收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超短脉冲激光与物质相互作用中电子行为的研究

陈黎明  
【摘要】: 本论文主要对超短脉冲激光与物质相互作用中电子的行为在几个方面进行 研究。其中包括超短脉冲激光与固体靶作用中超热电子的能谱和角度分布,靶 材料的电导率对电子行为的影响以及在不同的密度标长条件下超热电子和与电 子相关的等离子体特征;超短脉冲激光与气体靶相互作用中与高次谐波相关的 电子的具体运动规律和产生短波长高次谐波的优化条件;超短脉冲激光与团簇 原子相互作用中通过对电子的隧道电离而引起的库仑爆炸等。这几个方面虽然 相互间各有特点,但电子在超短激光脉冲中的行为或者是我们直接感兴趣的实 验特征,或者是与实验现象紧密相关的。通过这些实验和理论研究,以期能对 目前强场物理中两个重要的热点课题——快点火激光模拟核聚变和高次谐波中 电子的行为有一定的新的认识。 本文的主要内容及结果如下: 1、利用自行研制的电子磁谱仪测量了超短脉冲激光与固体靶相互作用中产 生的超热电子的能谱。能谱呈双温Maxwell分布,在5×10~(15)W/cm~2的激光强度 下固体靶产生的超热电子的最大能量超过500keV,并首次测量了电荷分离场 的值及其对出射的超热电子能谱的影响。另外还给出了新型宽量程磁谱仪的概 念设计。 2、利用电子能谱仪和照相乳胶系统地测量了各种实验条件下超热电子的运 动方向。首次在实验中测量到射出靶面的超热电子呈空间定向发射。发射方向 与等离子体密度标长和偏振方向密切相关:当入射激光为s偏振光时,超热电 子沿偏振方向出射;当入射激光为p偏振光时,可分为有预脉冲和无预脉冲两 种情况,有预脉冲时超热电子沿靶面的法线方向出射,无预脉冲时沿入射激光 的反射方向出射。并且通过间接测量发现射入靶面内的超热电子基本上也呈定 向入射,在有预脉冲p偏振激光作用下入射方向同样沿密度梯度的方向。另外 我们还测量了不同能量的出射超热电子的发散角,结果显示能量越高的超热电 子其发散角越小。 3、通过对绝缘材料和金属材料在激光作用下各种高能产物的差异的实验诊 断,研究了靶材料对超热电子行为的影响。由于绝缘材料和金属材料在电导率 陈黎明、超短脉冲激光与物质相互作用中电子行为的研究 方面的巨大差异会对电荷分离场产生很大的影响并导致对激光能量吸收的差 别,因此在实验中激光能量的吸收、超热电子的数量和温度以及硬二射线的产 额等方面都会表现出很大不同。金属靶在上述各个方面均强于绝缘靶,这主要 是由于绝缘靶的电导率极小使靶面上趋肤深度内的离子得以维持而阻碍了等离 子体对激光能量的进一步吸收所造成的。这些结论得到数值模拟结果的验证。 另外还发现了在金属靶中利用靶电位测量单发脉冲产生的电子总数的一种新的 等离子体诊断方法。 4、研究了不同等离子体密度标长时超热电子的行为。当有预脉冲时,电子 温度、激光能量吸收和硬X射线的产额等与密度标长密切相关,随主脉冲和预 脉冲延迟时间的不同呈现出在0~300ps的延时区域内有三个吸收峰,分别对 应不同的能量吸收机制;当没有预脉冲时,电子能谱、硬X射线能谱和能量吸 收曲线均显示“真空加热”是主要的非线性吸收机制,也是产生了另外一群超 热电子而使能谱同样呈现一种双温结构。这种结论得到了一维粒子模拟结果的 验证。 5、对气体高次谐波的半经典理论进行了拓展,引入激光脉冲的磁场分量对 气体原子中电子的影响,建立了高次谐波的二维半经典模型。利用此模型解释 了气体高次谐波的许多特征及其在超短脉冲激光作用下所表现出的新特点,例 如最高次谐波的能量随着激光脉冲宽度的减小而迅速升高以及谐波在最高能量 段的“反常振荡”等实验现象。 6、结合Permoronov的电离率表达式,解析地给出了气体原子饱和电离激 光强度与激光参量及气体原子参量的直接表达式,进而给出了产生短波长高次 谐波条件的优化计算。同时指出气体原子在超短脉冲激光的作用下ADK电离 理论已不再可靠。 7、当超短脉冲激光与团簇物质相互作用时,电子电离而使离子相互排斥 产生“库仑爆炸”。我们测量了不同气压下团簇对激光能量的吸收以及电子及 离子能谱,证实了实验中“库仑爆炸”的发生,并在~10‘’WCm的激光强度 下测量到Xe的离于能谱,最高离于能量可达250keV。另外还验证了高信噪 比的超短脉冲激光是团簇得以发生“库仑爆炸”的先决条件。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李业军;席晓峰;王雷剑;路建新;张海峰;张骥;汤秀章;;实验研究靶对超热电子行为的影响[J];原子能科学技术;2010年10期
