收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大尺度激光等离子体相互作用的实验研究

李志超  
【摘要】:在间接驱动激光聚变实验中,由于腔内需要充一定压强的气体阻止高Z等离子体过早聚心,因此激光将与数毫米的大尺度等离子体发生相互作用(大尺度LPI),这一过程是激光聚变研究中的关键环节,其对激光腔靶耦合效率和靶丸内爆均存在重要影响。一方面,激光等离子体的非线性相互作用如受激拉曼(SRS)和受激布里渊(SBS)散射会散射入射激光,降低激光与腔靶的耦合效率;另一方面,SRS产生的超热电子具有很强的穿透能力,会预热靶丸燃料,降低聚变增益;此外,SRS和SBS的散射光将会改变预定的辐射场分布,影响内爆对称性。基于上述种种不利因素,如何抑制大尺度LPI中的参量不稳定性过程一直以来都是激光聚变研究的重点。然而,大尺度LPI的物理过程错综复杂且相互关联,对激光状态及各种等离子体参数都非常敏感,这使得大尺度LPI的研究具有很大难度,被列为激光聚变点火中最不确定的两个关键因素之一。 大尺度LPI的研究需要针对其特点,开展等离子体参数及相互作用物理过程两方面的精密诊断,为程序校核提供重要依据。实验研究上,需要利用特殊靶型产生接近点火条件的大尺度等离子体环境,并采用各种精密诊断技术表征其温度,密度等各种状态参数的时空信息,建立相互作用研究的平台;需要发展各种相互作用物理过程的精密诊断设备,给出各种实验条件下的参量不稳定性过程的高精度表征,如散射光份额,超热电子份额和穿透束份额等,从而进行其物理过程的细致分析。本论文中,作者在SG-Ⅱ激光装置上利用气袋靶成功建立并表征了激光大尺度等离子体LPI的研究平台,开展了大尺度LPI的相关物理研究,并为即将开展的充气腔靶实验综合效果的考核自行设计研发了一种新型平响应XRD。 本论文的主要工作有: 一自行研制了一套针对SG-Ⅱ装置第九路激光的全口径背反系统,为大尺度LPI实验提供诊断基础。该背反系统能够进行全口径散射光背反能量份额诊断,当前诊断精度为SRS 60%,SBS 70%;能够进行散射光时间波形的诊断,时间分辨约在100ps;能够进行散射光条纹谱测量,测谱宽度可达500nm,可将SRS和SBS在一幅条纹图样中表征出来,为SRS和SBS的关联比对提供直接证据。 二提出和发展了背反系统的精密化标定和诊断的技术路线。根据大尺度LPI高精度诊断的需求,提出了一种针对全口径背反系统和近背反系统的脉冲扫描标定方案,并在XG-Ⅲ装置上对技术路线进行了实验验证。同时,在SG-Ⅱ装置第九路背反系统上发展了背反能量份额的细致分辨测量技术。这两部分工作对提高背反系统诊断精度有重要指导意义。 三在SG-Ⅱ装置上利用气袋靶,成功建立并表征了激光大尺度等离子体LPI研究平台。利用X光针孔相机和分幅相机获得了Xe和CH两种大尺度等离子体的热化图样,由此推断产生的激光等离子体尺度约为1mm。利用热相干Thomson散射技术获得了时间分辨的等离子体电子温度,等离子体流速和离子温度的相关信息。利用SRS条纹谱获得了时间分辨的电子密度信息。通过上述具有时间分辨的诊断手段,推断大尺度等离子体存在的时间窗口约为600-1100ps。 四利用气袋靶大尺度平台,在SG-Ⅱ装置上开展了大尺度LPI的相关物理研究,获得了相互作用束背反SRS条纹谱及背反能量份额的相关信息。通过线性理论程序,较好的模拟再现了实验SRS条纹谱结果,证实了实验Thomson散射和SRS条纹谱诊断的等离子体状态参数的可靠性;同时通过实验和模拟分裂谱再现,对SRS发生区域的局域性有了进一步的认识。实验获得的时间积分背反份额整体较低;通过一维线性理论简化模型及已有的NIF装置实验结果,分析认为SG-Ⅱ装置上1mm等离子体尺度可能是份额偏低的主要原因。 五在SG-Ⅱ装置上开展了各种类型腔靶的LPI实验研究。通过SG-Ⅱ装置8套全孔径背反系统的大量发次统计,发现SG-Ⅱ装置的腔靶总体背反份额处在较低水平。通过比对,发现采用腔内衬CH的方式确实能够有效抑制Au等离子体的喷射,改善辐射场的干净性;但同时会对腔靶耦合效率产生严重影响,辐射温度降低幅度可达14%。 六为对即将开展的充气腔靶实验开展综合效果考核,自行设计研发了一种新型的平响应XRD,用于辐射流和辐射温度的精密诊断。这种新型平响应XRD结构简单,小巧,便于实验排布和诊断安装;同时,通过复合滤片的全新设计,克服了传统平响应XRD标定困难且难以应用的缺陷;此外,通过全Au结构设计,使得平响应区间从传统的100-1500eV扩展到100-4000eV,囊括了Au-M带辐射,有效提高了测量精度;最后,通过组合滤片一体化的新工艺,将厚薄Au滤片合二为一,大幅提高了组合滤片的支撑强度,和抗冲击能力。