激光同步辐射光源的辐射条件

激光同步辐射光源是一种新型的X射线光源，它利用高强度激光与相对论电子束发生康普顿散射，从而在电子的运动方向上辐射出X射线．本文在考虑电子的反冲基础上，利用康普顿散射研究了激光同步辐射光源（LSS）辐射光子的精确波长和能量；同时发现，对于背散射情况，只有当种子激光的波长λ1大于电子的物质波波长λm时才能发生LSS辐射；最后给出LSS辐射的极值波长λ2max=h/（m0γv）和极值能量εc2max=βε3.     

反比相关的双曲余弦平方势与相对论电子面沟道辐射的经典描述

在经典力学框架内,描述了带电粒子自发辐射谱分布与最大辐射频率;引入反比相关的双曲余弦平方势,讨论了超相对论电子的面沟道辐射,导出了电子能量E=5.0GeV时,一次谐波的最大辐射能量ε=57MeV,与其他工作比较基本一致.沟道辐射与自由电子激光十分类似,它的方向性极好,大都集中在粒子运动方向、角宽Δθ≈γ^-1/2范围内;且能量高、连续可调,偏振度也很好.指出了利用超晶格沟道辐射与超晶格的多层薄膜结构相互作用,可望把自发的沟道辐射改造为相干辐射,从而得到X激光或γ激光.     

激光-电子康普顿散射物理特性研究

对激光-电子康普顿散射物理特性即能量特性和微分截面角分布进行了仔细的研究.计算结果显示出光子能量和微分截面角分布的简单结构.康普顿散射X射线光源具有散射光子的能量易调节、方向性好等特点.在入射电子束能量很高时,X射线近乎单向出射.光源色散度较大,但实验上可以获得色散（带宽）小的X射线.对于各种波长的激光,在很宽的电子束能量范围（1 MeV—10 GeV）内,散射X射线光子的总截面和前向发射圆锥内（半圆锥角1/γ,其中γ=E/m₀ 关键词： 康普顿散射 能量特性 微分截面 角分布     

自由电子激光的能量转换

根据Ｗｅｉｚｓａｃｋｅｒ－Ｗｉｌｌｉａｍｓ近似，把自由电子激光模拟成相对论性电子与赝光子的碰撞，而光子被散射．按照这个物理模型，研究了电子与光子的能量交换，得到了散射光子能量与碰撞前光子能量之间的关系：ε_p=4γ²ε_p⁽⁰⁾散射光子能量的放大是以电子消耗能量为代价的分析。计算了能量交换的规模，并得出自由电子激光中能量转换效率最大为５０％. 关键词：     

康普顿散射理论计算中的困惑

康普顿根据狭义相对论的质量与能量相关的能量与动量守恒条件 hv+m_0c~2=hv′+mc~2 (1) P=P′+mv (2) 求出康普顿散射波长移动公式 Δλ=h/mc(1-cosθ)=0.0485262sin~2(θ/2(?)) (3) 或写成能量损失公式 ΔE=E/(1+mc~2/E(1-cosθ)) (4) 由动量守恒条件(2)和公式(4),还求出电子反冲角Φ的余切公式 ctgΦ=(1+E/mc~2)tg(θ/2) (5) 近年来已发现康普顿理论与实验结果有一定的误差。而这种误差对于不同的散射材料有不同的数值,因而估计到这可能是来自于分子或原于中的电子本身的动量的影响,导致发现了康普顿散射缺陷。从而提出了修正的新理论,一种新的波长移动公式为 式中P_z为结晶学矢量。 对于康普顿缺陷,R.J.Weiss和M.J.Cooper作了深刻的研究,对于使用能量较低的X射线源(一般是Mo_(K_α)和Mo_(K_β)射线)测量到的康普顿缺陷值约10eV左右,但对于使用能量较高的γ射线,康普顿散     

