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超短超强激光与金属靶作用产生硬X射线照相 总被引:1,自引:1,他引:0
超短超强激光与物质相互作用产生硬X射线的应用之一是X射线照相。利用等离子体国家重点实验室的SILEX-Ⅰ激光器进行了超短超强激光与高Z平面金属厚靶相互作用产生硬X射线作为照相光源的照相实验研究。采用闪烁体+胶片和闪烁体+CCD相机的方式分别接收X射线图像,在靶的侧向和后向得到清晰X射线图像。由于采用的闪烁体厚度和照相几何不同,图像质量和空间分辨率存在明显差别。这种照相技术不仅可以作为激光与固体靶相互作用产生光源研究的基础手段,而且可以作为激光与固体靶相互作用致硬X射线的探测方式。 相似文献
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相干X光,特别是X射线自由电子激光技术的发展提供了一种新的产生超强光场的途径.由于其较高的光子能量、高峰值功率密度与超短的脉冲长度,有望将强场激光物理从可见光波段推进到X光波段.目前,基于X射线的非线性原子分子物理已取得了初步进展,随着X射线光强的提升,相互作用将进入相对论物理、强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)物理等领域,为激光驱动加速与辐射、QED真空、暗物质的产生与探测等带来新的科学发现机会.本文对强场X射线激光在固体中的尾场加速、真空极化、轴子的产生与探测等方面进行介绍,旨在阐明X射线波段强场物理在若干基础前沿与关键应用方面的独特优势,并对未来的发展方向进行展望. 相似文献
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“水窗”附近的X射线激光对于生物全息和成像方面的研究有着独特的优点和价值,因此倍受重视。特别是波长位于“水窗”外沿的4.48nm的类镍钽X射线激光更是进行生物全息研究最合适的工具之一。但是,波长越短的激光,其产生的条件也就越苛刻。一般只有采用非常大规模的激光装置才有可能获得一定强度的输出。对于类镍钽X射线激光来说,20世纪90年代,LLNL利用数千焦耳能量的激光驱动,获得了GL≈8的输出;2002年,在“神光”-Ⅱ激光装置上利用基频、倍频联合驱动的方式,以不足400J的驱动激光,获得了GL≈5.5的好结果。但是要以同样方式获得更好的结果,却受到了器件的限制。 相似文献
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X射线激光具有波长短、脉冲短、亮度高而又具有良好相干性的优点,因此在很多领域有潜在的应用前景。了解X射线激光输出的特性是对X射线激光应用研究的前提,也有必要进行深人的研究。通常情况,都是利用平焦场光栅谱仪来进行X射线激光的探测,测量诸如输出强度、发散角、折射角等参数,并且作为优化驱动条件和输出特性的依据。但是现在这种方法却有很大的局限性:因为它给出的只是在某个方向上、某个局部位置的结果,所以很难获得全面的关于X射线激光输出特性。而利用场图测量的方法, 相似文献
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20世纪70年代,研究人员提出了自由电子激光的概念并建造了远红外自由电子激光器。随后,许多国家都开展了相关的理论研究与实验探索,并于21世纪初建造了X射线波段的自由电子激光器。X射线自由电子激光器是一种基于直线电子加速器的大型科学研究装置,可以产生波长可调的超短超强相干X射线激光脉冲。在过去的十多年中,X射线自由电子激光引起了科学界的广泛关注,各个国家的大力投入和支持使其在很短的时间内取得了迅速的发展,在物理、化学、生命科学、材料科学等领域都发挥了重要的作用。本文将简要介绍X射线自由电子激光的基本原理、发展现状、及其在各学科领域中的应用。 相似文献
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人类在实验室可实现的激光强度极限是强场量子电动力学(QED)的重要问题。在非理想真空条件下,极端超强激光与残留的电子相互作用触发伽马光子辐射与正负电子对产生的QED级联效应,从而显著消耗激光能量,大幅降低可实现的激光峰值强度。考虑到QED级联效应与激光偏振、焦斑尺寸、脉宽长度有着密切的关系,基于囊括QED过程的粒子网格模拟方法(Particle-in-cell, PIC)对上述参数的效应进行分析,同时构建了激光场演化的自洽方程来进行解释,二者结果基本保持一致,获得的强度极限在考虑的参数范围内为1026~1027 W/cm?2。结果表明,同等情形下,圆偏振激光可激发更强的QED级联,使得激光强度上限略低于线偏振。此外,紧聚焦激光由于QED级联发生的时空间尺度更小,从而激光的吸收效应被显著抑制,进而可以实现更强的聚焦强度。对于更长脉宽的激光,由于正负电子对吸收的能量区域更加弥散,使得可实现的激光强度上限阈值有所提升。但对于超短脉宽情形(如单周期),由于QED级联的种子源电子束不能很好地被约束在激光区域,理论分析耗散的激光能量偏高。此外,在高真空度的情形下,残余电子的随机性也会对可实现激光强度产生一定的影响。研究结果可为后续开展极端强场QED实验和数100 PW级超强超短激光装置建设提供指导。 相似文献
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超短脉冲激光在引导闪电中的应用 总被引:1,自引:0,他引:1
