相对论荷电粒子在激光电磁场中康普顿辐射的研究

论文摘要

能源危机的日益加剧使得人类寻求新能源成为必然。随着激光技术的发展，惯性约束核聚变的广阔前景越来越受到各国的重视。1952年，美国为了发展受控核聚变反应堆，制定了雪伍德方案。随后各种规模的激光照射装置被竞相建立起来。对强激光轰击靶丸过程的详细研究不可避免。由于激光强度的不断提高，因此该过程中产生的等离子体要涉及相对论效应是不争的事实。因此，我们有必要研究相对论性等离子体。相对论粒子(电子)的能量的测量也就成为惯性约束核聚变项目中的重要课题。对于等离子体这一特殊介质，有许多种处理方法。等离子体的行为本质上是一种集体效应，需要用统计物理方法来处理，但也可以用近似处理方法来研究。近似方法一般可分为单粒子方法和流体方法两种，在这我们主要介绍单粒子法，它是把等离子体作为独立的粒子系统，根据运动方程来确定单粒子在电磁场中的运动轨道。它的条件首先是完全忽略粒子间的相互作用，其次是不考虑由于带电粒子运动产生的电流对外界电磁场的影响。随着计算机技术的不断发展，人们有可能在复杂的电磁场模式中计算带电粒子的运动轨道，这个复杂的电磁场模式可包含由于带电粒子运动产生的电流对电磁场的影响，因此，第二个条件就显得不很重要，单粒子方法最适合于描述稀薄的等离子体。本文从单粒子法出发，利用李晓卿教授关于荷电粒子自发辐射的理论进行数值分析，得到了如下结果：1、康普顿辐射的相对论粒子运动轨迹2、康普顿辐射的辐射能量

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 描述等离子体的几个基本参数
• 1.2.1 德拜长度
• 1.2.2 等离子体频率
• 1.2.3 等离子体波
• 1.2.4 回旋频率
• 1.3 等离子体物理学的研究方法
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 等离子体介质的色散特性及辐射谱能量
• 2.1 等离子体介质中的电磁场及辐射能
• 2.1.1 等离子体中的麦克斯韦方程组
• 2.1.2 介电张量及空间色散
• 2.1.3 介电张量的性质
• 2.1.4 色散方程和极化矢量
• 2.1.5 等离激元和朗道约定
• 2.2 小结
• 第3章 相对论性荷电粒子在激光场中的康普顿辐射理论
• 3.1 引言
• 3.2 激光与等离子体的部分作用情况
• 3.2.1 激光与固体靶的作用
• 3.2.2 激光的强度与相对论性
• 3.3 VLASOV方程与线性纵波
• 3.3.1 Vlasov方程的导出
• 3.3.2 Vlasov方程求等离子体纵波色散
• 3.4 等离子体中荷电粒子的部分辐射机制
• 3.4.1 切伦柯夫（Cerenkov）辐射
• 3.4.2 荷电粒子的迴旋辐射
• 3.5 相对论性荷电粒子在激光场中的康普顿辐射谱
• 3.5.1 激光电磁场
• 3.5.2 相对论荷电粒子在激光电磁场中的运动
• 3.5.3 荷电粒子流密度的Fourier分量
• 3.5.4 荷电粒子自发辐射能量谱
• 第4章 相对论性荷电粒子在激光场中的康普顿辐射数值计算
• 4.1 龙格—库塔方法的基本思想与操作步骤
• 4.2 MATHEMATICA简介
• 4.3 相对论性荷电粒子康普顿辐射的数值计算
• 第5章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果