激光与金属靶蒸气相互作用的简化物理模型和激光维持爆震波

发展了一个激光与靶蒸气相互作用的简化物理模型,应用这个模型对激光维持爆震波(Laser Supported Detonation Waves,即LSDWs)的点火机理、传播规律作了数值研究并取得了较好的结果。在物理模型中,假定电子和离子组分之间处于非局部热动平衡,采用欧拉坐标中的电子和离子双温流体力学方程组描述金属靶蒸气的运动;采用平衡电离假定,求解Sa-ha方程;激光吸收机理为逆轫制过程;电子和离子之间通过Coulomb碰撞、电子和中性原子之间通过弹性势散射交换能量;分别考虑电子和离子热传导。计算得到的LSD波阈值与实验结果合理地符合,并且LSD波阈值与激光脉宽的关系表现出典型的幂规律I_(TH)∝τ_P~(-1/2)。此外,还得到了一些关于LSD波屏蔽效应的有益结果,在LSD波充分发展的阶段,LSD波阵面的光学厚度可达5～10的量级,这表明LSD波具有很强的屏蔽作用。     

Three-Dimensional PIC-MC Modeling for Relativistic Electron Beam Transport Through Dense Plasma

We have developed a three dimensional （3D） PIC （particle-in-cell）-MC （Monte Carlo） code in order to simulate an electron beam transported into the dense matter based on our previous two dimensional code. The relativistic motion of fast electrons is treated by the particle-in-cell method under the influence of both a self-generated transverse magnetic field and an axial electric field, as well as collisions. The electric field generated by return current is expressed by Ohm＇s law and the magnetic field is calculated from Faraday＇s law. The slowing down of monoenergy electrons in DT plasma is calculated and discussed.     

激光与金属靶蒸汽相互作用的简化物理模型和激光维持爆震波

发展了一个激光与靶蒸汽相互作用的简化物理模型,应用这个模型对激光维持爆震波(Laser Supported Detonation Waves,即LSDWs)的点火机理、传播规律作了数值研究并取得了较好的结果。在物理模型中,假定电子和离子组份之间处于非局部热动平衡,采用欧拉坐标中的电子和离子双温流体力学方程组描述金属靶蒸汽的运动;采用平衡电离假定,求解Saha方程;激光吸收机理为逆韧制过程;电子和离子之间通过Coulomb碰撞、电子和中性原子之间通过弹性势散射交换能量;分别考虑电子和离子热传导。计算得到的LSD波阈值与实验结果合理地符合,并且LSD波阈值与激光脉宽的关系表现出典型的幂规律I_(th)∝τ_p~(-1/2)。此外,还得到了一些关于LSD波屏蔽效应的有益结果,在LSD波充分发展的阶段,LSD波阵面的光学厚度可达5～10的量级,这表明LSD波具有很强的屏蔽作用。     

纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的γ辐射特性

基于神光Ⅱ升级装置,研究了纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的伽马(γ)辐射特征。利用ns束激光与CH薄膜靶相互作用,产生大尺度近临界密度等离子体,然后将ps束激光作用在该等离子体上,产生高能电子,高能电子穿过2 mm厚的Au靶,通过轫致辐射产生γ射线。对不同方向的γ辐射能谱和靶室外的γ辐射剂量分布进行实验测量,发现γ辐射集中在激光前冲方向,具有较小的发散角,而且在该方向上高能段的γ辐射较强。这说明双层靶的设计可以提高ps束激光与等离子体的能量耦合效率,提高高能电子温度,增加高能电子数目,有利于高能段γ辐射在ps束激光的前冲方向集中。另外,在靶室外距离靶点1.25 m处测到的50 keV以上γ辐射的单发次最大剂量为277 μGy。本研究结果对γ辐射的防护和应用具有参考价值。     

激光平面靶耦合中的非平衡辐射研究

研究了激光辐照平面Au靶所产生的等离子体状态及X光的谱特性。结果表明,激光辐照Au靶所产生的X光具有明显的非平衡特征;原子模型对X光的细致谱结构有明显影响。三温模型(假设辐射是平衡谱)给出的等离子体状态、激光吸收效率及激光-X光转换效率与非平衡多群辐射输运模型的计算结果基本一致,这表明三温模型在研究等离子体状态及能量分配等方面是适用的。