低真空中高能电子束传输特性的MC模拟

基于Geant4蒙特卡罗程序包建立了低真空条件下高能电子束的输运模型,并用该模型详细研究了电子束在低真空条件的传输特性。结果表明,低真空条件下电子束传输特性与高真空下的有较大差异,环境气体对电子束有散射作用,而磁场可有效约束高能电子的传输轨迹,最终轨迹是磁场约束作用与环境气体散射作用竞争的结果。对于确定的磁场分布,电子束能量存在一个最佳范围,从而保证电子束的传输特性。     

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。     

环形电子束在周期永磁场中传输的理论研究

通过对环形电子束中电子的受力分析，得出了在周期永磁场(PPM)中电子束传输的条件和电子束的形状。研究认为可以使用PPM对环形电子束进行传输。     

激光直接驱动内爆中子产额实验诊断

利用激光驱动充 DT燃料的内爆靶丸 ,完成了“神光 ”激光装置首轮内爆出中子实验。通过超快猝灭塑料闪烁探测器测到了直接驱动内爆中子产额。中子产额 10 7～ 10 9,测量误差± 7%～± 10 %。中子产额实验值与理论部提供的计算值 (爆推靶 )在± 2 0 %范围内一致。     

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°。     

强流相对论电子束传输过程中的电荷中和理论

讨论了有外加磁场情况下,强流相对论电子束传输过程中的电荷中和理论,着重讨论了二次电子逃逸时间和外加磁场对空间电荷中和的影响。得知当电子束半径大于2.0 cm 时,在计算空间电荷中和时间时就得考虑二次电子逃逸时间的影响。在一定条件下,外加磁场对空间电荷中和有阻碍作用,对于长漂移室,存在空间电荷中和允许的磁感应强度上限。     

上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)种子激光传输与注入系统

自由电子激光新发展的高增益工作模式(HG;HG,EEHG)具有独特的优势,但需要外种子激光与电子束团相互作用,为满足实验的要求,我们在上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)上建立了新的种子激光传输注入与测量系统,实现了种子激光的有效注入。通过采用光参量放大器(OPA),使得注入激光工作波长大范围可调;通过高精度的光学调节与测量装置,实现种子激光与电子束团的精确同步,精度达到亚皮秒量级,测量结果显示激光对电子束团进行了有效的调制。通过以上技术,在上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)上成功完成了HGHG与EEHG的相关实验。     

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。     

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。     

SFEL束流偏转传输系统的设计

上海宽波段自由激光用户装置正在中国科学院上海原子核研究所ＦＥＬ实验室设计建造。这里介绍了两个典型偏转系统的设计考虑，并讨论了设计结果。     

电子束加速器的各种工业应用在增加

【《日本原子》1988年8月号第8页报道】电子束加速器应用于工业已有近20年时间了,例如它应用于提高导线的抗热性和电缆的绝缘性,以及为泡沫塑料产品改进聚乙烯的熔化指数和调节作为橡胶轮胎组分的生胶强度。最近几年,出现了线性阴极加速器,它在材料改性领域中的应用已经扩大,例如在纸张和胶片的印刷和涂层中的应用。     

辐射驱动燃料离子温度实验诊断

在“神光Ⅱ”激光装置首轮辐射驱动内爆实验中用一套超快猝灭闪烁探测器系统测量了聚变燃料离子温度。分别通过宇宙射线和内爆δ脉冲中子源标定了探测系统的时间响应函数。实验表明：“神光Ⅱ”辐射驱动聚变燃料离子温度约为2～3keV。     

静电分析器的六维相空间传输理论及HI-13超灵敏质谱仪光学设计

本文从平面曲线坐标系的实空间的粒子运动方程出发,推导了在六维循环相空间里静电分析器的传输矩阵。井依此为根据设计了HI-13串列加速器的超灵敏质谱管道。     

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。     

高功率激光驱动核反应研究进展与展望

近年来，随着高功率激光技术的持续进步，目前在实验室已可获得超过10²² W/cm²的激光聚焦强度，且还在不断提升，这为超高强度激光脉冲触发核过程和核应用开辟了可能性。这样的超强脉冲激光与物质发生相互作用时，会出现很多新的物理现象，并且其产生的高温高压高密度的等离子体极端环境以及诱发的核反应次级粒子束等，也为其他基础和应用研究提供了独特的平台。强激光产生的等离子体环境可用来模拟天体核反应的环境，研究电子屏蔽效应等因素带来的低能核反应截面测量中的不确定性因素，这是目前实验室条件下直接研究天体环境中核反应的唯一技术手段。同时，激光驱动等离子体中核反应的研究也与惯性约束聚变中的燃料设计息息相关。与常规环境温度和压力下的物质相比，等离子体环境中的核反应动力学要复杂得多，对于研究天体核反应和惯性约束聚变也至关重要。因此，除加速器和反应堆外，高功率激光器正成为研究核物理的新平台。激光与核物理的结合不仅有利于具有新颖思想和方法的基础科学研究，也有利于广泛的物理应用领域。激光核物理已成为国际上一门新的交叉学科，也是物理学的重要前沿之一。与传统核物理装置相比，超...