利用虚光子理论对轴沟道辐射的分析

 考虑电子的反冲的影响，利用虚光子与相对论电子的康普顿散射理论对轴沟道辐射进行了研究。在与电子纵向运动静止的坐标系中，把晶格场等效为虚光子。当虚光子与作沟道运动的电子发生康普顿散射时，虚光子就会转化为实光子辐射出去。根据该理论，得到了含有康普顿波长项的轴沟道辐射的精确波长表达式，其近似式就是经典理论推导的公式；同时得到了单电子轴沟道辐射的光子产额和辐射功率的公式，结果也与经典理论公式一致。     

激光聚变黑腔中等离子体的热流研究

辐射流体采用限流的局域Spitzer-Harm(S-H)电子热流近似,在预估等离子体状态时可能与实验观察存在偏差.利用一维(1D3V)含碰撞的粒子模拟程序,研究了激光聚变黑腔中金等离子体的电子分布函数和电子热流.分析表明,在等离子体的冕区,α=Z(νos/νte)^2>1,电子分布函数表现为超高斯分布(m=3.34),克努森数λe/Le=0.011大于局域S-H理论的临界值2×10^-3.这导致了局域S-H电子热流远大于实际热流.这种实际热流受限现象将导致辐射流体模拟给出的冕区电子温度高于神光实验测量值.而在等离子体的高密度区域,电子分布函数仍表现为超高斯分布(m=2.93),克努森数λe/Le=7.58×10^-4小于局域S-H理论的临界值,限流的局域S-H电子热流具有一定的适用性.但电子热流严重依赖于限流因子,辐射流体模拟需要根据不同位置的光强和电子温度调整的大小.     

高能电子与超强激光束作用产生的阿秒脉冲列

利用非线性汤姆孙散射的理论，从理论和数值模拟上研究了单电子在横向穿越高斯激光束束 腰时所辐射的x射线阿秒脉冲列的性质. 主要分析了电子以初始能量γ₀=1M eV—100M eV横向穿越激光振幅参数为a₀=1—10的高斯光束束腰获得的阿秒辐射脉冲的 时间 和空间性质. 计算表明，辐射呈现脉冲列的形式. 脉冲列的包络宽度取决于激光强度、束腰 的宽度以及入射电子能量. 电子的初始能量比激光强度对电子辐射脉冲的影响更大. 辐射脉 宽、脉冲间隔和脉冲包络宽度都正比于1/γ²₀，辐射功率正比于 γ⁶₀，辐射能 量正比于γ⁴₀. 当改变激光振幅a₀时，辐射功率正比 于a²₀、辐射包络中单 个脉冲脉宽正比于1/a₀、脉冲之间的间隔正比于a₀. 当保持激光强 度不变，而改变光束 束腰半径w₀时，辐射的脉冲数量、包络和辐射能量正比于w₀. 当 激光功率保 持不变时而改变激光强度和束腰半径时，脉冲包络宽度和最大辐射能量都基本不变. 当激光 振幅参数a₀=1，电子初始能量为10MeV时，激光束腰为两个激光波长时，电子 辐 射脉冲包络宽度只有14×10^-3τ₀（τ₀为入 射激光周期），达到几个阿秒的量级. 关键词： 阿秒脉冲 非线性汤姆孙散射 高斯激光光束     

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ射线源(Ⅰ)产生MeV量级γ光子的数值计算

提出在筹建的上海同步辐射装置上建造一条MeV量级γ射线束及应用站,采用μm波长的红外(或远红外)激光与储存环中3.5GeV电子束进行康普顿背散射,从而获得能区为1—25MeV的康普顿背散射γ光子束,该光子束具有高强度、高极化度(线和圆极化)、准单色、方向性好的优点,可以广泛地应用于核物理和核天体物理基础研究及相关的应用研究领域.介绍了康普顿背散射的基本原理,并结合储存环参数给出了光子束性能的数值计算结果.     

