激光偏振态对飞秒激光等离子体中产生的超热电子喷射方向的影响

采用2×10 16 W/cm 2 的超短激光脉冲辐照铝靶,研究了激光偏振态对超热电珑子发射的影响.对s偏振光,向外传播的超热电子射流沿激光偏振方向发射,而对于p偏振光,超热电子射流方向靠近靶面法线方向.文中还通过观测靶背面的X射线韧致辐射,对p,s偏振光产生的向内传播的超热电子行为进行了研究.     

激光功率密度对超热电子发射方向的影响

超短脉冲强激光与固体靶相互作用后会产生高能超热电子, 就超热电子对激光功率密度的依赖关系进行了研究. 实验结果发现, 在非相对论光强下超热电子的发射方向主要在激光的偏振面内, 并且在较低光强时超热电子的发射方向接近激光的偏振方向, 随着光强的增加, 在接近激光光轴的方向上的超热电子数目逐渐增多; 在相对论光强时超热电子的发射方向偏离偏振面而转向激光的反射方向.     

利用电子磁谱仪测量超热电子能谱和注量

为了测量超热电子能谱和注量,利用磁感应强度为1200 Gs和600 Gs,对应的量程分别为258 keV～3 MeV、70 keV～1200 keV的电子磁谱仪,测量靶前法线方向和靶后激光传输方向超热电子能谱.用LiF热释光探测器(TLD)记录超热电子的总剂量,然后根据得到的TLD剂量就可推出电子注量,从而得到超热电子的能谱.     

利用电子磁谱仪测量超热电子能谱和注量

为了测量超热电子能谱和注量,利用磁感应强度为1200Gs和600Gs,对应的量程分别为258keV～3MeV、70keV～1200keV的电子磁谱仪,测量靶前法线方向和靶后激光传输方向超热电子能谱。用LiF热释光探测器(TLD)记录超热电子的总剂量,然后根据得到的TLD剂量就可推出电子注量,从而得到超热电子的能谱。     

飞秒激光与双层靶相互作用靶背质子加速实验研究

研究了飞秒激光与10μm的Cu和5μm的C8H8构成的双层薄膜靶相互作用中在靶背法线方向质子的能量分布.采用CR39固体核径迹探测器和Thomson磁谱仪相结合测量质子能谱.实验结果表明:质子沿着靶背法线方向发射;随着质子能量的增加,质子数减少;质子在一定能量处出现截断,截止能是1179 keV.     

快电子前向发射的实验与模拟

采用飞秒激光与金属薄膜靶相互作用,测量了激光以不同入射角入射时快电子前向发射的分布,并用2DPIC进行了模拟。结果显示,快电子主要集中于靶背法线附近区域发射,这与模拟的结果基本一致;20°入射时,快电子数目和最大动能达到极大,理论分析和模拟结果显示此时共振吸收最强,快电子最大动能达2MeV;60°入射时,发现快电子沿靶面方向发射,这是由于靶面准静态电磁场的缘故。     

超热电子渡越辐射与高能质子发射的比较研究

在超短超强激光-固体靶相互作用过程中,通过对超热电子输运产生的渡越辐射光斑与高能质子发射的空间分布图案进行比较,渡越辐射光斑与高能质子发射的空间分布图案非常相似,都呈圆盘状．通过对渡越辐射光强随靶厚度的关系曲线、超热电子输运能量沉积随靶厚度的关系曲线以及文献中已有的高能质子能量随靶厚度的关系曲线进行比较,3条曲线的形状也非常相似,都在10μm靶厚度处存在转折点．分析表明,超热电子输运产生的渡越辐射与高能质子发射存在一定的内在联系,而这个联系就是超热电子输运而产生的静电场。     

