Application of multi-pulse optical imaging to measure evolution of laser-produced counter-streaming flows

A counter-streaming flow system is a test-bed to investigate the astrophysical collisionless shock(CS) formation in the laboratory. Electrostatic/electromagnetic instabilities, competitively growing in the system and exciting the CS formation, are sensitive to the flows parameters. One of the most important parameters is the velocity, determining what kind of instability contributes to the shock formation. Here we successfully measure the evolution of the counter-streaming flows within one shot using a multi-pulses imaging diagnostic technique. With the technique, the average velocity of the high-density-part(ne ≥ 8–9 × 10~(19)cm~(-3)) of the flow is directly measured to be of ～ 10~6cm/s between 7 ns and 17 ns.Meanwhile, the average velocity of the low-density-part(ne ≤ 2 × 10~(19)cm~(-3)) can be estimated as ～ 10~7cm/s. The experimental results show that a collisionless shock is formed during the low-density-part of the flow interacting with each other.     

Bow shocks formed by a high-speed laser-driven plasma cloud interacting with a cylinder obstacle

A bow shock is formed in the interaction of a high-speed laser-driven plasma cloud with a cylinder obstacle. Its temporal and spatial structures are observed by shadowgraphy and interferometry. The width of the shock transition region is ～ 50 μm, comparable to the ion–ion collision mean free path, which indicates that collision is dominated in the shock probably. The Mach-number of the ablating plasma cloud is ～ 15 at first, and decreases with time resulting in a changing shock structure. A two-dimension hydrodynamics code, USim, is used to simulate the interaction process. The simulated shocks can well reproduce the observed.     

激光加速高能质子实验研究进展及新加速方案

利用超强激光与等离子体相互作用来加速高能离子是激光等离子体物理及加速器物理领域的研究热点.经过了近20年的发展,激光离子加速已取得丰硕成果,催生了一批新的应用.本文概述了国内外激光离子加速所取得的标志性实验研究进展,围绕高能质子的产生这一关键问题进行了深入的探讨,介绍了近几年来发展的有潜力的新加速方案.     

利用光核反应对激光等离子体中超热电子温度诊断的理论研究

超短超强激光与等离子体相互作用可以产生高能的超热电子, 利用光核反应的方法可以对这部分超热电子的温度进行诊断. 本文通过粒子输运程序(MCNP), 模拟了超热电子通过轫致辐射产生γ 光子, γ 光子再分别与⁶³Cu, ¹⁰⁷Ag, ¹²C等活化材料发生光核反应的物理模型, 并根据核素的活化截面数据, 计算了不同活化片的放射性活度, 得到了¹¹C/⁶²Cu, ¹¹C/¹⁰⁶Ag活度比与电子温度关系曲线, 采用理论模拟的方法实现了激光等离子体产生的超热电子的温度诊断. 关键词： 超热电子 轫致辐射光子 光核反应 MCNP程序     

强激光产生的强磁场及其对弓激波的影响

强激光照射金属线圈后,会在打靶点附近的背景等离子体中诱发冷电子的回流,在金属丝内形成强电流源,从而产生强磁场.本文利用神光II高功率激光器产生的强激光照射金属丝靶,产生了围绕金属丝的环形强磁场.利用B-dot对局域磁感应强度进行了测量,根据测量结果,结合三维模拟程序,反演得到磁场的空间分布.再利用强激光与CH平面靶相互作用产生的超音速等离子体撞击该金属丝,产生了弓激波.通过光学成像手段研究了磁场对冲击波的影响,发现磁场使得弓激波的轮廓变得不明显并且张角变大.同时,通过实验室天体物理定标率,将金属丝表面等离子参数变换到相应的天体参数中,结果证明利用该实验方法可以在实验室中产生类似太阳风的磁化等离子体.     

kHz激光与固体靶相互作用产生的X射线源

利用kHz激光与固体靶相互作用产生了平均流强为1.3×10⁷ photons·sr^-1·s^-1的X射线源, 研究了激光的对比度和能量对激光与固体靶相互作用产生的X射线能谱及K_α 产额的影响, 使用刀边成像技术测量了X射线源的源尺寸, 并进行了初步的成像实验. 实验中观察到对于非相对论级别的激光脉冲, 降低激光的对比度有利于提高K_α 产额, 而使用高对比度高强度激光, 更有利于获得高通量高信噪比X射线源. 关键词： kHz激光 固体靶 X射线     

常温下氙气以及氢氙混合气体形成的团簇的特性研究

利用瑞利散射法可以对团簇的尺寸以及团簇形成的演变过程进行研究, 这种方法非常简单易行且对团簇是非破坏性的. 通过对纯氙气以及氢氙混合气体形成的团簇的瑞利散射进行测量, 研究并分析了瑞利散射强度随时间、初始背压 以及气体混合比例的变化, 由此估算了在不同情况下形成团簇的平均尺寸. 通过获得的氢氙混合气体瑞利散射强度与背压的关系I=(1.5 ×10^-5)P^6.47, 发现了混合气体中氢气对氙团簇形成的促进作用, 并从热力学和分子间作用力的角度进行了理论分析, 得到了氢氙混合气体不易于液化这一新现象, 为实现高背压下更大尺寸团簇的产生提供了可能. 所获得的结果为今后基于氙团簇的X射线产生实验, 以及基于氘氙混合气体的中子产生实验研究提供了良好的实验依据.     

液体薄膜靶在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用

流动的无支撑液体薄膜在各个领域有着广泛应用。超强激光作用在这样的薄膜上，可产生涵盖太赫兹到伽马射线的高亮度次级辐射及高能的离子，并具有高重频、低成本、可连续工作等显著优势。概述了液体薄膜靶的制备和表征方法，阐明了液体薄膜靶相对于传统靶材的特性和优势，并对其在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用做出了总结和展望。