强激光场中电离子电子能量的非Maxwell分布

在强激光场的准静态隧道电离理论模型和准经典阈上电离理论模型的基础上,利用已推导的圆偏振激光场中电离电子能量分布函数,以基于光场感生电离电子碰撞机制的Ni-LiKr-Kr软X射线激光系统为例,从激光与物质相互作用入手,系统地讨论了超短脉冲、超高功率飞秒激光与原子相互作用,导致电离电子能量非Maxwell分布的形成。     

飞秒激光器产生等离子体中电子剩余能量的研究

飞秒激光器的出现，使强场中的电离过程由最初的多光子电离和阈上电离，发展为以隧道电离（Tunneling Ionization,TI)或越过垫垒电离（Over-the-Barrier Ionization,OBI)为主要过程的光场感生电离（Optical-Field-Induced Ionization,OFI)。由于等离子参数对电子温度的可控制性，使基于OFI的X射线激光的等离子体特性在很大范围内具有可控制性。文中主要研究不同激光参数（泵浦激光的偏振特性，泵浦激光的波长，激光强度，电离能等）对等离子体中电子剩余能量的影响。     

X射线激光的新进展

自１９８４年首次实现软Ｘ射线放大以来，已经过去１０多年。在此期间，软Ｘ射线激光取得突出进展。为使软Ｘ射线激光成为实验室工具，对它进行了广泛研究，本文回顾了在多种研究途径中所作的努力和所取得的进展。采用高强度超短激光的光电场感生电离法是很有希望的一种。本文讨论了两种软Ｘ射线激光，它们分别基于光电场感生电离后产生的复合和电子碰撞激发。     

光场感生电离X射线激光

从理论和实验两个方面对近年来被认为很有希望实现台上X射线激光的新的泵浦机制-基于光场感生电离的复合机制和电子碰撞机制所取得的进展作了较为详尽的总结,对进一步开展X射线激光,特别是基于光场感生电离的X射线激光的研究具有一定的参考价值.     

园偏振光场电离电子的剩余能量

以准静态隧道电离理论为基础，推导了园偏振光场电离多电子原子体系的剩余电子能量的计算公式，得出一个有趣的结论，在超短脉冲园偏振光场的作用下，平均剩余电子能量只与电离速率和脉冲包络有关。数值模拟表明，平均剩余电子能量大致随激光能量按一次方规律变化。     

激光偏振参量对电离电子能量的影响

以准静态隧道电离理论为基础 ,计算并讨论了不同激光偏振参量对基于光场感生电离电子碰撞机制的系统的电离电子能量的影响 ,结果表明 ,随着偏振参量值的减小 ,在电离时刻的峰值处 ,电离电子的剩余能量反而变大     

激光初始光场的强度分布特性对远场能量集中度的影响

激光初始光场的强度分布特性在一定条件下将影响其远场能量分布.强度的不均匀分布可能会由于近场热晕导致远场光斑漂移,并可能导致光学器件的变形甚至损坏,从而造成远场能量集中度的下降,而强度的深度调制本身将造成远场能量的发散,导致能量集中度的下降. 初始光场的强度分布特性在空间域可以用强度非平整度因子UE来描述.UE定义为强度起伏均方根值/强度平均值,它相当于振幅调制度m,标志了中心能量向外围的转移份额.随机分布的初始光场强度,UE大于0.6时,光束质量因子随强度起伏空间频率迅速增大,远场光斑迅速发散;UE小于0.3时,强度的非均匀分布对光束质量因子影响很小. 空心束是一种特殊的强度非均匀分布光束,其远场光斑中心强度低于实心束,随遮拦比的增大而减小;空心束中心亮斑半径小于实心束,且随遮拦比增大而越来越小;随遮拦比增大,能量从中心向外环扩散. 在无风情况下,高能激光束强度的不均匀分布导致其近场热晕效应类似偏转棱镜,引起了远场光束的偏转,从而导致远场目标上能量集中度的下降.有风条件将大大缓解远场光束的偏转.(OG14)     

激光椭偏率对类镍氪系统光场感生电离参数的影响

研究了激光椭偏率对基于光场感生电离(OFI)电子碰撞机制类镍氪(NLK)系统电离参数的影响。计算结果表明,激光椭偏率对NLK系统的电离速率、电离电子剩余能、各电荷态相对集居数随时间的变化以及初始电子能量分布等电离参数的影响较大,圆偏振激光场是实现NLK 32.8 nm X射线激光放大的最佳激励光场。理论计算表明,在圆偏振飞秒激光驱动下,实现NLK 32.8 nm X射线激光放大需要的最低激光强度为3.5×1016W/cm2,最高激光强度为1.6×1017W/cm2,实验估计的激光强度可能在5×1017W/cm2以上。     