康普顿散射实验的研究

一、原理及装置简述波粒二象性是物理学中的一个重要概念,如果说我们对γ射线的波动性已经有所了解的话,那么康普顿散射实验对于确定γ射线的粒子性具有重大的意义。在发生康普顿散射时,一个能量为 E_0的入射光子与物质原子中的核外电子相碰撞,把一部分能量传给电子,使其成为反冲电子;入射光子损     

利用康普顿后向散射产生X光源的研究

 利用高能电子对电磁波的康普顿后向散射可以获得波长短、方向性好的X光辐射,这种具有亮度高、发散角小、光子能量可调等特点的辐射,有很好的应用前景。由于电子对电磁场的散射截面很小,要获得较高强度的辐射,不仅要求很强的电磁场作为散射场,而且要求电子束的亮度高;利用光阴极RF腔注入器及30MeV射频加速器产生的30MeV电子束同Nd:YAG激光光腔中的强光场作用,可以获得较高强度的康普顿后向散射,其波长为0.07~0.14nm,发光本领可以达到2.5×10¹¹光子/s。     

宇宙背景辐射的短波畸变

1987年2月23日,日本名古屋大学和美国加利福尼亚大学伯克利分校组成的合作小组.利用当天从日本发射的试探火箭,对宇宙背景辐射进行了高精确度测量.结果发现宇宙背景辐射在亚毫米波段大大偏离了黑体辐射.这与1981年Herbert Gush和 Mark Halpern报道的结果很相似. 根据大爆炸理论模型,宇宙背景辐射的光子产生于高红移时期.红移公式为1 Z=λ0/λe,其中λ0和λe分别是观测到的和发射的波长.在宇宙的早期,辐射与物质处于热平衡,产生的光子具有黑体辐射谱.到Z<10 6时,各种产生光子以维持热平衡的过程的产生率将变得不足以维持辐射的黑体谱.但是…     

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ射线源——（I）产生MeV量级γ光子的数值计算

提出在筹建的上海同步辐射装置上建造一条MeV量级γ射线束及应用站，采用μm波长的红外（或远红外）激光与储存环中3．5GeV电子束进行康普顿背散射，从而获得能区为1－25MeV的康普顿背散射γ光子束，该光子束具有高强度、高极化度（线和圆极化）、准单色、方向性好的优点，可以广泛地应用于核物理和核天体物理基础研究及相关的应用研究领域。介绍了康普顿背散射的基本原理，并结合储存环参数给出了光子束性能的数值计算结果。     

激光光解NO2产物NO(X2∏)的REMPI离子谱的标识与研究

利用Nd:YAG激光器三倍频、输出波长为＝ 355 nm的激光光解NO2分子,可产生NO分子,将NO分子通过共振增强多光子电离(REMPI resonance enhanced multiphoto ionization)及飞行时间(TOF time of flight)质谱技术,获得振转态分辨的NO( X2∏,υ″J″)离子谱NOγ(0,0),γ(0,1),γ(1,1).通过理论计算 , 可将NO离子带的P、R、Q支线进行标识.NO分子的离子信号强度与UV电离激光能量(λ≈226 nm)之间关系能用二次方曲线很好拟合.它表明NO分子是通过(1+1)双光子吸收而电离.这些结果对NO分子的电离动力学提供了有益的信息.     

Xe~(53+)离子与Xe原子碰撞过程中的辐射电子俘获和辐射退激发光谱的理论研究

基于多组态Dirac-Fock方法和密度矩阵理论,系统地研究了在197 Me V/u的碰撞能量下,Xe~(53+)离子与Xe原子的辐射电子俘获过程(REC)以及电子被俘获到激发态后辐射退激发产生的特征谱线.计算了炮弹Xe~(53+)离子俘获电子到不同壳层np_(1/2,3/2)(n=2—5)的总截面与相应的REC光子能量和角分布,以及由激发组态1snp_(1/2,3/2)(n=2—5)J_f=1向基态1s~2Jd=0辐射退激发的跃迁能量、跃迁概率和特征光子的角分布和线性极化度.计算结果表明,辐射光子具有显著的角各向异性特征.此外,1snp_(3/2)J_f=1→1s~2J_d=0退激发特征光子也显示出很强的线性极化和角各向异性特征,而1snp_(1/2)J_f=1→1s~2J_d=0退激发特征光子的线性极化度趋于零并且角分布也趋于各向同性.     

