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。     

超短激光与薄膜靶作用加速产生质子初步研究

物理学家利用高能粒子加速器进行了多方面的研究，但高能粒子加速器庞大且耗资巨大。随着超短超强激光的发展，现在的激光的功率密度可达到10^22W／cm^2。许多实验室利用不同功率密度的激光与固体靶、薄膜靶及气体等相互作用，进行加速产生高能粒子的研究。其中，利用超短超强激光与薄膜薄相互作用加速产生质子是一重要的研究课题，利用超热电子加速产生超热电子，     

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。     

一种基于概念格属性约简的本体合并方法

提出一种基于概念格属性约简的本体合并方法。该方法先对源本体中的概念进行外延和内涵的分析,以此为形式背景构造概念格。对所构造的概念格进行属性约简,删除本体合并中的冗余信息,约简绝对不必要属性,以最少的信息精确地反映概念格及本体的本质和结构。最后通过实例分析此方法的可行性。     

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。     

Prompt acceleration of a μ+ beam in a toroidal wakefield driven by a shaped steep-rising-front Laguerre–Gaussian laser pulse

Recent experimental data for anomalous magnetic moments strongly indicates the existence of new physics beyond the Standard Model. Energetic μ⁺ bunches are relevant to μ⁺ rare decay, spin rotation, resonance and relaxation (μSR) technology, future muon colliders, and neutrino factories. In this paper, we propose prompt μ⁺ acceleration in a nonlinear toroidal wakefield driven by a shaped steep-rising-front Laguerre–Gaussian (LG) laser pulse. An analytical model is described, which shows that a μ⁺ beam can be focused by an electron cylinder at the centerline of a toroidal bubble and accelerated by the front part of the longitudinal wakefield. A shaped LG laser with a short rise time can push plasma electrons, generating a higher-density electron sheath at the front of the bubble, which can enhance the acceleration field. The acceleration field driven by the shaped steep-rising-front LG laser pulse is about four times greater than that driven by a normal LG laser pulse. Our simulation results show that a 300 MeV μ⁺ bunch can be accelerated to 2 GeV and its transverse size is focused from an initial value of w₀ = 5 μm to w = 2 μm in the toroidal bubble driven by the shaped steep-rising-front LG laser pulse with a normalized amplitude of a = 22.     

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。     

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°。     

用CR-39固体径迹探测器测量激光加速产生的100 keV以下的质子能谱

本文通过实验验证CR-39临界角是其不能探测到100 keV以下质子能谱的原因。并据此改进探测方案,利用CR-39和Thomson谱仪测得超强激光与5 μm厚Al靶作用产生的100 keV以下的质子能谱。探讨了利用单粒子模拟法处理Thomson谱仪的数据,该方法规避了谱仪中磁场边缘场对测量的影响,提高了谱仪测量精度。     

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。