Chaotic Digital-chain Cryptograph

主要研究了激光参数和靶参数对产生质子能量的影响。为了获得尽可能的质子能量，激光参数如下：尽可能高的激光能量；采用P极化偏振光；预脉冲有一最优长度及最优预脉冲与主脉冲强度比；激光垂直入射；采用基频光。     

预脉冲对超短激光与薄膜靶相互作用加速产生质子的影响

采用波长为744 nm、聚焦功率密度为6×10¹⁶W/cm²的超短激光分别与两种不同厚度的铝薄膜靶相互作用,根据鞘层加速机制在靶后法线方向测量质子束角分布和能谱随靶厚度的变化,研究了预脉冲对质子加速的影响。随着薄膜靶厚度的降低,质子计数迅速增加,但当薄膜靶厚度太薄时,激光预脉冲形成的预等离子体影响了薄膜靶的面型,导致质子横向发散角迅速增加,而薄膜靶面型的破坏减少了激光与等离子体相互作用过程中的电子回流,从而降低了超热电子的产生和鞘层加速电场的维持,影响了质子的加速能谱。因此,超短脉冲激光与薄膜靶相互作用加速产生质子束,应尽量降低预脉冲,不能采用太薄的薄膜靶,以避免预等离子体影响薄膜靶的面型,导致质子的能量降低、发散角增大。     

紫外超短激光驱动铜薄膜靶产生质子的实验研究

在中国原子能科学研究院的放电泵浦的紫外KrF超短脉冲激光放大装置上,开展了紫外超短脉冲激光与铜薄膜靶相互作用加速产生质子束的实验研究。紫外超短脉冲激光输出能量为30 mJ、波长为248 nm、脉冲宽度为500 fs,采用离轴抛物面镜聚焦获得激光聚焦功率密度为1.2×10¹⁷ W/cm²。激光以45°入射5 μm厚的铜薄膜靶,质子最大能量超过300 keV。紫外超短脉冲激光的高对比度和高吸收效率是紫外激光加速的优点。     

高强度紫外激光驱动的质子加速

正超强脉冲激光驱动等离子体加速产生强流脉冲质子束,在高能量密度物理和惯性约束聚变等领域有着重要的研究意义。本文研究了超短脉冲激光加速质子的物理过程,研究了激光强度、激光波长、激光对比度、薄膜靶厚度等对超短脉冲激光驱动薄膜靶加速质子束的影响。研究了紫外超短脉冲激光在质子加速过程中的优势,高对比度的紫外激光有效抑制等离子体对质子加速的影响,波长短,具有高临界密度和更好的激光吸收效率,可产生具有超高密度梯度的高密度等离子体,有利于提高超热电子密度,提高质子加速的束流强度和能量转换效率。P极化激光以45°入射角入     

总能量为40J的“预-主”脉冲激光驱动的波长为32.6nm的类氖―钛离子软X射线激光(英文)

利用脉宽为 650 ps,主脉冲能量仅有 40 J 的驱动激光,演示了类氖―钛离子 J=0→1, 3p→3s 跃迁、波长为 32.6 nm 的软 X 射线激光。所用能量比以前用于低 Z 元素类氖―离子 X 射线激光的驱动能量低约一个量级。为了确定类氖―钛 X 射线激光产生的驱动能阈值,进行了一系列平板钛靶的实验。实验中,靶长采用 1.8 cm,驱动源为“星光”装置输出的波长为 1.05 μm 的激光脉冲,而“预-主”脉冲间隔为 5 ns,当预脉冲能量为主脉冲能量的 1%时,X 射线激光产生的阈值能量为 40 J,当预脉冲能量为主脉冲的 9%时,阈能量则为 110 J。1%和 9%两种预脉冲条件下,波长为 32.6 nm 的类氖―钛 X 射线激光线峰值偏转角均为 5 mrad,而发散角则分别为 4 mrad 和 5 mrad。     

强流脉冲质子束轰击19F靶产生6-7MeV准单能脉冲γ射线初步实验研究

给出了利用PIN半导体探测器和ST401塑料闪烁体配合光电倍增管测量的强流脉冲质子束轰击含^19F核素的靶产生的6—7MeV准单能脉冲γ射线的初步实验结果。理论上计算了质子束轰击C2F4靶产生的准单能脉冲γ射线产额和核反应截面随入射质子能量的变化曲线，提出了采用质子束传输法分离和降低轫致辐射干扰的方法，利用ST401配合光电倍增管和PIN半导体探测器测量了质子传输不同距离后轰击C2F4靶产生的6—7MeV准单能脉冲γ射线谱以及相对于轫致辐射的时间延迟数据，并根据飞行时间确定了束流峰值时刻的质子能量，还通过实验验证了Cu、Cr和不锈钢靶及其中所含的杂质不能产生明显的其它能量的γ射线干扰。     