利用超强激光脉冲与平板等离子体相互作用产生超热电子

随着超强脉冲激光技术的不断发鼹,利用超强激光脉冲与平板等离子体相互作用产生超热电子的研究,在激光惯性约束中的“快点火”,医学中的射线治疗和台式激光加速器等领域广泛应用．木文用二维粒子模拟方法研究了超强短波脉冲激光与平扳等离子体薄靶相互作用中产生的超热电子．以研究结果表明,在平板等离子体薄靶后表面所产生的超热电子,角分布较小,定向性好,能获得很高的能量。     

我国科学家在强场物理研究领域取得重要进展

“我国科学家首次直接观察到沿锥形靶表面方向发射的高能超热电子束，从而首次直接证实了锥型靶对高能超热电子的聚焦作用。”这是由国家科技部基础研究司和基础研究管理中心主办、近期出版的《基础科学研究快报》对中科院物理所张杰研究组和西安光机所赵卫研究组合作开展的一强场物理研究项目所取得的重要进展情况的报道。[第一段]     

超强激光-纳米丝靶相互作用过程中纳米丝结构演化的研究

纳米丝靶的特殊结构对于超强激光与纳米丝靶相互作用产生高品质的超热电子和高能离子有非常重要的作用.文中利用粒子模拟(Particle-in-cell,PIC)方法研究了超强激光与碳纳米丝靶相互作用过程中纳米丝结构随时间的演化过程,理论分析了纳米丝内部自生电磁场的产生机制和离子在纳米丝靶内部的运动过程,研究结果表明,纳米丝靶内部会产生100 MG量级的自生磁场和1013V·m^-1量级的静电场.在激光和自生电磁场的作用下碳纳米丝靶结构能够保持完整性的时间大约为50～100 fs,100 fs后,纳米丝靶的结构会被逐渐破坏.该研究对超强激光与纳米丝靶相互作用的相关理论和实验有重要的参考价值.     

准直准单能靶面电子加速实验研究

实验上使用大能量、亚ps激光脉冲大角度入射固体靶,获得了沿靶面方向定向传播、发散角仅有2°、峰值能量为3–4 Me V的准直、准单能电子束.实验发现激光对比度对靶面电子束的产生起到了至关重要的作用,最佳的对比度为5×10-6.在此最优化条件下,通过背向散射光谱分析发现,共振吸收激发的等离子体波加速可能是电子的主要加速机制.探针光阴影成像及等离子体自发光的精细结构显示,预脉冲与固体靶相互作用中产生了尺度100μm左右的过临界密度预等离子体.这种等离子体的作用类似于等离子体反射镜,使得激光脉冲被限制在预等离子体区与靶面之间,因而最终造成了电子束沿靶面方向的导引.这种靶面电子束因其合适的能量范围、高度的准直性及沿靶面方向定向传播的特性有望在惯性约束聚变尤其是锥靶快点火中得到应用.     

科技短讯

“我国科学家首次直接观察到沿锥形靶表面方向发射的高能超热电子束,从而首次直接证实了锥型靶对高能超热电子的聚焦作用。”这是由国家科技部基础研究司和基础研究管理中心主办、近期出版的《基础科学研究快报》对中科院物理所张杰研究组和西安光机所赵卫研究组合作开展的一强场物理研究项目所取得的重要进展情况的报道。     

诱导冒落的声发射特性研究

采用RFPA软件,模拟不同应力场、不同节理分布的岩体冒落过程中声发射特征.研究表明:水平节理顶板声发射集中分布于采场上拱角处;竖向节理顶板声发射沿着竖向损伤破坏面和剪切破坏面分布;共轭节理顶板声发射沿着空区与水平面呈45°+φ/2方向,位于节理端部;高应力岩体声发射沿着采场竖墙发生,声发射沿着冒落拱形迹线分布.冒落过程声发射的能量变化分为两个阶段,第一阶段为平稳阶段,第二阶段为突变阶段,结果表明突变阶段的能量变化率为第一阶段的5倍以上时,可作为顶板冒落的判据,为工程预测塌陷及冒落提供指导.     