新型平响应XRD在北京同步辐射装置上标定的平响应度为12%(100-4000eV区间);其未回校的辐射流测量的普适不确定度为14%,辐射温度不确定度为3.5%。 七利用新型平响应XRD,在SG-Ⅱ装置上开展了多种黑腔的辐射流角分布细致测量研究。发现腔靶辐射流与cosθ并不呈线性关系,而是在θ=25°时极大;当角度增大或减小时辐射流单调减。实验还发现即使在同一θ角,辐射流也会因为ψ角不同而产生显著差异。通过分析,发现视场中激光第一打击点对辐射流角分布的峰值和时间行为都存在重大影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 韩申生,吴衍青,程静,汤宇辉,周世安,张长学,邵雯雯,徐至展;极高能量密度激光等离子体中参量不稳定性的控制、超热电子的产生及其应用[J];量子电子学报;1999年06期
2 生佳根;徐荣青;陆建;倪晓武;;激光等离子体发射光谱的测试与分析[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2005年06期
3 谭维翰,栾绍金;宽频带激光对激光等离子体的致稳[J];科学通报;1983年20期
4 石继林;王殿恺;;激光减阻机理研究进展[J];激光与红外;2021年07期
5 尹强;张林;周兰;张淑洋;肖江;张伟;朱方华;;气袋靶制备技术[J];强激光与粒子束;2012年01期
6 王兆华;郝作强;张喆;鲁欣;金展;仲佳勇;刘运全;魏志义;张杰;赵刚;;激光啁啾对激光等离子体细丝传输的影响[J];物理学报;2007年03期
7 朱方华;尹强;张淑洋;周兰;徐业伟;张林;;气袋靶用聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究[J];原子能科学技术;2010年07期
8 张海鸥;王琨;王桂兰;;激光等离子体相互作用的数值模拟[J];强激光与粒子束;2007年12期
9 谭维翰;我国近十年来激光与等离子体相互作用的研究[J];中国激光;1984年11期
10 王传珂;况龙钰;王哲斌;刘慎业;李文洪;李三伟;蒋小华;;神光Ⅱ长脉冲三倍频激光受激Raman散射能量角分布测量[J];核聚变与等离子体物理;2006年04期
11 王桂才;赵环昱;金钱玉;张俊杰;孙良亭;赵红卫;;激光等离子体在螺线管发散磁场中的特性研究(英文)[J];原子核物理评论;2021年03期
12 王传珂;蒋小华;刘慎业;况龙钰;王哲斌;刘永刚;李三伟;李文洪;;2ns,351nm激光黑腔靶受激Raman散射实验研究[J];强激光与粒子束;2006年07期
13 邹彪,陆克斌,杨生武,郭小云,倪晓武;激光等离子体声波及应用[J];光电子·激光;1999年05期
14 雷仕湛;激光力学[J];物理;1992年02期
15 赵家瑞;;国内外激光式多能量焊接的新发展[J];电焊机;1993年05期
16 赵家瑞;;激光—电弧焊接新工艺的研究与应用前景[J];石油工程建设;1993年06期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 韩申生;吴衍青;程静;汤宇辉;周世安;张长学;邵雯雯;徐至展;;极高能量密度激光等离子体中参量不稳定性的控制、超热电子的产生及其应用[A];第四届全国光学前沿问题研讨会论文摘要集[C];1999年
2 王成;汤宇晖;吴衍青;张长学;李向东;韩申生;徐至展;;激光等离子体参量不稳定性的选择性激发[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年
3 尹强;朱方华;周兰;张淑洋;;神光Ⅱ大尺度激光等离子实验用气袋靶的制备[A];第十届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2009年
4 盛家田;张国平;刘玮;杨明伦;叶春福;;用斜入射方法计算碳纤维靶的激光增益[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
5 石继林;王殿恺;文明;;纳秒脉冲激光等离子体引致球面激波和热核的流动特性研究[A];第十二届全国实验流体力学学术会议论文集(下)[C];2021年
6 王殿恺;李倩;;激光等离子体控制高超声速波系结构特性研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
