SILEX-1装置上等离子体尾场加速电子初步实验

激光等离子体加速电子机制可以产生准单能的高能电子束, 近年来成为国际上的研究热点. 中国工程物理研究院激光装置已经能够达到286TW的输出功率, 为国内在该领域的研究提供了实验条件. 文章介绍了在SILEX-1装置上开展的激光等离子体加速电子的初步实验, 并对测得结果进行讨论, 为下一步实验的进行提供了准备条件.     

Deuterium cluster jet produced at moderate backing pressures

A deuterium cluster jet produced in the supersonic expansion into vacuum of deuterium gas at liquid nitrogen temperature and moderate backing pressures are studied by Rayleigh scattering techniques. The experimental results show that deuterium clusters can be created at moderate gas backing pressures ranging from 8 to 23 bar, and a maximum average cluster size of 350 atoms per cluster is estimated. The temporal evolution of the cluster jet generated at the backing pressure of 20 bar demonstrates a two-plateau structure. The possible mechanism responsible for this structure is discussed. The former plateau with higher average atom and cluster densities is more suitable for the general laser-cluster interaction experiments.     

圆偏振飞秒激光脉冲与低压氙气体靶相互作用软X射线辐射实验研究

利用平场光栅谱仪,分别在2和3 kPa的低气压下,测量了脉宽35 fs的圆偏振超强超短激光脉冲与5 mm长氙气体靶相互作用产生的波长在5～60 nm范围内的离子谱线.2kPa时最强的跃迁为XeⅧ:4dd105s(2S1/2)-4d95s5p(2P3/2)的17.085 6nm线,3kPa时最强的跃迁为11.343mm的XeⅦ4d105s2(1S0)-4d95s25f(3P1)跃迁.两种气压下,Xe均被电离到XeⅦ,XeⅧ,XeⅨ态.     

双预脉冲驱动X射线激光实验研究

 在“星光-Ⅱ”激光装置上进行了双预脉冲驱动类氖铬X射线激光实验，介绍了实验方法和实验结果，并对结果进行了简短讨论。由于目前“星光”装置输出能量较低，所进行的双预脉冲驱动未能显著提高X射线激光强度，改变预脉冲幅度时X射线激光强度也未有显著变化。利用MED103程序进行了模拟计算，其结果与实验结果一致。     

超薄靶激光质子加速实验研究

在超短超强飞秒SILEX-Ⅰ激光装置上,开展了薄膜靶激光质子加速的实验研究。实验发现激光预脉冲、靶厚度对质子加速有很大的影响。在激光强度3×1018~3×1019W/cm2条件下,采用前表面厚度为3μm铜、后表面镀4μm厚CH靶,质子的最大能量达到3.15 MeV。而对190 nm厚CH膜靶,质子的最大能量为0.54 MeV。初步研究了激光偏振对质子加速的影响,相同激光功率条件下,圆偏振激光加速产生的质子最大能量略低于P偏振打靶。这些结果与靶后鞘层加速机制相一致。     

超强飞秒激光与固体靶产生的超热电子加热机制

 在SILEX-1激光器上测量了超强飞秒激光与Ta靶相互作用产生的出射超热电子能谱及角分布，研究了出射超热电子加热机制。激光脉宽为 30 fs，激光功率密度为8.5×10¹⁸ W/cm²。靶前法线方向超热电子温度为550 keV。从实验结果可知：共振吸收是靶前法线方向超热电子主要加热机制，这与靶前存在大密度标长预等离子体的实验条件吻合。靶厚为6～50 μm时，靶后超热电子沿法线方向出射；靶厚为2 mm时，该发射峰消失。     

超强激光超热电子激发的Kα X射线发射研究

建立了无色散型X射线谱仪. 利用SILEX-I激光装置的超强激光辐照固体物质，分别在靶前、后定量测量了Cu和Mo物质在不同激光功率密度时的X射线谱和Kα光子产额，推导了不同激光强度时的Kα X射线光子转换效率. 实验发现，打靶激光能量越高，靶后出射的Kα产额越高，100μm Mo靶可获得10^-5量级转换效率.     

激光驱动气库靶对铝的准等熵压缩实验研究

利用激光驱动气库材料形成的等离子体射流对材料进行斜波加载, 可以获得高应变率的准等熵压缩. 在神光III 原型高功率激光装置上开展了激光驱动铝材料的准等熵压缩实验, 成像型速度干涉仪VISAR记录到样品自由面连续、光滑的速度历史, 采用反积分法得到60 GPa以上的峰值压强, 加载上升沿约10 ns,应变率可达10⁸ s ^-1, 并且观察到了压缩波在样品后表面的反射效应.     

K_α单光子计数CCD标定北大核心CSCD

对三台单光子计数CCD的能量响应特性和探测效率进行实验标定。采用标准放射源对CCD进行照射,将CCD图像进行统计处理后,得到CCD的能量响应曲线。响应曲线近似为线性,不同的CCD响应曲线斜率明显不同。编写了MATLAB程序对多像素事件进行处理,获得CCD的探测效率曲线。在不同的能点处,CCD的探测效率明显不同,在5.1keV附近探测效率达到最大值。标定结果与XOP软件计算得到的吸收效率理论结果比较一致。该标定结果可用于超强激光打靶产生的Kα荧光光子产额和能谱的定量精确处理。     

激光尾波场中光子加速研究

在SILEX-Ⅰ激光装置上,测量了超短超强激光脉冲与稀薄等离子体相互作用之后的透射谱. 实验中发现,激光尾波场产生的密度扰动导致等离子体折射率随时间空间不断变化,导致光子的加速/减速. 透射谱上主要表现为激光频率谱峰的劈裂和随密度变化的展宽,没有发现与前向受激拉曼散射或自调制不稳定性相联系的边频波. 同时,利用LPIC++无碰撞粒子模拟程序模拟了超短超强激光与稀薄等离子体相互作用后的透射谱,模拟结果也发现了明显的光子加速过程. 关键词： 超短超强激光脉冲 透射谱 光子加速/减速