硬X光在线弯晶谱仪的设计与实现

该文介绍了具有定量化测量能力的硬X光在线弯晶谱仪,其主要结构为透射弯晶、Cs I(Tl)闪烁体薄膜、像增强器、可见光CCD,主要功能是定量获得较高能谱分辨的X光谱,由光谱获得超热电子温度和总能量的数据,为大尺度激光等离子体物理实验研究建立超热电子定量诊断的有效手段。该文对其主要光学结构及关键部件参数做了详细阐述。利用Ag靶准单色射线源作为测试源,对谱仪的性能进行测试,结果为Ag的特征谱线能清晰对称地呈现在记录结果中,谱线均匀无缺失,分辨效果较好,表明谱仪的性能良好。     

飞秒激光中超热电子束的传输特性

为了探索超热电子束的传输特性,利用光学CCD相机在靶背法线方向测量了光学渡越辐射(OTR)积分成像图案.实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行,飞秒激光与固体靶作用后,靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD狭缝上.在厚度为100μm的Ta靶背表面观测到渡越辐射(TR)光斑呈现较平滑的圆形结构,而且中心亮度高于周围,这显然包含了非相干与相干渡越辐射的成分,与理论模拟结果比较接近;在复合靶10μm Ta+20μm Cu+1μm Ta背表面观测到TR光斑虽然也呈现大致的圆形结构,但光斑极不均匀,中间有很明显的光斑分裂,大约有两个分离的光斑出现.所有这些现象反映了超热电子束的传输特性.     

超强超短激光与固体靶相互作用产生准静态磁场的研究

建立了一个超强超短激光脉冲与固体密度等离子体相互作用，产生超热电子和环形磁场的简单模型，通过演算，得到了在相互作用过程中，有质动力，超热电子，自生磁场三者之间的关系。     

成像板在超强激光与等离子体相互作用产生超热电子研究中的应用

成像板（image plate,IP）具有动态范围宽、量子效率高、线性度与灵敏度好以及可重复使用等优良特性,在物理实验研究中具有很大的应用潜力．将成像板技术应用于超短超强激光与等离子体相互作用实验中产生的超热电子的诊断,研究了相互作用中产生的超热电子的空间分布和能谱．该技术的引入为激光等离子体领域的研究提供了强有力的实验手段,提高了实验效率．     

空气中激光聚焦位置对Cu等离子体光谱的影响

利用Nd:YAG脉冲激光烧蚀金属Cu靶,观测了在空气中产生的等离子体发射光谱;通过改变激光聚焦点到靶面的距离,研究了激光聚焦位置改变时等离子体光谱空间演化规律;由NⅡ500.52 nm谱线的相对强度和半高全宽随激光功率密度的演化规律,讨论了空气中激光聚焦位置对等离子体光谱的影响. 结果发现,光谱的相对强度和光谱结构强烈地依赖于透镜与靶面间距离的现象可以从激光功率密度的角度予以解释.     

0°切BaTiO3晶体SPS-SPPC响应时间特性

研究了Rh :BaTiO3晶体Ce :BaTiO3晶体样品的受激光折变散射自泵浦相位共轭 (SPS SPPC)响应时间特性 .结果表明 ,入射光与晶体a面或b面法线的夹角在 55°～ 65°时 ,自泵浦相位共轭光有更快响应时间 .同一晶体 ,响应时间快的入射角度 ,有更高的共轭光反射率 .     

移动最小二乘投影法在点云变形分析中的应用

为更加全面的描述简支梁加载变形情况,采用不锈钢扁管加载实验模拟简支梁加载过程,利用三维激光扫描仪获取不锈钢扁管变形前后的点云数据,并假设变形沿着变形后曲面法线方向发生,将变形前的点云数据利用移动最小二乘投影法投影到变形后的曲面上获得变形数据.同时,利用TS30高精度测量机器人设置对比实验.研究结果表明:提出的点云变形分析方法的精度与TS30相当能够探测毫米级变形.