偏振参数对高能电子运动及辐射特性的影响

为了探究超强激光偏振参数的梯度变化对场内高能电子运动及辐射特性的影响, 首先以电磁学基本方程为基础, 推导并建立了初始动量为0的相对论性单电子加速模型, 其次编写无近似的数值模拟仿真程序进行迭代计算与理论分析, 取得了不同偏振参数的超强激光作用下单电子的运动以及空间辐射可视化数据。结果表明, 随着偏振参数δ由0到1逐渐增大, 电子的运动轨迹由2维平面振荡逐渐过渡为3维螺旋状前进, 绕旋幅度逐渐增大且轨迹投影逐渐趋向于正圆; 电子的功率辐射空间分布也从平面线性逐渐变为3维涡旋状, 由上下针状分叉逐渐变为平滑连接, 总体变化趋势可按形态划分为δ=0, δ∈(0, 0.6], δ∈(0.6, 0.99]以及δ=1共4个阶段。该结果为高能电子辐射研究提供了多视角的理论及数值依据, 对实际应用中精确探测超强激光各项参数是有帮助的。     

基于OFI线偏振光激励等离子体的电子能量分布讨论

在准静态隧道电离理论模型和准经典阈上电离理论模型的基础上 ,建立了一个描述线偏振光场电离电子能量分布的简单模型 ,推导出了既易于理解又相对简单适用的描述线偏振光场的电子能量分布函数解析表达式。数值计算了类硼氮系统的电子能量分布曲线 ,并对计算结果进行了分析。最后与现有实验结果进行比较 ,给出其适用范围。     

欧洲自由电子激光研究进展

介绍了欧洲从事自由电子激光研究的几个重要实验室的概况和研究进展.简要分析了近期欧洲在发展短波长、高输出功率、高效率自由电子激光方面的相关计划和发展情况.     

强场物理中超热电子的产生及输运

在100TW超短脉冲钛宝石激光装置上完成了飞秒激光-固体靶相互作用中超热电子的产生及输运特性的实验研究。获得了超热电子的能谱、产额、注量和总能量。结果表明,随着功率密度的增加,靶前法线方向的超热电子更容易产生;超热电子的注量和总能量随靶厚度的增加而减少。超热电子约80%的能量主要沉积在靶内的前10μm,分析表明,这主要是静电场的影响所致。     

激光等离子体相互作用中的自生磁场和超热电子热输运

应用相对论电磁粒子模拟程序,研究了线性极化强激光入射到无碰撞密度均匀等离子体时被加速的超热电子及电磁不稳定性机制。讨论了电磁不稳定性激发的自生磁场和超热电子热传导特性。 用Spitzer-Harm理论分析了电子热传导中能量的运输情况,观察到由激光的非等方加热引起的电子纵向加热现象。结果表明,不稳定性激发的强电磁场使电子束在1 μm的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。     

高能辐照电子枪的研制

论述了高能辐照电子枪的设计，比较了热阴极和冷阴极的优缺点，实验指出了采用碳纳米管冷阴极的好处；利用电荷密度法求出电子枪的电位分布、计算了电子轨迹和靶面处电流密度分布的均匀性。     

高能电子束曝光技术研究

介绍了将商用透射电镜JEM—2000EX改造为高能电子束曝光系统的研制工作，在现阶段研制工作的基础上进行了曝光实验。结果表明，利用此高能电子束曝光系统可以制备出纳米线条，并且能够制备出具有高深宽比的微细结构，从而为微小器件的加工提供了新的方法。     

兰州高能电子成像实验研究平台进展

兰州高能电子成像实验研究平台是中国科学院近代物理研究所建造的唯一专用于高能电子成像及相关领域的实验研究平台,目前已完成第一阶段基于热阴极微波电子枪电子直线加速器的研制,电子束能量50 MeV,最大宏脉冲束流300 mA,达到了设计指标并通过技术测试.开展了高能电子成像实验,空间分辨4 μm,获得了预期结果.     

电子跳跃结构场发射阴极的电子通过率研究

针对一种基于二次电子发射的跳跃电子阴极三极管结构进行了研究,这种特殊结构可以有效地提高了电子注电流密度。并减小受残余气体离子的对阴极轰击造成的阴极发射跌落。对应用碳纳米管场发射的跳跃电子阴极的三极管结构的电子通过率的研究,提出了的栅网上蒸镀高二次电子发射系数的介质膜的方法,可以有效地解决栅网的截获问题,提高电子通过率。