7 王薇;张杰;董全力;;数值模拟研究激光等离子体x射线转换与辐射加热[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2002年
8 马国彬;谭维翰;;激光等离子体堵口效应的理论模拟[A];第五届全国基础光学学术报告会和交叉科学中的光学问题讨论会论文集[C];1991年
9 化存才;谢柏松;;激光等离子体方程组的分岔与孤立子解[A];第七届全国非线性动力学学术会议和第九届全国非线性振动学术会议论文集[C];2004年
10 黄应;乐芳芳;;激光治疗儿童面部毛细血管扩张症[A];2014年浙江省美容整形学术会议暨浙江省首届美容整形医师大会论文汇编[C];2014年
11 欧阳娜;辛卫升;戴绪梁;;激光毛化的工艺特点[A];第七届(2009)中国钢铁年会大会论文集(中)[C];2009年
12 周展超;;点阵激光-组织相互作用[A];中华医学会第十五次全国皮肤性病学术会议论文集[C];2009年
13 陈光南;;激光离散热加工制造方法及其应用[A];2010’力学与工程应用学术研讨会论文集[C];2010年
14 刘善琨;;充分发挥激光学会作用 服务自主创新示范区建设[A];湖北省学会创新发展理论探讨会论文集[C];2010年
15 杨丽;;激光——人类创造的神奇之光[A];2013年全国中西医结合医学美容学术交流大会论文汇编[C];2013年
16 黄凯;;激光导引星倾斜量探测研究[A];2013中国天文学会学术年会文集[C];2013年
17 宋为民;陈量;许爱娥;金宪强;;VPW532nm HELP-G激光治疗鲜红斑痣的临床和病理分析[A];2001年中国中西医结合皮肤性病学术会议论文汇编[C];2001年
18 ;《激光集锦》2001年(第11卷、第1~4期)总目次[A];中国光协激光专业分会四届一次理事扩大会议论文集[C];2001年
19 郭琳;黄元庆;;一种由Nd:YAG构成的激光除垢实验设备[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
20 刘秀波;;激光快速制造和激光表面处理技术的最新进展[A];北京光电子学青年学术论坛论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 李志超;大尺度激光等离子体相互作用的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 王雨林;用于激光等离子体的紧凑型脉冲强磁场装置及其应用[D];中国科学技术大学;2019年
3 陈龙;对激光等离子体中瞬变电场的时空演化研究[D];上海交通大学;2016年
4 曾明;激光离化注入产生高品质电子束理论与数值模拟[D];上海交通大学;2015年
5 刘华绪;非磨削激光胶原重组及无创检测的实验研究[D];上海交通大学;2007年
6 赵耀;激光带宽对等离子体中的参量不稳定性抑制效应研究[D];上海交通大学;2018年
7 索元震;利用活体流式细胞术和受激拉曼散射成像技术检测肿瘤细胞[D];上海交通大学;2018年
8 高小强;全固态皮秒脉冲串同步泵浦宽谱段受激拉曼散射效应研究[D];北京工业大学;2018年
9 吴志心;基于受激拉曼散射的新型双波长激光研究[D];山东大学;2019年
10 汪胜晗;受激拉曼散射光谱研究冲击波作用下水体系和硝基甲烷的结构[D];吉林大学;2018年
11 佟艳群;激光去除金属氧化物的机理与应用基础研究[D];江苏大学;2014年
12 刘旺旺;有机分子聚集激光研究[D];华南理工大学;2020年
13 曲杨;高精度低成本激光振镜扫描3D视觉系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
14 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年
15 李会山;激光再制造的光与粉末流相互作用机理及试验研究[D];天津工业大学;2004年
16 张晓东;齿类件激光再制造及性能提升方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
17 董晓曦;双波长激光痛觉刺激的方法和技术研究[D];北京协和医学院;2014年
18 师文庆;基于振镜扫描的激光微焊接技术研究[D];华南理工大学;2010年
19 朱翔;集成电路激光故障注入技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心);2020年
