用

激光加速是近年提出的一种新型加速机制,它以等离子体为加速介质,受到等离子体性质的强烈影响.电离毛细管装置作为一种能稳定产生等离子体通道和调制等离子体参数的可靠工具,既可以承载激光等离子体尾波的高梯度加速场,又能提供放电电流驱动的高梯度横向聚焦磁场,在紧凑型激光加速器、辐射源及等离子体透镜的研究中发挥着重要作用.本文介绍了电离毛细管等离子体的原理及特性,归纳了它在激光加速领域的主要应用,包括作为加速段进一步提高激光等离子体加速粒子束的能量及质量、作为束流传输元件匹配加速粒子束的实际应用需求.在此基础上,对毛细管等离子体未来的发展趋势进行了展望,并简要介绍了北京大学电离毛细管等离子体平台的建设情况.     

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     

X射线激光器

1984年10月29日,美国利弗莫尔实验室宣布,在实验室内首次制成了X射线激光器.这是激光技术的一个重大突破,为在材料科学、生物学、大规模集成电路等方面的应用开辟了广阔的前景。尤为重要的是,X射线激光全息将可能拍摄出晶体、生物大分子的三维照片,这种全息照相是超高速的、非破坏性的,可用于研究生物体的高速运动过程。     

应用于激光聚变的X射线分幅成像技术

X射线分幅相机具有高时间分辨能力和二维空间分辨率,是激光惯性约束聚变(inertial confinement fusion,ICF)实验中重要的超快诊断设备,常用于获取内爆压缩动态图像等信息.此外,该相机也可应用于Z箍缩、X射线激光、同步辐射等研究中进行瞬态信息探测.传统X射线分幅相机的时间分辨率由0.1μs提高至100 ps,空间分辨率约20 lp/mm,且实现了工程化及大画幅尺寸.随着ICF研究的深入,要求分幅相机时间分辨率优于30 ps.采用电子束时间放大技术可将分幅相机时间分辨率提高至5 ps.微电子技术的进步进一步推动了分幅相机的发展.基于CMOS芯片的单视线分幅成像系统时间分辨率为30 ps、空间分辨率为35μm.为了提高抗电磁干扰能力,最近几年发展出一种全光固体分幅相机.本文重点阐述了目前实用的微通道板(microchannel plate, MCP)行波选通X射线分幅技术及新型电子束时间放大X射线分幅技术,并对全固体分幅技术及全光固体分幅技术的未来发展进行了展望.