收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超短超强激光与固体靶相互作用加速离子的机制研究

黄永盛  
【摘要】: 随着超短超强激光技术的发展,利用激光轰击固体靶得到准单能的高能离子束在超高梯度加速器的小型化,质子束驱动核聚变,质子治癌以及作为传统加速器的注入器等方面有着重要的应用价值和科学意义。靶法线壳层电场加速机制(TNSA)是一个目前被普遍认可的描述激光轰击固体靶产生高能离子的加速机制,其理论基础是等离子体真空自由膨胀模型。但是目前没有一个合适的理论来描述在超短时间尺度具有非麦克斯韦分布的非准中性的等离子体膨胀,因而TNSA加速机制仍然很不清楚。 本论文从流体力学方程组和麦克斯韦方程组出发对等离子体真空自由膨胀过程进行了系统的研究。本论文的主要工作包括: 论文发展了一维等温等离子体真空膨胀的一般理论。在准中性假设下,将针对单一离子的等温等离子体真空自由膨胀的特解拓展到多离子混合的特解及一般解,并且很好地解释了相关的实验结果。论文建立了一个描述由高能电子尾巴加速离子的半自相似解析模型,并给出了离子最大速度的解析表达式。结果显示高能电子尾巴导致的离子加速比中性条件下的离子加速更为有效。论文还建立了离散模型,在原有自相似解的基础上考虑了超热电子回流效应对离子加速的影响,并进一步得到了时间相关的等温等离子体膨胀的解析解。这些描述中性、非准中性等离子体以及时间相关的解析解都是一般理论在特殊情况下的特解。 论文进一步得到了二维非准中性等温等离子体真空自由膨胀的自相似解。结果表明在目前的模型下等离子体的自生磁场对离子角分布的影响非常微弱。这个结论间接证明只依靠靶背加速并不会产生实验观察到的明显环状结构。 在考虑超热电子回流效应以及三维效应对离子加速的影响下,论文建立了一个先等温后绝热的两相的解析模型来预测离子加速的最大能量,和相关实验结果吻合得非常好。基于此模型,论文进一步给出了激光加速离子的定标率。 基于上述理论分析结果,论文对各个物理参量对激光加速离子的影响进行了详细讨论,并提出了一个微型锥形混合材料靶来优化离子加速的实验方案。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄永盛;;超热电子回流效应对激光离子加速的影响[J];中国原子能科学研究院年报;2009年00期
2 陈民;盛政明;郑君;张杰;;强激光与高密度气体相互作用中电子和离子加速的数值模拟[J];物理学报;2006年05期
3 郝晓飞;王其华;郝东山;;Compton散射下等离子体中的离子加速[J];核聚变与等离子体物理;2010年01期
4 R.L.Martin ,鲁振龙;医学应用中的质子加速器[J];原子核物理评论;1988年04期
5 何民卿;董全力;盛政明;翁苏明;陈民;武慧春;张杰;;强激光与稠密等离子体作用引起的冲击波加速离子的研究[J];物理学报;2009年01期
6 沈百飞;张晓梅;;高能量密度下激光粒子加速等研究的最新进展和展望[J];激光与光电子学进展;2010年09期
7 胡克松 ,彭友贵;强相对论电子束集团离子加速[J];自然杂志;1980年08期
8 周维民,谷渝秋,丁永坤,郑志坚,蔡达峰,淳于书泰,温天舒,陈豪,焦春晔,葛芳芳,王光昶,尤永禄玲,何颖玲;超短超强激光与Cu靶相互作用中质子背向发射的实验测量[J];强激光与粒子束;2004年11期
9 黄永盛;;含时的中性等离子体等温膨胀[J];中国原子能科学研究院年报;2010年00期
10 林强;;第3届中法超短超强激光及其应用研讨会[J];国际学术动态;2009年03期
11 陆全明,钟方川,徐至展,王水;超短超强激光和稠密等离子体相互作用的数值研究[J];光学学报;1998年10期
12 于全芝,李玉同,张杰;超短超强激光与液体的相互作用研究[J];物理;2003年09期
13 陆全明,钟方川,余玮,徐至展,王水;超短超强激光与稀薄等离子体相互作用的数值研究[J];光学学报;1998年05期
14 景成祥;J■LICH 的新离子束[J];原子核物理评论;1988年03期
15 ;Chinese Optics Letters论文获得第三届中国科协期刊优秀学术论文奖[J];光学学报;2006年05期
16 何易;美国印第安那大学丹·米勒教授访问中国科学院近代物理所[J];原子核物理评论;1984年03期
17 刘建胜,李儒新,朱频频,徐至展,刘晶儒;大尺寸团簇在超短超强激光场中的动力学行为[J];物理学报;2001年06期
18 ;物理研究所在强场物理研究领域取得重要进展[J];中国科学院院刊;2003年02期
19 杨忠炜;陆全明;郭俊;王水;;垂直无碰撞激波的离子加速机制[J];地球物理学报;2008年04期
20 ;第三届基于超短超强激光的理论和实验研讨会暨第一届全国高能量密度物理会议[J];强激光与粒子束;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓仁培;杨茂荣;;集体离子加速中子源[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
