电子束放射照相的特性与参数优化

短脉冲强激光产生的电子束具有源尺寸小、脉宽窄、准单能谱等特点, 在放射照相诊断中具有独特作用. 本文通过分析电子在材料中散射并采用蒙特卡罗方法数值模拟, 研究了100 keV到几百MeV能量电子束对有厚度起伏或存在界面的靶的透视, 并与质子、X射线束透视结果比较, 给出了电子束放射照相的特性与参数优化: 基于电子在材料中非弹性散射或能量损失, 选用能量使其射程与靶厚度接近的电子束来诊断靶厚度不均匀性; 基于电子在材料中的弹性散射, 选用射程超过靶厚度的电子束来诊断靶界面.     

双荧光层靶Kα线强度比诊断靶内超热电子温度

 利用双荧光层复合靶产生的Kα特征线强度比诊断了靶内超热电子的温度,即通过实验测量复合靶中两种不同材料荧光层辐射出的Kα特征线强度比,结合ITS3.0程序模拟结果,对超热电子温度进行诊断。将诊断结果与实验中利用电子磁谱仪测量的超热电子温度进行了比较,二者基本一致。结果表明,选取适当的荧光层靶厚,可以利用双荧光层复合靶产生的Kα特征线强度比对靶内的超热电子温度进行诊断。     

菲涅耳波带板应用于聚变靶的高分辨X射线成像分析

在惯性约束核聚变研究中,为了实现1μm高空间分辨keV-X射线成像,文中发展了菲涅耳波带板(FZP)直接成像的分析方法,并通过数值计算研究了FZP的成像特性.针对钛K_α线(光子能量4.51 keV,波长0.275 nm),提出了FZP参数,对制作技术的要求较低.研究了靶尺度的影响.FZP的有效视场使它能够对数毫米大尺度靶实现高分辨成像.还研究了入射光的光谱带宽对成像的影响.FZP的色差有助于单色成像,但是带宽超过限度会导致像的反衬度降低.这些结果表明FZP应用于聚变点火靶的高空间分辨X射线成像的能力,也为应用提出了要求. 关键词： X射线成像 惯性约束核聚变 菲涅耳波带板     

超短超强激光导引及对电子加速的影响

使用粒子模拟程序对30 fs超短超强激光在均匀与抛物型两种密度分布等离子体中的传输, 以及在稳定传输状态下尾场的电子注入与加速形成的电子能谱进行了模拟与分析. 固定入射激光束斑尺寸, 在(0.4-2)×10¹⁹/cm³等离子体密度范围, 对比分析了归一化峰值强度从1-6范围的激光脉冲在上述两种密度分布等离子 体中传输时激光束斑尺寸的演化, 结果表明抛物型分布的等离子体密度通道能够对超短超强脉冲实现良好的导引, 有利于高能电子加速. 对于较高密度情况,即使在均匀等离子体中依靠相对论自聚 焦等机制也可以实现良好的自导引传输,有利于实验简化以及产生更大电量的加速电子.     

5—200范围激光等离子体X射线辐射特性研究

利用带有针孔的透射式光栅光谱仪研究了激光等离子体X射线辐射的原子序数依赖性和激光功率密度对辐射的影响。得到了波长为1.06μm,平均功率密度为5×10~(14)W/cm~2的激光辐照条件下Z=6(C)到Z=79(Au)的不同原子序数激光等离子体X射线发射光谱。点聚焦和线聚焦激光照射方式下Al,Au等离子体X射线发射的对照实验结果表明,激光功率密度对低Z等离子体X射线发射的影响比对高Z的影响更明显。     

Forward acceleration and generation of femtosecond megaelectronvolt electron beams by an ultrafast intense laser pulse

We present a new mechanism of energy gain of electrons accelerated by a laser pulse.It is shown thatwhen the intensity of an ultrafast intense laser pulse decreases rapidly along the direction of propagation,electrons leaving the pulse experience an action of ponderomotivc deceleration at the descending part ofa lower-intensity laser field than acceleration at the ascending part of a high-intensity field, thus gain netenergy from the pulse and move directly forward. By means of such a mechanism, a megaelectronvoltelectron beam with a bunch length shorter than 100 fs could be realized with an ultrafast(≤30 fs),intense (>10~(19)W/cm~2)laser pulse.     

在激光等离子体中产生高电荷态离子的新途径

本文提出一种在激光等离子体中产生高丰度高电荷态离子的新途径，即通过共振光激发和碰撞电离混合过程来实现，模型计算表明，这一混合过程对提高高电荷态离子丰度的有效性，有关实验也证明这一过程的重要作用。     

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。     

以醚胺为模板剂合成含二价金属杂原子的开放骨架磷酸铝化合物M(Ⅱ)-CJ50

在水热体系中, 以2,2'-(乙烯二氧)双(乙胺)为模板剂, 合成了3种含二价金属杂原子的开放骨架磷酸铝化合物M(Ⅱ)-CJ50(|C₆H₁₇N₂O₂| [MAl₃P₄O₁₆], 其中M=Mg, Mn和Fe). 单晶及粉末X射线衍射分析表明, 这3种化合物与以咪唑为模板剂合成的含三价金属杂原子的M(Ⅲ)-CJ50具有相似的骨架拓扑结构. 二者的区别在于: 由于使用了还原性较强的醚胺作模板剂, M(Ⅱ)-CJ50结构中的金属杂原子具有比M(Ⅲ)-CJ50更低的氧化态; M(Ⅱ)-CJ50中的金属杂原子与1个醚胺模板剂分子中的2个醚氧原子形成双齿配位, 而M(Ⅲ)-CJ50中的金属杂原子则与2个咪唑模板剂分别形成单齿配位. 此外, 磁性测试结果表明, 由于金属杂原子的氧化态以及配体模板剂分子的差异, 导致M(Ⅱ)-CJ50中的过渡金属杂原子处于电子高自旋态, 而M(Ⅲ)-CJ50中的杂原子则处于低自旋态.     

菲涅耳波带板X射线成像的快速计算方法

菲涅耳波带板直接成像,应用到激光等离子体或惯性约束聚变靶的X射线成像诊断,可实现μm甚至亚μm的空间分辨能力。在对成像进行数值模拟时,考虑到光源的光谱带宽和几何尺度对成像的影响,要进行菲涅耳-基尔霍夫衍射积分与卷积等数值计算,需占用大量计算机内存并且耗费运行机时。改进了数值计算方法,采用了蒙特卡罗积分法和新的卷积算法。模拟了菲涅耳波带板对大尺度多色X射线源的二维成像,新算法与以往算法相比,可显著减少运算机时,在台式机上实现模拟成像的快速计算。结果表明随着光源尺度增大、光谱带宽增加,像的背景增强,导致反衬度与成像质量下降。