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TL653 2005042666 利用X射线激光干涉诊断等离子体电子密度=Experi- mental diagnose of plasma electron density by interferome- try using an X-ray laser as probe[刊,中]／王琛(上海激光等离子体研究所,上海(201800)),王伟…／／物理学报．- 2005,54(1),-202-205 X射线激光探针干涉方法是诊断高温高密度激光等离子体电子密度等信息的重要工具。利用神光Ⅱ装置输出激光驱动的类镍-银X射线激光作为探针,成功地进行了马赫-曾德尔干涉法诊断实验,获得了清晰的包含等离     

单发次测量软X射线多层膜分束镜光学特性实验

用X射线激光作为探针，探测激光等离子体临界面附近的电子密度，对惯性约束聚变(ICF)的研究具有很大的应用价值。2003年11月，在“神光”Ⅱ装置上进行的X射线激光干涉法诊断等离子体电子密度实验研究取得了重大进展：利用类镍-银X射线激光作为探针，采用分束镜分光的马赫-贞德尔干涉仪在国内首次拍摄到清晰的动态干涉图。     

马赫-贞德尔干涉仪的调节

惯性约束聚变一直对临界面附近的稠密等离子体电子密度信息非常感兴趣。利用X射线激光为探针的干涉诊断是目前直接获得稠密等离子体电子密度信息的最好方法。等光程、条纹定域、条纹密度的调节是干涉仪装调需要解决的主要问题。2003年秋，建立了马赫一贞德尔干涉仪在靶室外调节、靶室内的安装以及模拟光干涉条纹的监测系统，很好的解决了以上3方面的问题。     

干涉法诊断由纳秒激光诱导产生的大气等离子体的电子密度

通过改进的马赫-曾德尔干涉仪获得了高质量的Nd:YAG激光诱导大气等离子体干涉条纹图.利用快速傅里叶变换（FFT）分析法恢复了干涉图波面,通过Abel逆变换进行密度反演,重建了不同时刻激光等离子体电子密度的三维分布,并得到了激光等离子体膨胀速度与延迟时间的关系.结果显示,纳秒激光诱导大气击穿形成的等离子体具有等离子体通道结构,等离子体膨胀速度的迅速衰减,对等离子体通道的塌陷起到了促进作用,等离子体形状的离心率在大约48 ns时达到最大值,然后开始向圆形演变. 关键词： 激光等离子体电子密度 干涉测量 Abel逆变换     

激光诱导环氧玻璃钢等离子体电子密度测量（英文）北大核心CSCD

利用马赫曾德尔干涉测量系统采集到等离子体的激光干涉图像。为了提高数据处理的精度,应用了改进的数字式二次曝光傅里叶法从干涉图中获取了初始的缠绕相位,并采用改进的基于掩膜与枝切法的相位解缠算法对缠绕相位进行相位解缠。在对解缠相位做Abel逆变换后,得到了不同延时时刻下激光诱导环氧玻璃钢等离子体电子密度的空间分布。结果显示:测量得到的电子密度主要为1018 cm~(-3)数量级。实验表明,在记录的时间范围内激光等离子体的电子总数变化不大,且电子密度的变化与等离子体体积的变化大致成反比。     

激光诱导环氧玻璃钢等离子体电子密度测量（英文）

利用马赫曾德尔干涉测量系统采集到等离子体的激光干涉图像。为了提高数据处理的精度,应用了改进的数字式二次曝光傅里叶法从干涉图中获取了初始的缠绕相位,并采用改进的基于掩膜与枝切法的相位解缠算法对缠绕相位进行相位解缠。在对解缠相位做Abel逆变换后,得到了不同延时时刻下激光诱导环氧玻璃钢等离子体电子密度的空间分布。结果显示:测量得到的电子密度主要为1018 cm~(-3)数量级。实验表明,在记录的时间范围内激光等离子体的电子总数变化不大,且电子密度的变化与等离子体体积的变化大致成反比。     

延迟双脉冲激光产生大气等离子体的实验研究

利用马赫-曾德尔干涉仪获得了延迟双脉冲激光和三种单脉冲激光产生大气等离子体的时间序列干涉图,得到了等离子体中心区域在不同时刻的电子密度．把延迟双脉冲激光与三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度进行比较的结果显示：第二束光作用后的相同时刻,延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度．对注入相同能量的延迟双脉冲激光与单脉冲激光产生等离子体的电子密度时间变化进行理论分析的结果表明：延迟双脉冲激光的第二束光与等离子体相互作用,使得作用结束时等离子体的电子密度增加得很多,进而造成了第二束光作用后延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于单脉冲激光产生的等离子体电子密度．进一步的分析表明,注入能量相同时延迟双脉冲激光有效延长了等离子体的存在时间．     

