强场物理中超热电子的产生及渡越辐射的实验研究

论文题目: 强场物理中超热电子的产生及渡越辐射的实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 原子与分子物理

作者: 王光昶

导师: 杨向东

关键词: 超短超强激光,等离子体,超热电子,产生,输运,渡越辐射

文献来源: 四川大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文研究了超短超强(US-UI)激光与等离子体相互作用中超热电子的产生、输运和渡越辐射。国内我们首次在100TW相对论激光功率密度的条件下,研究了超短超强激光与等离子体相互作用产生的超热电子渡越辐射(TR),获得一些国内外未见报道的新的物理结果。这些结果不仅对于理解超短超强激光与等离子体相互作用的物理机制有益,而且对惯性约束聚变(ICF)中“快点火”(Fast ignition)方案的物理设计也是非常重要的基础工作之一。激光惯性约束聚变(ICF)的快点火方式自1994年提出以来,因为减小点火能量的要求和放宽了对驱动压缩对称性迅速成为ICF研究的热点之一。但是由于开展时间短,快点火机制中的许多物理过程还需要仔细研究,其中超热电子在稠密等离子体中的输运问题就是一个复杂,但对快点火机制是至关重要的物理问题。论文首先对激光技术的发展以及由此产生的一门崭新的学科—超短超强激光与物质相互作用(或称为强场物理)的研究进展作了简要介绍,其中包括超热电子的产生和输运研究进展、快点火研究进展及渡越辐射的研究进展;阐述了激光等离子体相互作用相关的基本概念和基础理论;比较全面地叙述了渡越辐射的原理和辐射概念以及超短超强激光等离子体相互作用中超热电子渡越辐射的基本理论;介绍了本论文在中国工程物理研究院(CAEP)激光聚变研究中心的实验总体情况;最后,重点介绍我们对超短超强激光与等离子体相互作用中超热电子的产生、输运及渡越辐射的实验研究结果。本论文进行了四个方面的研究:第一,利用渡越辐射对超热电子束特性进行诊断的实验研究,包括渡越辐射实验结果与理论模拟结果的比较;不同种类、

论文目录:

摘要

Abstract

1 引言

1.1 激光等离子体相互作用研究进展

1.1.1 激光技术的发展

1.1.2 超强激光等离子体相互作用的特点和研究进展

1.2 短超强激光等离子体相互作用研究内容和方法

1.3 快点火概念的提出和发展

1.3.1 快点火概念的提出

1.3.2 快点火概念的发展

1.4 超热电子产生和输运研究进展

1.4.1 超热电子产生和输运研究进展

1.4.2 超热电子的实验诊断方法简介

1.5 超短超强激光等离子体相互作用中渡越辐射的研究进展

参考文献

2 激光等离子体相互作用的基本概念和基本理论

2.1 高频波在等离子体中的传播

2.2 相对论电子动力学

2.3 逆轫致吸收

2.4 反常吸收机制

2.5 等离子体中的有质动力

参考文献

3 渡越辐射的原理和概念

3.1 渡越辐射的概念

3.2 渡越辐射产生的理论基础(原理)

3.3 渡越辐射的形成区厚度及效应

3.4 角分布

3.5 渡越辐射的总能量

3.6 辐射的频率分布

3.7 多层介质组成的辐射体的渡越辐射

3.8 渡越辐射的能量分布

参考文献

4 超热电子渡越辐射的基本理论

4.1 引言

4.2 渡越辐射方程

4.3 非相干渡越辐射(ITR)

4.4 相干渡越辐射(CTR)

4.5 结论

参考文献

5 实验装置和诊断系统

5.1 实验总体介绍

5.1.1 靶场系统

5.1.2 激光参数监测系统

5.1.3 诊断系统

5.2 实验设置

5.3 激光焦斑测量系统

5.4 超热电子和渡越辐射测量系统

5.4.1 电子谱仪

5.4.2 热释光探测器

5.4.3 光学多道分析仪(OMA)

5.4.4 条纹相机

参考文献

6 利用渡越辐射对超热电子束特性进行诊断的实验研究

6.1 引言

6.2 超热电子束的非相干与相干渡越辐射的理论模拟结果

6.3 利用渡越辐射对超热电子束特性进行的实验诊断

6.3.1 实验设置

6.3.2 实验结果与讨论

6.4 结论

参考文献

7 超热电子的产生和输运的实验研究

7.1 引言

7.2 超热电子的产生机制

7.3 实验设置

7.4 超热电子实验内容和结果

7.4.1 不同方向超热电子能谱的测量

7.4.2 超热电子注量与靶厚度的关系

7.4.3 激光脉宽对超热电子能量沉积范围的影响

7.5 分析讨论

7.6 结论

参考文献

8 超热电子输运不稳定性的实验研究

8.1 引言

8.2 利用渡越辐射研究超热电子的输运

8.2.1 渡越辐射实验原理

8.2.2 实验设置和方法

8.2.3 实验结果

8.3 分析与讨论

8.4 结论

参考文献

9 强场物理中渡越辐射的实验研究

9.1 引言

9.2 实验设置

9.3 实验结果

9.3.1 渡越辐射光谱测量结果

9.3.2 渡越辐射时间分辨成像测量结果

9.4 分析讨论

9.5 结论

参考文献

10 全文总结

10.1 论文的主要内容及主要结果

10.2 论文的创新点

10.3 可进行的后续研究方向和内容

致谢

博士期间参加的课题及论文发表情况

声明

发布时间: 2006-05-12

参考文献

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