超強激光與金錐靶相互作用產(chǎn)生阿秒電子束及其應用研究.pdf

1、作為觀測和操控核外電子運動的有力工具，阿秒物理為探索和控制微觀過程提供了條件。但當前的阿秒脈沖強度太低，不能引起非線性現(xiàn)象，這嚴重制約了阿秒物理的研究，下一步的發(fā)展方向就是獲得高亮度的阿秒光源。與此類似，當前的放射性同位素中子源強度低、照射時間長，而聚變中子源的研究將解決這些問題。
　　首先，我們提出利用超強激光與金錐靶相互作用產(chǎn)生空間周期性分布的阿秒電子串的物理方案，并通過二維PIC模擬獲得了平均密度10nc、截止能量高達380

2、 MeV的電子串。此外，我們考慮了激光和靶參數(shù)對電子串特性的影響。在超強激光電場的作用下，電子被周期性地從錐內(nèi)表面拉出，并被有質(zhì)動力向前加速。研究還發(fā)現(xiàn)，在錐頂附加一個毛細管可以有效地改善阿秒電子串的加速和傳輸。
　　其次，借助三維PIC和蒙特卡羅程序，我們研究了通過背向湯姆遜散射產(chǎn)生高亮阿秒 X射線脈沖的過程。超強激光與金錐靶相互作用產(chǎn)生的阿秒電子串，背向散射反向傳播的激光，并產(chǎn)生高亮的 X射線。通過對比發(fā)現(xiàn)，金錐靶內(nèi)產(chǎn)生的阿秒

3、脈沖光子數(shù)目是通道內(nèi)的5倍，X射線亮度也相應增加。我們同時考慮了激光和錐參數(shù)對X射線脈沖的影響。采用這種方案獲得了高亮、緊湊的阿秒X射線脈沖，這種光源將被廣泛應用于原子尺度的電子動力學研究。
　　最后，我們研究了在雙錐靶內(nèi)激光驅(qū)動的氘氚平面靶的加速和壓縮過程以及聚變中子的產(chǎn)生。二維PIC模擬結果表明，采用雙錐結構可以有效地引導、聚焦、和增強入射激光，從而促進氘氚平面靶的加速和壓縮。由于雙錐結構對外電場的屏蔽以及庫侖排斥效應，離子的