软X射线激光探针诊断高$lt;i$gt;Z$lt;/i$gt;材料等离子体

激光辐照靶产生的等离子体电子密度的诊断对于惯性约束聚变、高能量密度物理等相关领域的研究具有重要意义,特别是高Z材料等离子体临界面附近的电子密度分布信息的测量. 利用软X射线激光作为探针是诊断等离子体电子密度分布的一种重要方法,但在诊断激光辐照高Z材料产生的等离子体研究中,遇到了高Z材料等离子体自发辐射过大的问题,难以开展. 为此,针对软X射线激光的特点,发展了多种具体的实验技术. 通过综合利用这些技术,大大的抑制了待测等离子体自发辐射对信号的影响,使得软X射线激光探针诊断高Z材料等离子体成为可能. 作为典型例子,实验诊断了激光辐照金平面靶的等离子体,获得了清晰的实验图像,表明相关的技术是有效和可行的. 关键词： 等离子体诊断 激光探针技术 软X射线激光 Z材料等离子体')" href="#">高Z材料等离子体     

利用软X射线双频光栅剪切干涉技术诊断金等离子体

激光辐照靶产生的等离子体电子密度的诊断对于惯性约束聚变、等离子体物理、高能量密度物理等相关领域的研究具有重要意义,特别是中、高Z材料等离子体临界面附近的电子密度分布信息的测量.采用波长13.9 nm的类镍银软X射线激光作为探针,利用双频光栅剪切干涉技术尝试诊断了激光辐照金平面靶产生的等离子体的电子密度分布.实验获得了清晰的干涉条纹图像,通过对条纹的初步处理,测量到的最高密度达到了约1.4倍临界密度.通过与相关理论程序模拟结果对比,发现实验与模拟存在一定的偏差,为进一步优化模拟程序提供了有益的参考.通过实验,充分表明了软X射线激光双频光栅干涉技术在诊断中、高Z材料临界密度附近区域等离子体方面的实用性.     

软X射线激光探针诊断高Z材料等离子体

激光辐照靶产生的等离子体电子密度的诊断对于惯性约束聚变、高能量密度物理等相关领域的研究具有重要意义,特别是高Z材料等离子体临界面附近的电子密度分布信息的测量.利用软X射线激光作为探针是诊断等离子体电子密度分布的一种重要方法,但在诊断激光辐照高Z材料产生的等离子体研究中,遇到了高Z材料等离子体自发辐射过大的问题,难以开展.为此,针对软X射线激光的特点,发展了多种具体的实验技术.通过综合利用这些技术,大大的抑制了待测等离子体自发辐射对信号的影响,使得软X射线激光探针诊断高Z材料等离子体成为可能.作为典型例子,实验诊断了激光辐照金平面靶的等离子体,获得了清晰的实验图像,表明相关的技术是有效和可行的.     

软X射线激光汤姆逊散射实验尝试

汤姆逊散射是诊断高温稠密等离子体状态参数的重要方法之一, 受到广泛的关注. 但是目前用于进行汤姆逊散射的探针光波长多局限于可见光或紫外光, 能够诊断的区域电子密度远低于驱动激光的临界密度. 相比较而言, 以软X射线激光作为探针, 有希望诊断更高密度区域的等离子体. 利用“神光Ⅱ”高功率激光装置产生的类氖锗软X射线激光作为探针, 开展了软X射线激光汤姆逊散射实验的尝试. 根据散射的条件, 分别进行了非相干散射和相干散射的实验, 但均未能获得明显的散射谱. 理论分析表明, 主要原因可能是实验中作为探针的类氖锗软 X射线激光的聚焦功率密度不够, 通过优化实验条件, 有希望在今后的研究中获得相干汤姆逊散射的结果. 关键词： 等离子体诊断 软X 射线激光 汤姆逊散射     

利用超快电子探针诊断受激拉曼散射静电波的数值模拟

利用二维粒子模拟程序EPOCH验证了超快电子束探针诊断受激拉曼散射产生的静电波的可行性。结果表明,电子束探针穿过静电波电场后会在电子束探针的横向上产生密度调制,密度调制呈周期性分布且沿静电波的传播方向移动,密度调制的波数对应静电波的波数且移动速度对应静电波的相速度,因此特定条件下可用于反推电子的温度、密度等信息。在诊断静电波的过程中,电子束探针的束长必须小于静电波的波长或者诊断设备的曝光时间必须小于静电波的周期。本研究提供了一种新型的直接诊断静电波和电子温度、密度的方法,对于推动受激拉曼散射等激光等离子体不稳定性的实验研究具有重要意义。     

Electron density characterization by use of a broadband x-ray-compatible wave-front sensor

The use of a Hartmann wave-front sensor to accurately measure the line-integrated electron density gradients formed in laser-produced and z-pinch plasma experiments is examined. This wave-front sensor may be used with a soft-x-ray laser as well as with incoherent line emission at multikilovolt x-ray energies. This diagnostic is significantly easier to use than interferometery and moiré deflectometry, both of which have been demonstrated with soft-x-ray lasers. This scheme is experimentally demonstrated in the visible region by use of a Shack-Hartmann wave-front sensor and a liquid-crystal spatial light modulator to simulate a phase profile that could occur when an x-ray probe passes through a plasma. The merits of using a Hartmann sensor include a wide dynamic range, broadband or low-coherence-length light capability, high x-ray efficiency, two-dimensional gradient determination, multiplexing capability, and experimental simplicity. Hartmann sensors could also be utilized for wavelength testing of extreme-ultraviolet lithography components and x-ray phase imaging of biological specimens.     