激光光解NO2产物NO（X^2Ⅱ）的REMPI离子谱的标识与研究

利用Nd．YAG激光器三倍频、输出波长为=355nm的激光光解NO2分子，可产生NO分子．将NO分子通过共振增强多光子电离(REMPI resonance enhanced multiphoto ionization)及飞行时间(TOF time of flight)质谱技术，获得振转态分辨的NO(X^2Ⅱυ″J″)离子谱NOγ(0，0)，7(0，1)，7(1，1)。通过理论计算，可将NO离子带的P、R、Q支线进行标识。NO分子的离子信号强度与UV电离激光能量(λ≈226nm)之间关系能用二次方曲线很好拟合。它表明NO分子是通过(1 1)双光子吸收而电离。这些结果对NO分子的电离动力学提供了有益的信息。     

脉冲γ射线对光纤的辐射效应

介绍了光纤的损耗机制和γ射线对光纤的辐射效应,设计了针对脉冲γ射线作用于光纤而产生辐射感生损耗的实验测量系统。利用平均光子能量为0.3 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率2.03×107Gy.s-1,和平均光子能量为1.0 MeV、脉冲宽度25 ns、剂量率5.32×109Gy.s-1的2种脉冲γ射线分别作用于多模和单模光纤,分别采用波长为405,660,850,1 310和1 550 nm的激光光纤传输系统对辐射感生损耗进行了测量。获得了光纤辐射感生损耗和辐射剂量的关系,并对实验结果进行分析。从实验结果可以看出:在近红外到可见光范围内,脉冲γ射线对光纤作用产生的辐射感生损耗随探测波长减小而增大;在0.1~3.5 Gy剂量范围内,多模光纤辐射感生损耗和辐射剂量呈线性关系。分析辐射对光纤的作用机制和实验结果后得出:光纤基质原子的电子能级对传输光子的共振吸收而造成吸收损耗增加;光纤折射率分布的改变从而导致波导损耗增加。     

利用康普顿散射实现太赫兹皮秒脉冲的分析

 研究了利用微波与电子束团的康普顿散射实现太赫兹的方法、光子产额和辐射功率。推导出了单个电子产生的太赫兹的光子产额和辐射功率表达式,也推导出了电子束团产生的太赫兹的光子总产额和辐射总功率表达式。结果发现：利用微波与电子束团发生康普顿垂直散射,可以产生太赫兹皮秒脉冲;单个电子产生的太赫兹光子产额与微波功率、微波波长成正比,与微波束截面积成反比;单个电子产生的太赫兹辐射功率与微波功率、电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积成反比;电子束团产生的太赫兹光子总产额与微波功率的平方、微波波长的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比;电子束团产生的太赫兹辐射总功率与微波功率的平方、微波波长以及电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比。     

利用光学高速阴影照相,研究激光等离子体相互作用的波长及强度定标律

利用光学高速阴影照相,研究了激光在透明介质中的传播。有如下结果:(1)比较了两种不同激光波长上(λ₁=1.3μm及λ₂=0.44μm),在具有相同吸收激光强度下,所产生的不同冲击波压力。(2)分析了冲击波压力对靶面吸收激光功率的依赖关系。 关键词：     

违反标度定律的一种相变模型

本文准确地求得了一种三维八顶点模型(能量参数满足条件ε₁+ε₂=ε₃+ε₄)的全部临界指数:α=α′=0,β=1/4,δ=7,γ=1/2,γ′=3/2,ν=ν′=1,η=3/2。它们不满足标度定律,其原因是在相变时极化关联的范围发生了收缩(从晶面(1,1,1)和(1,1,1)收缩成晶轴[1,0,1]。