Normaski偏振干涉法诊断等离子体电子密度及激光成道的探索

论文摘要

获得干净的聚变能源一直是科学家孜孜追求的理想。激光器问世以后,惯性约束聚变成了实现这一理想的一条重要途径。此外,惯性约束聚变还在多个领域的科学研究方面具有重要的应用,如天体物理、流体力学、物质状态方程、等离子体物理等。 “快点火”概念的提出,从理论上大幅降低了实现聚变所需的驱动激光能量,实现聚变的难点转移到:a)超强超短激光的产生及其与等离子体的相互作用:b)如何实现点火环节的精密配合使得有效的引发靶丸点火。激光成道作为一种可能解决点火难题的方法,受到了研究者的广泛关注。 针对激光成道物理的研究,作者设计了一套诊断方法,对激光成道预等离子体进行了研究,并对激光成道进行了探索。 本论文首先回顾了激光发展的历史,简单介绍了惯性约束聚变,快点火,以及等离子体激光探针诊断方法。 第二章介绍了所建立等离子体电子密度诊断方法。实验发现采用设计的四倍频激光探针时,探针信号强度不够,因此改用二倍频激光探针。设计了Normaski偏振干涉仪,分析解决了实验中的一些具体问题,获得了静态干涉条纹。 第三章介绍了用第二章中建立的方法诊断等离子体电子密度的结果。获得了不同靶材料等离子体的靶面法向电子密度分布,以及铜等离子体电子密度的时间演化。与理论模拟结果进行了比较,发现理论与实验差别很大。还进行了激光成道实验探索,由于激光功率密度太低,实验中没有观察到通道结构。最后对以后的实验提出了一些设想。 第四章介绍了三年中作者参加的X射线激光方面的工作。 第五章是全文的简单总结。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 惯性约束聚变基本概念
• 1.2 快点火能量及增益
• 1.3 激光成道、金锥
• 1.4 等离子体光学探针诊断
• 2 激光探针及Normaski偏振干涉仪设计
• 2.1 激光探针设计
• 2.1.1 光波在非线性介质中的传播
• 2.1.1.1 三波耦合方程
• 2.1.1.2 光混频及光倍频
• 2.1.1.3 相位匹配
• 2.1.2 四倍频晶体的选择
• 2.1.3 晶体光轴的确定
• 2.1.4 晶体安装、调节
• 2.1.5 晶体整体调节
• 2.1.6 倍频、四倍频效率
• 2.2 Normaski偏振干涉仪设计
• 2.2.1 Normaski偏振干涉仪组成
• 2.2.2 Normaski偏振干涉仪条纹产生原理
• 2.2.3 Normaski干涉仪空间分辨率
• 2.2.4 干涉条纹宽度计算
• 2.2.4.1 光束经过Wollaston棱镜后的分束角：
• 2.2.4.2 干涉条纹宽度的计算
• 2.2.5 干涉条纹方向的选择
• 2.2.6 软X光CCD接收像的选择
• 2.2.7 静态干涉条纹
• 3 等离子体电子密度诊断实验结果及激光成道探索
• 3.1 实验方案
• 3.2 等离子体电子密度诊断实验结果及分析
• 3.2.1 等离子体电子密度反演
• 3.2.2 探针激光诊断电子密度范围
• 3.2.3 CH等离子体电子密度分布
• 3.2.4 铜等离子体电子密度分布
• 3.2.5 铜等离子体的时间演化
• 3.2.6 平行靶面方向等离子体电子密度分布
• 3.3 激光成道探索
• 3.4 小结
• 4 X射线激光相关研究
• 4.1 X射线光学元件标定
• 4.2 X射线激光应用演示
• 4.2.1 X射线激光M-Z干涉法实验方案
• 4.2.2 M-Z干涉法诊断CH等离子体的实验结果
• 4.3 水窗波段X射线研究
• 4.3.1 类镍钽X射线激光优化实验的方案
• 4.3.2 类镍钽X射线激光优化实验的结果
• 4.4 瞬态X射线激光研究
• 4.4.1 瞬态X射线激光的基本原理
• 4.4.2 长短脉冲联合驱动实验方案
• 4.4.3 实验结果与简单讨论
• 5 总结
• 致谢
• 参考文献
• 发表文章目录
• 个人简历