2 陈奋策;;多束相干强激光和自生电磁场中的离子加速[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
3 余玮;;超短超强激光对电子的加速[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年
4 刘峰;陈黎明;林晓宣;刘峰;马景龙;李润泽;李玉同;王兆华;魏志义;张杰;;飞秒超短超强激光在氩团簇中的等离子体通道自导引传输[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年
5 王晓方;;超短超强激光与低密度等离子体相互作用研究[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年
6 刘建胜;李儒新;徐至展;;超短超强激光驱动产生X射线激光的研究[A];第六届全国激光科学技术青年学术交流会论文集[C];2001年
7 李志常;李淑媛;刘建成;郭继宇;赵葵;杨丙凡;胡跃明;;提高重离子LET值特殊实验方法及其应用[A];第十次全国核结构研讨会暨第六次全国核结构专题讨论会会议文集(二)[C];2004年
8 黄永盛;;超短超强激光与固体靶相互作用产生最大能量质子来源[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年
9 杨晓虎;马燕云;徐涵;邵福球;银燕;;超强激光与凹形靶相互作用产生准直质子束的研究[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年
10 张家泰;许林宝;何斌;张书贵;常铁强;贺贤土;;超强激光等离子体相互作用和快点火机理的粒子模拟[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄永盛;超短超强激光与固体靶相互作用加速离子的机制研究[D];清华大学;2009年
2 刘彬;极端条件复杂动力学[D];中国工程物理研究院;2010年
3 郑方兰;超强激光辐照复合靶产生超高能准直离子束[D];中国工程物理研究院;2012年
4 张智猛;超强激光脉冲与等离子体相互作用产生高性能离子束的理论与模拟研究[D];浙江大学;2012年
5 蔡达锋;超短超强激光—等离子体中高能粒子的实验研究[D];四川大学;2003年
6 王光昶;强场物理中超热电子的产生及渡越辐射的实验研究[D];四川大学;2005年
7 远晓辉;超短超强激光与薄膜靶的相互作用和等离子体通道的时间分辨研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2006年
8 王红斌;超短超强激光与气体团簇相互作用实验研究[D];四川大学;2007年
9 熊勇;基于Kα射线超短超强激光超热电子转换研究[D];中国工程物理研究院;2008年
10 牛海燕;超短超强圆偏振激光对电子的加速研究[D];中国工程物理研究院;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱真;亚临界密度等离子体中激光加速离子物理机制的研究[D];复旦大学;2012年
2 顾彦珺;激光等离子体自通道中带电粒子加速机制的理论研究[D];复旦大学;2010年
3 曾小明;光参量啁啾脉冲放大的增益稳定性研究[D];中国工程物理研究院;2005年
4 唐翠明;超强超短激光与等离子体相互作用中质子背向发射的实验研究[D];四川大学;2007年
5 秦孝尊;激光质子加速研究[D];国防科学技术大学;2008年
6 张宁;超短脉冲强激光在大气中的传输特性[D];浙江大学;2010年
7 蔡涓涓;超短超强激光与固体靶相互作用激发Kα特征线研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 赵婉雪;BaBPO_5中Sm~(2+)还原与稳定性研究[D];苏州大学;2010年
9 路飞飞;激光等离子体中强朗缪尔激元对粒子的加速[D];南昌大学;2008年
10 步妍妍;多波段激发Er~(3+)离子的敏化上转换发光与机理[D];湘潭大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 胡洪森;合肥欲建面板生产线 等离子加速向中国转移[N];中国电子报;2009年
2 本报记者 操秀英;“追光者”的脚步[N];科技日报;2011年
3 潘杨;趣味家电任你选[N];中国旅游报;2004年
4 王秀兰;韩国化工新产品引人关注[N];中国化工报;2006年
5 王春;突出原始创新知识产权[N];科技日报;2004年
6 鲍新宇;中药提速第一人[N];中国信息报;2003年
7 卜金初 司友福;“哼、哈”二将闹天宫[N];中国国防报;2002年
8 ;科学家首次观测到氧气泄漏全过程[N];上海科技报;2008年
9 李娟;平板电视陷困境 等离子再次成势[N];财经时报;2008年
10 记者 薛冬 通讯员 吴保平;我强场超快激光物理研究获原创性成果[N];光明日报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978