超短超強(qiáng)激光等離子體中超熱電子激發(fā)Kα特征線實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超短超強(qiáng)激光與等離子體相互作用過程中，在臨界密度面附近產(chǎn)生能量很高的超熱電子，當(dāng)其能量超過靶后冷物質(zhì)K殼層的電離能時(shí)，就會(huì)激發(fā)冷物質(zhì)的Ka特征線。從Ka特征線輻射可以間接診斷超熱電子在稠密等離子體內(nèi)的產(chǎn)生和輸運(yùn)等信息。超熱電子在稠密等離子體中的行為在快點(diǎn)火物理研究中是一個(gè)重要的課題，它的產(chǎn)額、溫度及其在固體靶中的輸運(yùn)都是重點(diǎn)研究對(duì)象。另外，脈沖形式向外發(fā)射的Ka線，可以形成獨(dú)特的Ka及線背光源，這種光源具有空間尺度小(微米量級(jí))、時(shí)間尺

2、度短(皮秒量級(jí))等特點(diǎn)，因而背光源的研究具有極其廣闊的應(yīng)用前景。為了探索超短超強(qiáng)激光等離子體中超熱電子的行為，并為未來(lái)的應(yīng)用作預(yù)研，本論文開展了對(duì)超短超強(qiáng)激光等離子體相互作用中超熱電子激發(fā)的Ka特征線的實(shí)驗(yàn)研究。 論文從慣性約束聚變?nèi)胧?，?jiǎn)單介紹了強(qiáng)場(chǎng)與快點(diǎn)火物理的研究進(jìn)展，在理論基礎(chǔ)部分，闡述了激光與等離子體相互作用的基本原理、超熱電子的產(chǎn)生等問題。介紹了超熱電子在高溫高密等離子體內(nèi)的行為，包括相對(duì)論電子的單粒子行為和超熱電子

3、流的輸運(yùn)，隨后介紹了超熱電子行為的實(shí)驗(yàn)診斷方法。 單光子計(jì)數(shù)型CCD是Ka及特征線測(cè)量的重要儀器，在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院對(duì)該型CCD進(jìn)行了精確標(biāo)定，獲得了該型CCD的能量特性、不同能點(diǎn)的探測(cè)效率。結(jié)果表明：該型CCD產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)所需的光子能量約為6.453eV；在該型CCD的有效能區(qū)內(nèi)，不同能量的入射光子，其探測(cè)效率不同，在5.3 kev處獲得最高探測(cè)效率66％。 在中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心的SILEX-I超短脈

4、沖激光裝置上，利用已標(biāo)定的單光子計(jì)數(shù)型CCD建立了Ka特征線譜儀，進(jìn)行了復(fù)合靶Ka特征線實(shí)驗(yàn)。復(fù)合靶的設(shè)計(jì)包括示蹤層、熒光層、CH層三層。在國(guó)內(nèi)首次定量測(cè)量了不同材料的熒光產(chǎn)額，研究了靶前、靶后，不同材料厚度、不同激光功率密度時(shí)的熒光強(qiáng)度和單色性。結(jié)果表明：隨著入射激光能量的增加，光子產(chǎn)額呈近似線性提高；當(dāng)激光功率密度提升到相對(duì)論功率密度(～10<'18>W／cm<'2>)時(shí)，Ka光子產(chǎn)額會(huì)有量級(jí)的增加；Ka光子的轉(zhuǎn)化效率在10<'-6