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超短超强激光等离子体中超热电子激发Kα特征线实验研究

张双根  
【摘要】:超短超强激光与等离子体相互作用过程中,在临界密度面附近产生能量很高的超热电子,当其能量超过靶后冷物质K壳层的电离能时,就会激发冷物质的Kα特征线。从Kα特征线辐射可以间接诊断超热电子在稠密等离子体内的产生和输运等信息。超热电子在稠密等离子体中的行为在快点火物理研究中是一个重要的课题,它的产额、温度及其在固体靶中的输运都是重点研究对象。另外,脉冲形式向外发射的Kα线,可以形成独特的Kα线背光源,这种光源具有空间尺度小(微米量级)、时间尺度短(皮秒量级)等特点,因而背光源的研究具有极其广阔的应用前景。为了探索超短超强激光等离子体中超热电子的行为,并为未来的应用作预研,本论文开展了对超短超强激光等离子体相互作用中超热电子激发的Kα特征线的实验研究。 论文从惯性约束聚变入手,简单介绍了强场与快点火物理的研究进展,在理论基础部分,阐述了激光与等离子体相互作用的基本原理、超热电子的产生等问题。介绍了超热电子在高温高密等离子体内的行为,包括相对论电子的单粒子行为和超热电子流的输运,随后介绍了超热电子行为的实验诊断方法。 单光子计数型CCD是Kα特征线测量的重要仪器,在中国计量科学研究院对该型CCD进行了精确标定,获得了该型CCD的能量特性、不同能点的探测效率。结果表明:该型CCD产生一个计数所需的光子能量约为6.453eV;在该型CCD的有效能区内,不同能量的入射光子,其探测效率不同,在5.3keV处获得最高探测效率66%。 在中国工程物理研究院激光聚变研究中心的SILEX-Ⅰ超短脉冲激光装置


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