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强场物理中超热电子的产生及渡越辐射的实验研究

王光昶  
【摘要】:本论文研究了超短超强(US-UI)激光与等离子体相互作用中超热电子的产生、输运和渡越辐射。国内我们首次在100TW相对论激光功率密度的条件下,研究了超短超强激光与等离子体相互作用产生的超热电子渡越辐射(TR),获得一些国内外未见报道的新的物理结果。这些结果不仅对于理解超短超强激光与等离子体相互作用的物理机制有益,而且对惯性约束聚变(ICF)中“快点火”(Fast ignition)方案的物理设计也是非常重要的基础工作之一。 激光惯性约束聚变(ICF)的快点火方式自1994年提出以来,因为减小点火能量的要求和放宽了对驱动压缩对称性迅速成为ICF研究的热点之一。但是由于开展时间短,快点火机制中的许多物理过程还需要仔细研究,其中超热电子在稠密等离子体中的输运问题就是一个复杂,但对快点火机制是至关重要的物理问题。 论文首先对激光技术的发展以及由此产生的一门崭新的学科—超短超强激光与物质相互作用(或称为强场物理)的研究进展作了简要介绍,其中包括超热电子的产生和输运研究进展、快点火研究进展及渡越辐射的研究进展;阐述了激光等离子体相互作用相关的基本概念和基础理论;比较全面地叙述了渡越辐射的原理和辐射概念以及超短超强激光等离子体相互作用中超热电子渡越辐射的基本理论;介绍了本论文在中国工程物理研究院(CAEP)激光聚变研究中心的实验总体情况;最后,重点介绍我们对超短超强激光与等离子体相互作用中超热电子的产生、输运及渡越辐射的实验研究结果。 本论文进行了四个方面的研究:第一,利用渡越辐射对超热电子束特性进行诊断的实验研究,包括渡越辐射实验结果与理论模拟结果的比较;不同种类、


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