20 王晗;激光热痛刺激引起的皮肤组织温度分布的研究[D];北京协和医学院;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 杨冬;啁啾激光抑制等离子体参量不稳定性的研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 黄颖;啁啾激光等离子体相互作用加速电子模拟研究[D];东北石油大学;2016年
3 彭文静;基于EEG与fMRI多模信息融合的P300大尺度网络研究[D];电子科技大学;2019年
4 杨林森;激光与气体靶作用驱动的电子加速及太赫兹辐射模拟研究[D];江西科技师范大学;2021年
5 吴磊;激光等离子体极紫外辐射特性及其波长定标研究[D];西北师范大学;2019年
6 姚爽;飞秒激光等离子体丝烧蚀土壤等离子体特性[D];长春理工大学;2018年
7 王博;基于碰撞辐射模型的激光等离子体光谱分析与模拟[D];西北师范大学;2018年
8 韩静韬;同轴送粉激光3D打印参数优化及激光等离子体特征分析[D];重庆理工大学;2018年
9 高春丽;多元素激光等离子体的时空演化特性研究[D];西北师范大学;2021年
10 李悦;基于新型位相调制的脉冲整形技术[D];上海交通大学;2017年
11 应汉辕;弱受激拉曼散射高功率分布式侧面耦合包层泵浦光纤激光器研究[D];国防科技大学;2017年
12 唐华隽;基于相干拉曼成像的快速大范围药片成份分析系统[D];华中科技大学;2019年
13 丁聪;基于分子探针的超光谱受激拉曼散射显微成像的研究和应用[D];武汉大学;2019年
14 王欣;钨酸锌晶体的生长及其受激拉曼散射性能研究[D];山东大学;2018年
15 李芳芳;溶液中氢键对受激拉曼散射的影响研究[D];吉林大学;2017年
16 苑晓菲;激光表面熔覆理论研究与数值模拟[D];东北大学;2014年
17 夏菁;荧光种子增强受激拉曼散射的研究[D];长春理工大学;2010年
18 李宁;激光显微操纵器的设计研究[D];长春理工大学;2010年
19 陈陶;激光与物质热作用过程的数值模拟研究[D];南京理工大学;2004年
20 汪瑜;光纤受激拉曼散射的研究[D];长春理工大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 湖北日报全媒记者 袁超一;创新创造,争创世界一流激光企业[N];湖北日报;2022年
2 本报记者 王金虎;用激光“裁”出防切割滑冰服[N];经济日报;2022年
3 记者 黄辛;上海超强超短激光实验装置通过验收[N];中国科学报;2020年
4 记者 王毅俊;“超强超短激光”可精准杀死癌细胞[N];上海科技报;2021年
5 本报记者 王瑟 本报通讯员 王一珅;一场距离4000公里的5G眼底激光治疗[N];光明日报;2021年
6 记者 文俊 通讯员 兰少赓;激光清洗国家标准在汉启动[N];湖北日报;2021年
7 赵熙熙;激光把老鼠变“杀手”[N];中国科学报;2017年
8 通讯员 赵勇 李孝忠 江苏经济报记者 谢树仁;给激光装上“大脑” 让机器人“爱上”激光[N];江苏经济报;2019年
9 记者 覃征鹏;宏石激光总部基地项目动工[N];佛山日报;2019年
10 湖北日报全媒记者 李墨 实习生 吴菲菲;核心技术让帝尔激光“翻滚式增长”[N];湖北日报;2019年
11 本报记者 李一珂;激光让传统产业大放异彩[N];宝鸡日报;2019年
12 记者 李丹 通讯员 昌建;宝安新桥:打造产值500亿元“激光链”[N];深圳商报;2019年
13 本报记者 李晨阳;无创激光治近视迈出新一步[N];中国科学报;2018年
14 本报记者 魏薇;激光年会如何激发宝鸡创新活力?[N];宝鸡日报;2019年
15 记者 俞陶然;沪研激光解苏浙企业难题[N];解放日报;2018年
16 本报记者 谭华健;中山激光行业“激”情澎湃[N];中山日报;2018年
17 本报记者 耿挺;人类如何认识激光并用激光认识世界[N];上海科技报;2018年
18 中国青年报·中青在线记者 王培莲 实习生 张航;大三学生研发激光烧印机:直接“烧”出字迹[N];中国青年报;2018年
19 记者 黄海华;超强超短激光实现10拍瓦放大输出[N];解放日报;2017年
20 记者 李大庆;上海超强超短激光实验装置国际领先[N];科技日报;2017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