不同黑腔的X光辐射和散射光特性实验研究

在神光Ⅱ三倍频实验中，设计了多种半腔靶构型，研究不同黑腔构型的X光辐射和散射光特性。采用多种探测设备对多角度辐射温度、软X光谱、M带角分布、X光总量、超热电子、散射光、漏激光和受激拉曼散射（SRS）等物理量进行了综合测量，并比较了不同靶型的相关物理量。     

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

利用一维半粒子模拟程序,对平面靶和腔靶密度标长的受激Ra-man散射(SRS)进行了数值模拟研究。得到了SRS的线性增长和非线性饱和的细致的物理图像,给出了热电子和超热电子的分布函数、热电子和超热电子温度T_e和T_h以及由SRS产生的超热电子的份额。还利用Raman散射谱推断和分析了等离子体次临界区的密度分布。这些理论结果与神光12号激光器上的SRS和超热电子实验结果合理地符合。     

IAPCM-0018 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

利用一维半粒子模拟程序,对平面靶和腔靶密度标长的受激Raman散射(SRS)进行了数值模拟研究。得到了SRS的线性增长和非线性饱和的细致的物理图像,给出了热电子和超热电子的分布函数、热电子和超热电子温度T_e和T_h以及由SRS产生的超热电子的份额。还利用Raman散射谱推断和分析了等离子体次临界区的密度分布。这些理论结果与神 光12号激光器上的SRS和超热电子实验结果合理地符合。     

短波长激光超热电子产生和抑制机理的研究

介绍了在“神光Ⅰ”和“星光Ⅱ”上分别进行的二倍频、三倍频激光照射金盘靶、腔靶、碳氢有机膜平面靶的实验。通过测量硬X光谱推断超热电子特性,结合受激Raman散射光(SRS)和双等离子体衰变(TPD)产生的3/2ω_0谐波的观测,分析各种靶超热电子产生和抑制的机理,并探讨了抑制超热电子的有效途径。     

高功率KrF准分子激光及束靶相互作用研究进展

6束角多路高功率KrF系统经运行考验,对MOPA系统光学元件、激光开关、同步高压脉冲触发系统等影响系统稳定的因素进行了改进。经专家小组检查,实测电子束能量不稳定性小于5％,激光能量稳定性可达到5％～10％（每炮能量重复）。 用此系统的一束激光（30J/23ns）配合上海光机所进行了受激喇曼散射（SRS）实验,脉冲宽度压缩实验效率约为17％,脉宽压缩15倍。此外,在前端进行了受激布里渊散射（SBS）压缩脉宽研究工作。 进行了束靶作用初步实验,包括X射线针孔照像、离子飞行时间测量以及探测器（光电     

TMP结构、材料对冷冻靶温度场的影响

氘氚冰靶的均匀性和表面光滑程度对靶的表现非常重要,高质量的冷冻靶要求靶丸表面最大温差不高于0.1 mK,而影响冷冻靶温度场的因素众多。本文采用计算流体力学软件FLUENT研究了套筒壁厚（0.2、05、0.75、1、1.25、1.5、1.75、2 mm）、材料（AL5052、SS304和高纯铜）以及黑腔结构（单凸环和双凸环）对冷冻靶温度场的影响。计算结果表明:黑腔采用双凸环结构,靶丸表面温差较小;随套筒壁厚的增加,黑腔内气体自然对流强度降低,靶丸表面温度场均匀度提高,靶丸表面温差减小;由于铜具有高的导热系数及比热,选用铜作为套筒材料使得靶丸表面温度更低,温度场更加均匀。将套筒壁厚、材料、黑腔结构综合考虑,发现套筒壁厚为1 mm、材料选用高纯铜、采用黑腔结构双凸环设计时靶丸表面温度场均匀性最好。     

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。     

散射激光对内爆过程影响的初步研究

在间接驱动内爆实验环境下,腔壁的散射激光会部分地照射到靶球上,对靶球的压缩过程有影响。通过一维和二维数值模拟研究,给出散射激光对内爆靶球压缩过程特征物理量的影响,进一步分析了影响的主要因素,估计了影响的严重程度。     

HL-2A激光汤姆逊散射实验方案

简要描述了激光汤姆逊散射测量等离子体电子温度的基本原理,较详细阐述了用于HL-2A装置等离子体电子温度时空分布测量的汤姆逊散射系统(TLSS)的设计构思和发展规划。     

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。     

惯性约束聚变的前景

本文简要地综述惯性约束聚变（ＩＣＦ）的现状，重点在美国的国家点火装置（ＩＮＦ）工程和法国的Ｍｅｇａｊｏｕｌｅ工程，讨论靶性能的一些关键性方面，例如靶囊爆聚的对称必和生及霍尔劳姆的相互作用，至于ＩＣＦ电力生产的长期前景，指出了重离子束驱动器的优点和相应的研究规划，也介绍用拍它瓦、皮秒激光脉冲预压缩燃料的快点火新概念。德国马克斯普朗克量子光学研究所（ＭＰＱ）的激光等离子体小组是欧洲原子能联营给ＩＣＦ保     

