超強超短激光與等離子體相互作用產生的超熱電子的光學輻射.pdf

1、在慣性約束核聚變(ICF)的快點火方案中，超熱電子是直接的點火物質，其能量的高低、產額的多少以及其發(fā)射方向等都對“快點火”方案極其重要。論文的前兩章簡要介紹了ICF的背景以及超熱超強激光與等離子體相互作用的基本知識，其中重點敘述了超熱電子的幾種主要的產生機制。 對于超熱電子的微聚束時間特征、截面形狀等人們很感興趣的方面而言，渡越輻射是一種可能的、重要的測量手段；并且，人們還能夠通過渡越輻射來研究超短超強激光與等離子體相互作用的一

2、些重要的物理過程與機制。超短超強激光與金屬靶相互作用能夠產生相對論超熱電子束，此超熱電子束在穿越靶與真空之間的界面時會發(fā)生渡越輻射。因為渡越輻射與電子的運動狀態(tài)以及電子束的結構有關，岡此成為診斷超熱電子束的有力工具。本文的主要工作是通過對超短超強激光與物質相互作用產生的超熱電子束進行各種合理的假定(如超熱電子的溫度、電子束的發(fā)散角、電子束截面的形狀以及電子束的相干結構等等參數(shù))，計算其穿越金屬薄片時所發(fā)射的渡越輻射的光譜在不同加熱機制下

3、的諧波分量上的強度差異以及彼此之間的關系：對于一個激光脈沖周期內加熱一次(如共振吸收與真空加熱)與一個周期內加熱兩次(如j×B)這兩種造成超熱電子微聚束在時間特征上截然不同的加熱機制，我們給出了它們所產生的超熱電子的比例r與CTR諧波分量的2倍頻和1倍頻的強度比K之間的具體關系式。通過此諧波分量強度比，我們就有可能區(qū)分主要與次要的加熱機制，甚至可以得到兩種機制在加熱過程中所起作用的大致比例關系。另外，CTR諧波分量的強度比還與超熱電子的

4、溫度、實驗上所使用的靶的厚度有一定的依賴關系，這些都在論文的第三章中作了較為詳細的討論。 切倫科夫輻射是運動帶電粒子與介質內束縛電荷和誘導電流所產生的集體效應。在本文第四章，我們將介紹如何通過切倫科夫輻射來研究超熱電子的橫向結構以及發(fā)散角等重要特征。我們在已有的切倫科夫輻射能譜公式的基礎上進一步計算了更實際的情況，考慮了電子束有一個發(fā)散角時的切倫科夫輻射能譜公式的推導。與之前的研究結果一樣，CCR與超熱電子束的縱向分布無關。當確

5、定觀測角θ后，相干與非相干切倫科夫輻射僅存在強度上的差異；在目前的一般實驗條件下我們測量到的主要是ICR。通過我們得到的能譜公式有可能進行超熱電子發(fā)散角的診斷。本文提出一種可能的得到THz輻射的新方法：利用電子束穿越透明介質時所產生的切倫科夫輻射來得到THz頻段附近的輻射。由于切倫科夫輻射與電子束的縱向結構無關，我們不必過多考慮電子束團的縱向特征，有可能使得設計更為簡單可行。根據理論計算的結果，我們在實驗上重點測量渡越輻射的光譜以及角分