Valley density profile for highly efficient x-ray lasers with good beam quality

A plasma with a valley density profile at the required electron density for high-gain operation of an x-ray laser could be obtained using a normally incident 300 ps laser pulse followed by a grazing-incident 300 ps laser pulse. Sudden heating of the valley plasma region by another grazing-incident 300 fs laser pulse would then yield a highly efficient x-ray laser beam with a deflecting angle of 2 mrad and a divergence angle of 4 mrad. Saturation operation of the x-ray laser beam at 32.6 nm could be achieved with a total pump energy of less than 100 mJ.     

脉冲射频容性耦合氩等离子体的发射探针诊断

利用工作在浮点模式下的发射探针,对500 Hz脉冲调制的27.12 MHz容性耦合氩气等离子体的空间电位和电子温度的时变特性进行了诊断.等离子体空间电位是通过测量强热状态下的发射探针电位获得的,而电子温度则是由发射探针在冷、热状态下的电位差来估算得到.测量结果表明:脉冲开启时,空间电位会快速上升并在300μs内趋于饱和;当脉冲关断后,空间电位经历了快速下降后趋于稳定的过程.电子温度在脉冲开启时存在过冲并趋于稳定的特征;而在脉冲关断期间,电子温度在300μs内则快速下降到0.45 e V后略有上升.无论在脉冲开启或关断期间,空间电位基本上都随功率和气压的变化存在有线性的依赖关系;而放电功率对脉冲开启期间过冲电子温度与稳态电子温度差异的影响较大.针对空间电位和电子温度在各阶段及不同放电条件下的时变特性,给出了相应的解释.     

某些类氖离子和类镍离子等离子体状态对应关系的研究

利用一维拉格朗日流体动力学程序Med103详细研究了产生类镍Ag,Cd,In,Sn, Sb离子和类氖Fe,Co,Ni,Cu,Zn离子的等离子体状态.通过对电子温度、离子丰度、离子数密度等状态参量的分析比较，得到了这两类等离子体状态之间的对应关系.即类镍银的等离子体状态与类氖铁 的相近，类镍镉的与类氖钴的相近，依次类推.利用这一对应关系可以方便地由类氖机理x射线激光的等离子体状态来对相应元素的类镍x射线激光的等离子体状态进行判断. 关键词： 类氖 类镍 等离子体状态 x射线激光     

Analysis of characteristic X-ray generation induced by laser plasma electrons accelerated by an electric field

The results of experiments devoted to the study of spectral, spatial, and time characteristics of a spectrally bright point x-ray source based on a vacuum diode with a laser-plasma cathode and a titanium needle anode with a photon energy approximately equal to 4.5 keV are presented. The experimental results revealed a considerable difference between the electron emission from laser plasma in a strong electric field and the explosive electron emission and demonstrated the effectiveness of laser plasma as an electron source. The optimization of the laser radiation power density, the accelerating voltage, and the interelectrode spacing made it possible to create a point x-ray source whose spectral brightness exceeds available sources in the class of small-size pulse x-ray instruments (tubes with explosive cathodes). It has been proved experimentally that the maximum contrast of the characteristic lines of the anode material is attained in the case of an optimal choice of accelerating voltage. The x-ray source has the following parameters: (1) spectral brightness of the K-lines of titanium of the order of 10²¹ photons/cm² s sr keV; (2) emitting region size of 250 mm; and (3) laser pulse duration less than 20 ns.     

利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的研究

提出了一种利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的物理方案.利用自相似方法研究了不同脉冲前沿的单飞秒激光辐照钛平板靶产生的类氖钛X射线激光等离子体的特性,得到了电子温度、电子密度和定标长度三者的定标律,讨论了给定输入参数下各定标律曲线的特性.研究表明,利用单个飞秒激光能够实现X射线激光的产生,而且脉冲前沿强度随时间增长平缓的飞秒激光有利于驱动X射线激光.本研究为实验上实现单飞秒激光脉冲驱动X射线激光提供了一种新的方案.     

Laser-hole boring into overdense plasmas measured with soft X-Ray laser probing

A laser self-focused channel formation into overdense plasmas was observed using a soft x-ray laser probe system with a grid image refractometry (GIR) technique. 1.053 &mgr;m laser light with a 100 ps pulse duration was focused onto a preformed plasma at an intensity of 2x10(17) W/cm (2). Cross sections of the channel were obtained which show a 30 &mgr;m diameter in overdense plasmas. The channel width in the overdense region was kept narrow as a result of self-focusing. Conically diverging density ridges were also observed along the channel, indicating a Mach cone created by a shock wave due to the supersonic propagation of the channel front.