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     

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.     

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     

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。     

固体径迹探测器CR39的标定

固体径迹探测器广泛应用于科学和技术方面,CR39是其中使用很频繁的一种塑料探测器。由于电子和伽马光子在CR39中的碰撞截面很小,远小于中子、质子或其他离子的碰撞截面,因此可认为固体径迹探测器CR39对电子和光子不响应,而仅对中子、质子或其他离子响应,这给CR39在实验中的应用带来很大优点。在超短超强脉冲激光与等离子体相互作用的实验中,会产生大量的强伽马射线、热电子或超热电子,而在有些实验如超短超强脉冲激光加速产生高能质子束的研究中,需单独对质子束的通量、角分布、能谱等参数进行详尽的测量。     

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     

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。     

与ICF快点火相关的激光等离子体研究

高强度紫外飞秒激光作为ICF“快点火”的点火驱动器具有独特的优势。第一,紫外光具有更大的临界密度,产生超热电子区域更靠近燃料区,这就简化了所有与把能量输运到燃料区的物理过程;第二,按照超热电子温度Iλ2定标率,在“快点火”要求的强度下（1020w/cm2）,紫外光刚好能够产生可以与燃料区高效率耦合的超热电子温度（1MeV）;此外,紫外光具有更好的可聚焦性,在较低的能量下就可以达到要求的强度。目前,大多数关于紫外飞秒激光与固体靶相互作用的研究集中于吸收机制和软X射线方面,关于硬X射线和超热电子方面的研究非常缺乏。Teubner等利用K-α线谱方法研究了KrF激光在固体靶中的吸收和超热电子产生,Broughto和Fedosjevs等研究了脉冲宽度为1～100ps的KrF激光辐照固体靶产生     

实验研究靶对超热电子行为的影响

研究了靶材料及靶厚度对超热电子产生机制及空间行为的影响。研究结果表明,在激光以45°角入射的条件下,靶材料对超热电子产生机制无明显影响,但靶材厚度对激光吸收效率有很大影响,而超热电子的空间行为并不随靶厚度变化,主要集中在靶前后表面的法线方向发射。     

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。     

Velocity Distributions in High Density Gadolinium Atomic Beam Produced with Axial Electron Beam Gun

The parallel and perpendicular velocity distributions of a gadolinium atomic beam produced with an axial electron beam gun have been measured by a Doppler-shift technique and a Doppler limited absorption spectroscopy, respectively. The atomic density of 10¹⁸~10¹⁹atoms/m³ at a laser irradiated zone was sufficient for the process, such as an atomic vapor laser isotope separation. The atomic beam velocity of 800 m/s was obtained by a free expansion near an evaporation surface. This velocity, however, was 100 m/s slower than that we had measured with a magnetic transverse electron beam gun in a previous experiment. The reasons for the slower velocity in this experiment than that in the previous one are discussed. In keeping with the deposition rate, the parallel translational temperature rapidly decreased to 200 K, while the perpendicular translational temperature gradually increased and approached to the parallel translational temperature. This result suggested that the collisional region where both translational temperatures are equal extended to the laser irradiated zone in high-rate evaporations.     

基于多层吸收法的6 MeV电子能谱重建的研究

电子能谱的测量是电子加速器性能检测的重要环节。本文设计了一种新的测量方法--多层吸收法来对电子能谱进行测量,它是基于在辐照电子加速器上应用最多的射程法,加入Monte-Carlo模拟和迭代算法而重建出入射电子能谱的一种方法。该方法具有操作简便、测量准确、无需复杂设备等优点。本文用该方法对6 MeV加速器的电子能谱进行了测量,得到了较好的结果,且与磁谱仪的测量结果在误差范围内符合得很好,验证了其可行性。     

Synthesis of Diamond-Like Carbon Films Using Hot Filament-Aided Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition

1. IntroductionDiamond-like carbon (DLC) films have receivedconsiderable attention recently because their inher-ent properties such aJs hardness, thermal conductiv-ity and electrical resistance are excellent and closeto those of a diamond. The DLC films have beenprepared by a variety of methods, for instance, radiofrequency (RF) plasma deposition [l], ion beam de-position [2] and electron cyclotron resonance (ECR)chemical vapor deposition [3]. As sllrface wave dis-charges [4] have advanta…     

激光与陡峭密度梯度等离子体相互作用电子加热机制研究

本文利用二维PIC模拟了超短超强激光与陡峭密度梯度等离子体相互作用过程中电子的加热机制。结果表明,在10²³ W/cm²的超短超强激光场与陡峭密度分布的μm级等离子体层相互作用的过程中有质动力加速、大幅度等离子体尾场及共振吸收共同决定了电子束的加速与加热。     

Electron Cyclotron Resonance in a Penning Ion Source

Electron cyclotron resonance was detected in a Penning source by measuring the electron temperature as obtained from the x-ray emission spectrum. The resonance is only present if flat cathodes are used.     

甲醛水溶液的电子束辐射分解

介绍了在电子能量3~5 MeV、最大束流功率约0.8 kW电子加速器直接辐照下,3种不同初始浓度(25、500、11 000 mg/L)甲醛水溶液的辐射分解过程,并用紫外(UV)吸收谱和液相色谱(LC)法分析了辐解样品。结果显示：溶液中剩余甲醛的质量分数随吸收剂量的增大呈指数衰减,其主要辐解产物至少有4种,其中3种为包括甲酸在内的可确认结构的小分子产物,1种为大分子产物。此外还发现添加辐解助剂NaOH后,甲醛水溶液电子束辐解效率提高近2倍。以上结果表明,电子束辐射有望成为辐解各种浓度甲醛水溶液的高效手段。     

High Heat Flux Testing of B4C／Cu and SiC／Cu Functionally Graded Materials Simulated by Laser and Electron Beam

B4C，SiC and C,Cu functionally graded-materials(FGMs) have been developed by plasma spraying and hot pressing.Their high-heat flux properties have been investigated by high energy laser and electron beam for the simulation of plasma disruption process of the future fusion reactors.And a study on eroded products of B4C/Cu FGM under transient thermal load of electon beam was performed.In the experiment SEM and EDS analysis indicated that B4C and SiC were decomposed.Carbon was preferentially evaporated under high thermal load,and a part of Si and Cu were melted,in addition,the splash of melted metal and the particle emission of brittle destruction were also found.Fifferent erosive behaviors of carbon-based materials(CBMs)caused by laser and electron beam were also discussed.