超热电子能谱测量

采用180电子磁谱仪方法测量了超短(120 fs)红外(744 nm)脉冲激光与固体等离子体相互作用产生的超热电子能谱。激光参数为无预脉冲、45斜入射的P激化光,靶为5 mm的铜,靶表面经机械抛光,靶上功率密度为1016 W/cm2。谱仪设置在入射激光的正反射方向,测量到的能谱采用 Maxwellian(e     

飞秒激光-薄膜靶相互作用中快电子和快质子前向发射的研究

采用飞秒激光与金属薄膜靶相互作用,测量了前向(靶背方向)发射的快电子和快质子.实验显示:快电子主要沿靶背法线附近发射且有较大的发散角,这与PIC模拟的结果一致;快质子发射方向与快电子大体一致,但其发散角远小于快电子.原因在于电子产生和加速在靶前(激光辐照面),在输运中受过密等离子体和靶的散射;而质子来源于靶背的含H污染物,并由靶法线鞘加速机制(TNSA)加速,未受散射地到达探测器.快电子和快质子能谱给出的快电子有效温度和质子最大能量较好地满足定标关系Emax=αTh,其中α≈2.     

超短脉冲激光辐照固体靶产生超热电子研究

实验研究了超短脉冲激光辐照固体靶产生的超热电子温度 ,所用方法是测量超热电子在固体中韧致辐射产生的硬X射线 ( >30keV)能量连续谱。中等强度 ( 1 0 16W /cm2 )、无预脉冲、红外超短脉冲( 74 4nm ,1 30fs,6mJ)、P极化激光 4 5°照射 5mm铜靶 ,产生了能量为 4 0 0keV的X射线信号 ,利用Maxwellian分布拟合能谱得到的超热电子温度为 85keV ,产生高能电子的主导吸收机制为真空加热。     

超短超强激光与不同厚度的铝膜作用加速质子的实验研究

介绍了功率密度4×10¹⁶W/cm²,脉宽120 fs情况下超短超强激光分别与5和2.1 μm薄膜铝靶作用加速质子的实验。采用CR-39固体径迹探测器和Thomson谱仪结合测量得到质子能谱,并对实验结果进行分析。测得的5 μm铝靶的质子最大能量约为140 keV,2.1 μm铝靶的质子最大能量约为170 keV。2.1 μm铝靶的质子产额较5 μm铝靶的高1个量级。     

微通道板在超热电子磁谱仪上的应用

超短脉冲激光与固体靶相互作用产生超热电子,由于激光能量较低(10 mJ),所以产生的超热电     

超短超强激光与薄膜铝靶作用加速产生质子的实验研究

实验研究了功率密度6×1016W/cm2、脉宽120fs的激光与5μm铝靶的相互作用,观测到了高能质子的产生。设计加工了用于测量质子能谱的Thomson质谱仪,用于快质子的测量。测得其能谱和产生的最高质子能量为180keV,同时测得质子发散全角为38°。     

散裂中子靶能量沉积研究

利用SHIELD程序研究了中高能质子入射在长0．6m、直径0．2m的圆柱形铅靶上的第入射质子产生的能量沉积。同时计算了靶材料分别为Be、C、Al、Cu、Pb和贫化铀的每个射质子产生的能量沉积沿轴向分布。计算结果与实验数据符合很好。分别对束流为10mA、能量为1．5Ge质子点入射、散焦入射散理解靶能量沉积引起的靶内功率密度分布进行了研究。     

AB-BNCT中子靶物理设计分析

质子加速器适用于为硼中子俘获治疗提供中子源，其中子源强及能谱较反应堆中子源更具可调性。中子靶物理计算分析是加速器中子源设计的基础，为其提供粒子能量、流强等参数需求分析，并为靶体结构尺寸设计、中子慢化和屏蔽分析等提供前端参数。本文利用MCNPX蒙特卡罗程序，通过对质子打靶的中子产额和能谱、靶体能量沉积、打靶后靶材放射性活度和中子出射空间角分布等进行研究，提出能量2.5 MeV质子轰击100～200 μm锂靶的设计，并用模拟计算数据论证其合理性。该设计中子源在1 mA流强质子轰击下，源强可达9.74×10¹¹ s^-1；拟设计15 mA、2.5 MeV质子束产生的中子源，在治疗过程中靶材放射性活度累积最大值约为1.44×10¹³ Bq。     