2 李业军;王雷剑;路建新;张骥;张海峰;汤秀章;;激光波长对超热电子产生影响的实验研究[J];原子能科学技术;2008年S1期
3 陈黎明,张杰,梁天骄,李玉同,王龙,江文勉;超短脉冲强激光与固体靶相互作用产生超热电子的能谱研究[J];物理学报;2000年03期
4 祁兰英,蒋小华,李三伟,李朝光,张文海;不同靶材超热电子和非线性过程特性的实验研究[J];原子与分子物理学报;2000年02期
5 张杰,陈黎明,李玉同,滕浩,梁天骄,盛政明,董全力,赵理曾,魏志义,唐孝威;激光偏振态对飞秒激光等离子体中产生的超热电子喷射方向的影响[J];自然科学进展;2003年05期
6 李业军;王雷剑;黄永盛;路建新;张骥;张海峰;汤秀章;;实验研究激光波长对超热电子产生的影响[J];中国原子能科学研究院年报;2007年00期
7 蔡达锋,谷渝秋,郑志坚,杨向东,温天舒,淳于书泰;飞秒激光与等离子体相互作用过程中超热电子能谱的测量[J];强激光与粒子束;2003年06期
8 祁兰英,蒋小华,赵雪薇,李三伟,张文海,李朝光,郑志坚,丁永坤;激光超热电子与受激Raman散射特性的实验观测[J];核聚变与等离子体物理;1998年02期
9 张家泰,许林宝,常铁强;激光靶耦合中受激Raman散射数值模拟研究和对腔靶实验的分析[J];中国核科技报告;1991年00期
10 张钧,古培俊;超热电子的阻止功率及其在慢化过程中引起的轫致谱[J];强激光与粒子束;1994年01期
11 祁兰英,李三伟,郑志坚,梅启庸,张文海;0.53μm激光产生的超热电子的实验观测[J];强激光与粒子束;1995年02期
12 陈正林,张杰;对超热电子诱生的磁场分布的估算[J];物理学报;2001年04期
13 杨进蔚,张炜,曾庆希;HL-1M装置电子回旋加热过程中的超热电子测量[J];核聚变与等离子体物理;2004年01期
14 李业军;路建新;王雷剑;黄永盛;张骥;张海峰;汤秀章;;超短脉冲激光与固体等离子体相互作用实验研究[J];中国原子能科学研究院年报;2007年00期
15 陈正林,张杰;对超热电子诱生的磁场分布的估算[J];物理学报;2000年11期
16 蔡达锋,谷渝秋,郑志坚,周维民,焦春晔,温天舒,淳于书泰;飞秒激光-薄膜靶相互作用中超热电子产额和激光转化效率[J];强激光与粒子束;2005年01期
17 李玉同;远晓辉;徐妙华;郑志远;盛政明;陈民;马燕云;梁文锡;于全芝;张翼;刘峰;王兆华;魏志义;赵卫;张杰;;强激光与等离子体相互作用中沿靶表面发射的高能超热电子[J];物理;2006年09期
18 肖威;林晓辉;;超短脉冲激光辐射固体材料的库仑爆炸烧蚀模型研究[J];机械制造与自动化;2010年02期
19 陈黎明,张杰,李玉同,梁天骄,王龙,魏志义,江文勉;超短脉冲激光与固体靶相互作用产生的超热电子的行为研究[J];中国科学A辑;2001年02期
20 张军,张杰,陈清,彭练矛,苍宇,王怀斌,仲佳勇;利用飞秒激光等离子体产生的超热电子进行衍射实验的可行性研究[J];物理学报;2002年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁天骄;陈黎明;王龙;张杰;张平;魏志毅;唐孝威;;超短脉冲激光与等离子体相互作用中超热电子定向喷射及空间分布测量[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年
2 李业军;王雷剑;路建新;张骥;张海峰;汤秀章;;激光波长对超热电子产生影响的实验研究[A];第五届北京核学会核技术应用学术交流会论文集[C];2008年
3 陶业争;李业军;单玉生;王乃彦;;紫外高强度超短脉冲激光与等离子体相互作用中超热电子的产生[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
4 袁国梁;杨进蔚;宋先瑛;李旭;张轶泼;杨青巍;;HL-2A超热电子辐射测量系统的发展[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年
5 陈宝振;顾永俶;;相对论激光等离子体相互作用产生的超热电子[A];数学·力学·物理学·高新技术研究进展——2002(9)卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第9届学术研讨会论文集[C];2002年