超短超强激光可以在大气中引起非线性效应以及产生等离子体,超短超强激光在非线性自聚焦和等离子体散焦的平衡可以使激光在大气中传播很长的距离,从而产生一条较长的低密度的等离子体通道,文章对其形成的原理和利用其引导闪电的可行性进行阐述,说明该通道在外场下可以触发和引导闪电到安全地点,对其机制的深入研究对工业和国防应用具有重要的意义。 相似文献
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超强超短脉冲激光广泛应用于粒子加速以及新型X射线辐射源产生。较长的激光脉冲上升前沿直接影响激光应用效果。等离子体薄膜靶作为新型光学介质开关,可以有效降低超强激光脉冲前沿上升时间,优化激光等离子体相互作用参数。采用一维理论分析和粒子模拟方法研究了等离子体薄膜靶实现超强激光脉冲整形的机制。研究结果表明,薄膜靶通过对激光脉冲的非线性调制,可有效实现脉宽缩短和脉冲陡化;对比单层靶调制结果,选择参数优化的双层靶,可进一步优化脉冲整形效果,获得更短脉宽和更高振幅的激光脉冲;对于峰值振幅高于薄膜靶击穿阈值的超强激光,脉冲上升前沿可得到明显陡化,薄膜靶的击穿是产生这种脉冲整形效果的直接原因。 相似文献
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激光康普顿散射(Laser Campton Scattering, LCS)光源,是一种基于相对论电子束与激光光子相互作用的新型X-ray或Gamma-ray光源。它具有能量高、波长短、脉冲快和峰值亮度高的特性,已成为国际先进光源技术的重要选项之一。本文介绍了激光康普顿散射光源的产生原理、国内外发展现状以及目前国际上运行和在建的激光康普顿散射光源装置,其中重点介绍了上海光源二期正在建设的上海激光电子伽马源(Shanghai Laser Electron Gamma Source, SLEGS)装置,以及在这一光源装置上可以开展的核物理、核天体物理、核废料处理及核医学应用等研究。随着上海软X射线自由电子激光试验装置(Soft X-ray Free Electron Laser, SXFEL)升级为用户装置,以及未来十三五国家重大科技基础设施-硬X射线自由电子装置(Shanghai HIgh repetition rate XFEL aNd Extreme light facility,SHINE)的建设完成,基于直线电子加速器(LINear ACcelator, LINAC)的康普顿散射光源的伽马能量将会达到GeV量级的高能量。超短脉冲、高极化度、高通量的激光康普顿散射光源将迎来新的发展机遇,基于康普顿伽马光源的核物理、天体物理、粒子物理及应用基础研究也必将迈上一个新台阶。 相似文献
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近年来,随着相关领域的发展,尤其是啁啾脉冲放大(Chirped Pulse Amplification.CPA)技术的出现,使得超短脉冲激光的峰值功率的进一步提高,输出功率已能达到百TW或PW以上,聚焦功率密度可达到10^2W/cm^2.CPA技术的基本思路是将非常窄的种子光脉冲在时域上展宽,然后在放大器中充分的提取能量,最后将激光脉冲压缩到接近初始的脉冲宽度.从而获得极高的峰值功率,如图1所示如此超高强度的激光脉冲,可以创造极端的物态条件,用于研究相对论领域的光与物质相互作用,如超快x光激光产生、超高次谐波产生、激光尾波场粒子加速、实验室天体物理学及快点火机制等。随着超短超强脉冲激光装置性能的提高和研究工作的进一步深入,超短超强脉冲激光将会在军事、科技和民用方面呈现广阔的应用前景。 相似文献
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在SILEX-1激光器上,利用光子计数型CCD测量了超短超强激光束与高纯度Mo相互作用而产生的发射谱。实验发现, 在超短超强激光脉冲作用下, Mo等离子体辐射Kα X射线, 这一过程伴随很强的热辐射和轫致辐射。Mo等离子体Kα X射线辐射强度、 热辐射和轫致辐射随激光功率密度增加而增强。Using a Single photon counting CCD, X ray emission spectra of high purity Mo irradiated by ultra short and ultra intense laser pulse was firstly detected. The experiment was carried out with the SILEX 1 laser facility. The experimental results show that, for Mo target, characteristic K shell emission (Kα) is observed in the 0.23—2.32 J energy range in addition to a broadband bremsstrahlung background, and the X ray radiation intensity, thermal radiation and bremsstrahlung increase with enhancementofthe laser power density. 相似文献