质子在氮化镓中产生位移损伤的Geant4模拟

材料受到辐照时产生的位移损伤会导致其微观结构发生变化,从而使其某些使用性能退化,影响其使用效率,减短其使用寿命。利用Geant4模拟了质子在氮化镓中的输运过程,计算了1、10、100、500 MeV能量质子入射氮化镓材料产生的初级撞出原子的种类、能量信息及离位原子数。获得了10 MeV质子产生的位移缺陷分布;计算了4种能量质子入射氮化镓材料产生的非电离能量损失(NIEL);研究了质子产生位移损伤过程的影响要素。研究发现,入射质子能量对其在材料中产生的初级撞出原子的种类、能量、离位原子数等信息有着非常大的影响;单位厚度所沉积NIEL随着入射质子能量的增大而减小;10 MeV质子入射氮化镓所产生的离位原子数随入射深度的增加而增加,但在超出其射程范围以外有一巨大回落;能量并不是影响质子与氮化镓靶材料相互作用的唯一因素。     

靶材料与厚度对超热电子行为的影响

无预脉冲、P极化、10MW／cm2的红外（800nm）激光以45°辐照到靶面上，对于固体（Cu、A1）靶，超热电子的产生主导机制为真空加热，实验数据列于表1。     

加速器驱动次临界系统的中高能质子轰击厚靶中子学实验研究

利用俄罗斯杜布纳联合核子研究所的高能加速器进行加速器驱动次临界系统 (ADS)靶区中子学研究。用 0 .5 33、1 .0、3.7和 7 4GeV质子轰击U(Pb)、Pb和Hg靶的测量结果表明 :U(Pb)和Pb与Hg靶的中子产额比分别为 ( 2 0 1± 0 1 0 )和 ( 1 76± 0 33) ,从获得较强中子的角度看 ,Hg作为ADS靶是不利的 ;沿厚 2 0cm靶的中子产额随入射质子穿透深度增大而下降 ,质子能量越低 ,中子产额下降越快 ,为在较大厚度范围内获得较均匀的中子场 ,质子能量不应低于 1GeV ;不同能量质子产生的次级中子能谱相近 ,但随质子能量提高 ,较高能量中子的比例逐渐增大。     

基于GEANT4模拟分析不同能量质子在CMOS APS中的位移损伤研究

本文针对图像传感器在空间辐射环境中电学性能退化问题,采用蒙特卡罗方法基于互补金属氧化物半导体（CMOS）APS器件建立几何模型,开展不同能量质子与靶原子的相互作用过程研究。通过研究不同能量质子辐照下初级碰撞原子的能谱分布及平均位移损伤能量沉积随质子能量的变化,讨论不同能量质子及空间站轨道质子能谱下在CMOS APS器件中位移损伤的差异。计算结果表明：随着入射质子能量的增大,辐照产生的初级碰撞原子的最大能量及核反应产生的初级碰撞原子（PKA）对位移损伤能量沉积的贡献逐步增加;对于大于1 MeV的质子辐照,CMOS APS器件中位移损伤研究可忽略氧化层的影响;不同能量的质子和CREME96程序中空间站轨道质子能谱下器件中位移损伤能量沉积分布结果显示,35 MeV质子与该空间站轨道质子能谱在器件敏感区中产生的总位移损伤能量沉积相近。该工作对模拟空间站轨道质子辐照下电子器件暗电流增长研究中辐照实验的能量选择,提供了参考依据。     

医用回旋加速器生产正电子核素~(18)F条件分析与优化

分析医用回旋加速器正电子核素18F的照射条件和轰击参数对生产的影响,优化生产条件并给出最佳的轰击参数以期获得高效的生产产额。使用Origin 9.0软件绘制核素18F产量随不同质子束流强度和轰击时间的变化趋势曲线,以蒙特卡罗方法建立回旋加速器质子辐照靶室模型,分析不同质子能量、Havar膜和靶水厚度等对核素18F产量的影响,并给出18F生产最佳的束流强度、轰击时间和质子能量等生产参数。回旋加速器运行期间束流应充分聚焦于照射靶室中心位置,最大化的利用束流以引发足够多的核反应;根据质子束流的能量选择合适的Havar膜和靶水厚度,20 Me V质子束流轰击生产正电子核素18F的靶室系统使用Havar膜总计厚度60μm,靶水厚度3 mm,可获得最佳18F产量。总体而言,18F的产量随束流强度而增大,轰击时间越长18F产量越大,但随着轰击时间的延长增长趋势变缓,轰击时间建议60 min左右。正电子核素18F的生产需要选择合适的Havar膜和靶水厚度(当质子能量为20 Me V时,推荐Havar厚度60μm,靶水厚度3 mm),轰击时间建议60 min左右,开机启动稳定一段时间后再开始照射。     

BEPCII-LINAC试验束次级粒子的模拟分析及质子能谱测量

对BEPCII-LINAC试验束上1.89 GeV脉冲电子轰击铍靶产生的次级粒子进行蒙特卡罗模拟,得到次级粒子的能谱和角度分布谱.Geant4模拟显示混合粒子中质子能量大于35 MeV的通量较大,且质子产额达到3.97×108s-1,同时质子对器件的注量率φp可达6.32×105s-1·cm-2.用试验束41°磁谱仪和...