6 陈德鹏;葛哲屹;银燕;邵福球;徐涵;马燕云;卓红斌;田成林;;超强激光与中等密度等离子体相互作用加速质子的研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
7 陈正林;张杰;;对超热电子诱生的磁场分布的估算[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年
8 张家泰;朱森昌;郑春阳;;神光Ⅱ三倍频激光腔靶超热电子-X光转换穿透系数[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
9 马日;任海振;吴成印;杨宏;龚旗煌;;分子原子与飞秒强激光场相互作用——库仑爆炸[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2002年
10 张军;张杰;;超势电子发射方向随激光功率密度变化的研究[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈黎明;超短脉冲激光与物质相互作用中电子行为的研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2000年
2 刘红杰;超强超短脉冲激光与团簇相互作用实验研究[D];中国工程物理研究院;2007年
3 陶业争;高强度超短脉冲激光与固体等离子体相互作用研究[D];中国原子能科学研究院;2001年
4 王桂秋;分子离子和离子团簇在稠密等离子体中能量损失和库仑爆炸的理论研究[D];大连理工大学;2005年
5 谷渝秋;超热电子输运及相关现象研究[D];中国工程物理研究院;2004年
6 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
7 黎遥;超短脉冲激光精密时—频域控制[D];华东师范大学;2010年
8 蔡洪波;超强激光与固体靶相互作用中的能量吸收机制以及10~9高斯准静态磁场的研究[D];中国工程物理研究院;2007年
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 李业军;电子磁谱仪的研制与超热电子温度的测量[D];中国原子能科学研究院;2004年
3 严琪琪;超短脉冲激光与固体靶相互作用的硬X射线能谱研究[D];华中科技大学;2006年
4 宋艳华;超热电子在快点火预压缩靶中能量沉积的数值模拟[D];电子科技大学;2013年
5 尚红波;超短脉冲激光时空特性的仿真研究[D];浙江大学;2011年
6 梁师国;超短脉冲激光信噪比提升与控制技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2012年
7 张中青;阿秒脉冲原子分子光电离中的CEPD效应[D];天津大学;2006年
8 杜华冰;ICF中keV能区X光辐射能量及超热电子能量沉淀区域研究[D];中国工程物理研究院;2013年
9 凌华亮;强激光与高密度中性气体相互作用的数值模拟[D];电子科技大学;2013年
10 刘振红;飞秒激光强场下气体小分子的电离和解离[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 谈洁;东大参与研制“奋进”号所携磁谱仪[N];南京日报;2011年
2 ;超短脉冲激光投入广泛应用[N];科技日报;2002年
3 李杨;“反物质探索计划”延缓[N];中国矿业报;2007年
4 本报记者  朱广菁;丁肇中:中国参加太空反物质探索实验的意义[N];大众科技报;2006年
5 新华社记者 杨骏 林小春 周效政 任海军 记者 姜岩 杨京德;为了“不可能”完成的任务[N];新华每日电讯;2010年
6 记者 李斌 张景勇;人类将再次尝试在太空中寻找反物质[N];新华每日电讯;2001年
7 林晓;夏平畴:磁性人生[N];北京科技报;2004年
8 张可喜;日本科学家发现记忆有“形”[N];中国水利报;2002年
9 新华社记者 吴国清 惠小勇;中国稀土遭遇尴尬[N];新华每日电讯;2001年
10 本报记者 朱广菁;随自由电子激光徜徉宇宙物质深处[N];大众科技报;2009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