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.     

飞秒激光-固体靶相互作用中渡越辐射的测量

 为了探索超热电子的加热机制，利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪，分别在靶背法线方向测量了光学渡越辐射（OTR）积分成像图案和光谱。实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行，飞秒激光与铜膜靶作用后，靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD或OMA谱仪的狭缝上。测得的积分成像图案呈圆环状，光斑形成区域直径约为225 μm，在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号，该现象表明，超热电子在传输的过程中存在成丝效应，其分布也不均匀。光谱在300～500 nm之间出现一系列非周期锐利尖峰，在400 nm（2ω0）附近出现的尖峰应归因于v×B加热机制产生的超热电子引起的相干渡越辐射（CTR）。     

Self-Injection and Acceleration of Monoenergetic Electron Beams from Laser Wakefield Accelerators in a Highly Relativistic Regime

Self-injection and acceleration of monoenergetic electron beams from laser wakefield accelerators are first investigated in the highly relativistic regime, using 100 TW class, 27 fs laser pulses. Quasi-monoenergetic multi- bunched beams with energies as high as multi-hundredMeV are observed with simultaneous measurements of side-scattering emissions that indicate the formation of self-channelfing and self-injection of electrons into a plasma wake, referred to as a ＇bubble＇. The three-dimensional particle-in-cell simulations confirmed multiple self-injection of electron bunches into the bubble and their beam acceleration with gradient of 1.5 GeV/cm.     

飞秒激光-等离子体相互作用中快电子能量分布

 采用不同量程的电子谱仪与LiF热释光探测器相配合，测量了飞秒激光 等离子体相互作用中产生的快电子能量分布。结果显示快电子能量分布的一致性和多个重要特征与国外同类实验和计算机模拟结果相似。快电子能谱在低能处产生凹陷是由于冷电子的回流产生的；几种加速机制共同作用是能谱在100~350 keV范围内出现平台的原因；快电子的有效温度较好地满足共振吸收的温度定标律是由于反射激光加速与共振吸收机制均是通过朗道阻尼或波破对电子进行加速的。     

X光焦斑测量方法研究

采用组合型诊断技术获取Ｘ光辐射时间、空间、能谱相互关联的３维信息,得到了Ｘ光焦斑随时间和随入射激光能量的变化关系,并观测到膨胀等离子体、探测器阈值、测量能区以及测试方位对Ｘ光焦斑测量带来的影响。     

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.     

利用多项式展开法对软X光点光源透射光栅测量谱解谱

 针对软X光点光源的通过透射衍射光栅获得的测量谱,提出一种新的解谱方法进行解谱。与以往的解谱方法不同,该方法无需选择截止波长。使用该方法对ICF实验中的典型软X光源的透射光栅测量谱进行了解谱,并与以往的解谱方法获得的结果进行比较,取得了满意的结果。     

飞秒激光-薄膜靶相互作用中超热电子产额和激光转化效率

 在激光能量130 mJ（靶面），脉宽60 fs，波长800 nm，对比度1∶10^-6，激光与靶法线成45°夹角，P偏振，靶面激光峰值功率密度约为7.0×10¹⁷ W·cm^-2，无预脉冲的条件下，采用电子谱仪与经γ标准源标定的LiF热释光探测器（TLD）相配合，测量了飞秒激光-薄膜靶相互作用中产生的超热电子能谱。根据所测的能谱，推算出超热电子的产额和激光能量转化为超热电子能量的效率，在靶法线方向分别为1.19×10¹⁰/sr和4.55%/sr，在激光反射方向分别为1.83×10⁹/sr和0.76%/sr。结果显示，不同方向的超热电子产额和激光转化效率有所不同，原因在于激光-等离子体相互作用产生的超热电子构成各向异性的分布。     

激光等离子体时、空、能三维分辨测试系统

介绍了激光等离子体时间、空间、能谱三维分辨测试系统的结构、原理和性能 ,并给出了利用该系统在实验中获得的典型结果 .