超短脉冲激光与固体等离子体相互作用实验研究

实验研究了超短脉冲激光（744nm/120fs/12mJ）与固体（Cu）等离子体相互作用产生超热电子的能谱与角分布,利用电子磁谱仪与成像板（IP）探测器测量能谱,采用IP在入射平面内测量角分布。在无预脉冲、P极化激光45°斜入射下,采用Maxwellian分布拟合得到的超热电子温度为46keV,超热电子主要沿靶法线方向发射。产生超热电子的主导机制为真空加热,等离子体的电荷分离势约为70keV。     

激光波长对超热电子产生影响的实验研究

实验研究了两种波长超短脉冲激光(744 nm/120 fs/12 mJ、248 nm/420 fs/35 mJ)与固体(Cu)等离子体的相互作用,利用电子磁谱仪与成像板探测器测量了激光入射平面内超热电子的能谱与角分布.在无预脉冲、P极化激光45°斜入射的条件下,采用Maxwellian分布拟合得到的超热电子温度分别为46和19.4 keV,超热电子主要沿靶法线方向发射.产生超热电子的主导机制为真空加热,实验验证了真空吸收定标率Th≈4.11×10-2(Iλ2)1/2.54(keV).等离子体的电荷分离势分别为70和45 keV.     

单光子入射方法测量超快硬X射线能谱

利用单光子入射方法测量了高强度超短脉冲激光 (1 3 0fs,1 0 16 W cm2 ,744nm)与固体等离子体相互作用产生的超快 (ps)硬X射线 (>3 0keV)能量连续谱。采用铅屏蔽、激光脉冲和线性门同步符合技术将HPGeX射线谱仪的本底计数率降低到 1 0 -4 炮 ,满足了单光子计数时的低本底要求。用该谱仪实际测量了激光等离子体产生的超快硬X射线能谱 ,所得结果与理论预期符合。     

超短脉冲激光加速质子束的研究

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。靶参数(材料、厚度、结构形状)对产生高能质子能量、产额、方向性有影     

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。     

强激光与固体靶相互作用所致硬X射线剂量和能谱的实验测量

为了研究强激光与固体靶相互作用产生的电离辐射危害,本文在星光Ⅲ300TW强激光装置上开展了一系列激光打靶实验。实验使用的激光功率密度为5×10~(18)~4×10~(19)W/cm~2,激光脉冲能量为60~153J,靶为直径1mm、厚度1mm的Ta圆柱,本文分别对X射线剂量、X射线能谱和超热电子能谱进行了测量。实验结果表明,测量到的单发最大X射线剂量约为16.8mSv,靠近激光传播方向(0°),距靶50cm处;激光0°方向的X射线剂量随激光功率密度的增加而显著增加,激光90°方向的X射线剂量随激光功率密度的变化相对较小;测量到的X射线能谱可大致用含有两个X射线温度的指数分布函数描述,其中0°方向测量到的X射线温度为0.4~1.15 MeV,90°方向测量到的X射线温度为0.25~0.54 MeV;实测超热电子温度与Wilks定标率符合较好。     

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。     

紫外超短脉冲激光与固体靶相互作用产生超热电子能谱测量

利用电子磁谱仪测量紫外超短脉冲激光与固体等离子体相互作用产生超热电子的能谱,在无预脉冲、激光强度为1017 W/cm2的条件下,紫外(248 nm)超短(440 fs)脉冲激光与固体(Cu)等离子体相互作用产生超热电子的能谱呈双温麦克斯韦分布, 超热电子温度为81 keV,激光吸收的主导机制为真     

电子磁谱仪法测量超热电子温度

利用超热电子磁谱仪测量了紫外超短脉冲激光与固体等离子体相互作用产生超热电子的能谱,在无预脉冲、激光强度为1017 W/cm2 条件下,紫外超短脉冲激光与固体(Cu)等离子体相互作用产生超热电子的能谱呈双温麦克斯韦分布,超热电子温度为81 keV,激光吸收的主导机制为真空吸收。     

用组合叠层CR-39固体径迹探测器测量加速器厚铍靶9Be(d,n)反应中子能谱

采用组合叠层CR-39固体径迹探测器实验方法测量了加速器D（d,n）反应产生的5MeV与2MeV准单能中子能谱。进而测量了入射氘离子能量为3MeV时加速器厚铍靶9Be（d,n）反应的中子能谱,与已有的飞行时间法的测量结果基本相符。在此基础上,用该法又测量了入射氘离子能量为1．5MeV时加速器厚铍靶9Be（d,n）反应的中子能谱,结果符合较低能量氘离子与厚铍靶发生9Be（d,n）的核反应的物理过程。     