冷冻靶的环境热辐射屏蔽技术研究

通过建立三维柱腔冷冻靶计算模型,研究了外界环境辐射对间接驱动冷冻靶靶丸及燃料冰层温度场的影响。考虑柱腔内部激光入射孔（LEH）膜透光率对柱腔内靶丸和冰层温度场分布的影响,利用COMSOL软件对柱腔冷冻靶温度场进行了数值模拟计算。研究结果表明：受外界辐射影响,靶丸表面温度场呈两极热、赤道冷分布;LEH膜透光率越大,靶丸外表面温差和冰层内表面温差越大。当LEH膜透光率小于1%时,冰层内表面最大温差低于0.1 mK,可满足冰层均化和保持的要求。实验中,通过在LEH膜上镀不同厚度的铝层调控其透光率,并选择LEH膜镀铝层厚度为35 nm的冷冻靶开展了氘氘冷冻均化实验。结果表明：当LEH膜上的镀铝层厚度为35 nm时,冰层的保持能力得到大幅提升。从X射线相衬图像可知,冰层的厚度均匀性约为80.2%,粗糙度约为1.65 μm,平均厚度约为50.5 μm。     

用等电子谱线强度比测量KrF激光产生的等离子体电子温度

电子温度是激光等离子体的重要参数之一,其空间.时间分布特性对于惯性约束聚变研究非常重要,因为靶对激光能量的吸收、激光-X光转换、辐射输运以及内爆压缩过程都与电子温度有关。本工作通过原子序数接近的Mg/Al、Na/F、Cl/K、Ti/Cr、Ti/V等双示踪元素的等电子共振线（类He-α,类He-β）的强度比,推出天光一号6束KrF激光（τ=23ns,λ=248nm,激光总束能E=100 J,靶点功率密度P=1×1013W/cm2量级）打上述材料制成的平面靶产生的等离子体电子温度（空间、时间积分）。研究主要内容主要包括:X光平面晶体谱仪的研制;上述双示踪元素混合靶的制备;X-光谱记录,识别及用微密度计判读谱线强度;理论上采用R.W.Lee建立的RATION程序对Ag/Al、Ti/Cr、Ti/V的类He-α等谱线计算出     

低速重离子在热等离子体中电子能量损失的Z1振荡效应

关于离子束和等离子体相互作用的实验和理论结果现已有大量报道【’一幻。这些研究的最重要的结果就是重离子在热等离子体中的能量损失较之在冷物质中有显著增强，而且离子的有效电荷也较在冷物质中大大增加。关于在冷物质中低速重离子电子阻止本领的电荷ZI振荡在实验上和理论上都有明确的结论＊司，而在等离子体中，低速重离子阻止本领随着＆的变化还没有得到较透彻的研究。我们应用量子散射理论具体计算了热等离子体靶对低速重离子的电子阻止本领。应用散射理论，带有电荷为ZI，速度为［）的重离子贯穿热等离子体时的电子阻止本领为（dE…     

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。     

15 TW激光与氮气作用产生稳定电子束的实验研究

利用15 TW激光脉冲,系统研究了基于电离化注入的激光尾波场加速。实验中,研究了等离子体密度、相互作用位置、激光脉宽以及激光能量对电子束的电荷量、发散角、指向性、能量以及产生概率的影响。将约400 mJ、25 fs的激光脉冲聚焦在喷嘴前沿,等离子体密度约9×10¹⁸ cm^-3时,电子的产生概率高达100%,获得了水平（竖直）发散角（6.5±0.5） mrad（（5.3±0.3） mrad）、水平（竖直）指向稳定性±1.2 mrad （±0.7 mrad）、峰值能量（135±8） MeV和电荷量（13.5±2.0） pC（＞50 MeV）的稳定电子束,为其应用奠定了基础。     

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     

用于激光等离子体诊断的探针光工程化改造

探针光系统作为激光等离子体诊断的探针光源,它通过倍频和受激喇曼散射,将波长为1054nm、脉宽约为1ns激光转换成波长为308nm、脉宽小于60ps、能量大于1mJ的紫外光。通过预研研究和工程化改造,结果表明:探针光系统输出能量大于1mJ、脉宽小于30ps、均匀性较好、运行成功率大于90%,达到了研制标的,可满足激光等离子体诊断的要求。     

辐射条件下球腔冷冻靶温度场分布数值研究

惯性约束聚变冷冻靶系统中,为成功实现靶丸点火,冰层厚度均匀性需达到99%,表面粗糙度的均方根要小于1 μm。控制靶丸表面最大温差小于0.1 mK能满足以上点火要求。为研究辐射对惯性约束聚变间接驱动靶丸的温度场影响,建立了三维对称球腔冷冻靶系统的计算模型。考虑球腔内部激光入射口封口膜吸收率以及外部辐射温度对球腔内部温度场分布的影响,利用FLUENT软件对球腔冷冻靶温度场进行了数值模拟计算。研究表明：球腔由于自身具有的球对称几何结构,其内部的温度场分布更加均匀;受外界辐射影响,有窗侧靶丸表面温度较无窗侧温度高;辐射温度越高,靶丸表面的绝对温度越高,虽然靶丸表面的温差变化基本可忽略,但要防止由于外界辐射温度过高而导致的DT冰层均匀性恶化,应选用多层屏蔽罩结构降低辐射的影响;激光入射口封口膜吸收率大于0.2时,靶丸表面温差显著增大。