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。     

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。     

逆滤波器法在能谱测量中的应用

由于传统测量能谱的方法是采用单道、多道的方法,其有一定的分辨时间,并且无法克服相近脉冲的叠加效应,提出了采用逆滤波器法测量能谱的方法。该方法将探测器系统看作具有某一传递函数的线性系统,对探测器系统的输出进行采样,构造系统的离散逆系统,使采样信号通过逆系统,即可取得原始入射粒子的能量与入射时间。仿真结果表明,采用该方法不仅能准确测量原始入射射线的能量,并能测出其入射时间,克服了传统单道、多道进行能谱测量的一些缺点。     

重复照射增强X射线能量研究

超短脉冲激光辐照固体靶可产生能量从keV到100 MeV的硬X射线,X射线能量与入射激光强度I存在定标关系,当激光强度为10~(14)～10~(18)W/cm~2时,定标率为E∝(Iλ~2)~k,其中:λ为入射激光波长;不同实验条件下不同物理模型给出的k的取值范围为1/3～1。在I≈10~(16)W/cm~2条件下,以往实验测量到的X射线能量在几十keV到几百keV之间。本实验在I≈10~(16)W/cm~2条件下,重复照射同一靶点,可增强X射线能量。     

吸收法在强激光与固体靶所致脉冲X射线能谱测量中的研究进展北大核心CSCD

脉冲X射线能谱测量,对于强激光装置中的物理诊断以及辐射防护具有重要意义。脉冲X射线具有脉冲时间短、注量大、能谱范围宽等特点,常规脉冲测量技术往往受到探测器死时间、堆积效应的限制而无法适用。目前多个国家都建立了强激光装置的研究平台,并开展X射线能谱测量相关研究。本文首先介绍了基于吸收法原理且适用于中低能脉冲X射线的测量方法:Ross Pair法和衰减法。然后针对这两种方法从5个方面(探测器结构、滤片材料、探测介质选择、散射控制以及解谱方法)综述了脉冲X射线吸收谱仪的研究进展,并分析了各自的适用性。目前激光装置中脉冲X射线能谱的测量还面临着能量分辨率不理想、结果不确定度无法量化和被动式能谱测量操作不便等问题。随着激光装置的不断升级,脉冲X射线注量以及打靶频次将不断增加,对探测器的耐辐照性能以及响应速度提出了更高的要求。     

重离子加速器在线测量实验区的屏蔽设计

本文主要介绍了重离子加速器核物理实验在线测量中为降低辐射本底而采用的多层组合屏蔽设计。计算了能量为700MeV 的~(12)C 重离子入射~(56)Fe 厚靶产生的中子产额(0.16n/离子)、能谱和角分布。采用铁(50 cm)、标准混凝土(150 cm)和硼砂层(1 cm)三层组合屏蔽,可在700MeV ~(12)C 重离子以7.5×10~(10)离子/s 流强入射~(56)Fe 厚靶下,把实验区的中子通量密度降低到1n/cm~2·s 左右。     

超短脉冲激光与固体靶相互作用的硬X射线能谱

本实验使用高纯锗探测器，运用单光子法，对超短脉冲激光与固体铜靶相互作用产生的硬X射线能谱进行测量。实验结果表明：在激光强度I≈8×10¹⁶W/cm²的P极化光以45°入射角照射5 mm铜靶、探测立体角为4.5×10^－6的实验条件下，产生的硬X射线的能量主要集中在低于100keV能量范围内，超热电子温度分别为(7.4±0.7)keV和(19.5±1.6)keV。     

β-放射性核^12N的磁矩测量

采用β-NMR方法测量了12N(Iπ=1 ,T1/2=11 ms)的磁矩,实验测量在大阪大学5 MV静电加速器的β-NMR和β-NQR装置上进行。 12N通过10B(3He, n) 12N 核反应产生,采用浓缩度为90%的10B靶,10B真空蒸镀在0.5 mm厚的Ta基体上,靶厚200 靏/cm2。入射3He束能量为3 MeV,以5°入射到靶上。产     

阈活化法测量重离子反应的中子能谱

本文介绍了用~(197)Au、~(32)S、~(27)Al、~(19)F、~(12)C 等阈活化片测量9.5和11.4 MeV/u的~(16)O~(+6)重离子入射厚铜靶产生的次级中子能谱的实验方法和结果。     

脉冲硬X射线能谱软化方法数值分析

基于轫致辐射原理,提出了通过轫致辐射靶优化设计软化脉冲硬X射线能谱的方法。采用MCNP程序模拟了复合薄靶和反射靶的输出参数,分析了复合薄靶中转化靶和电子吸收材料厚度对脉冲硬X射线能谱、转换效率以及透射电子份额的影响;给出了反射靶透射和反射X射线能谱、转换效率的差异及其随电子入射角度的变化规律。根据模拟结果分析了两种方法的可行性,并进行了实验验证,为轫致辐射靶的优化设计提供参考。