激光等离子体的单频及双频加热

本文在导出激光等离子体电子、离子耦合方程的基础上求得了单频加热无穷行列特征矩阵的准确解;又求得了在双频加热情况下各种不稳振荡的阈值与增率,并与单频加热作了比较。     

强激光引起等离子体参量加热的粒子模拟研究

我们利用一维半粒子云网格法作数值模拟、研究了频率略高于等离子体频率(ω₀=1.1ω_v)的强激光电场引起的参量加热。结果表明,离子声衰变不稳定性和振荡双流不稳定性同时被激发,非线性饱和呈现出较为细致的结构,等离子体被强烈加热,饱和后Langmuir湍流谱遵从一个典型的幂规律。     

激光等离子体相互作用的局域振荡电子加热机制

 用2.5维粒子模拟程序模拟了超强激光与等离子体的相互作用过程，发现超强激光可以通过J×B加热机制加速电子并引起电荷分离，从而产生很强的静电场并形成电场势阱，电子在静电场势阱中振荡，被多次加速，使得高速电子被甩出势阱，进而增强电荷分离，然后静电场结构被破坏，静电势能传给电子。在此过程中，电子在此阱中作局域振荡，并且被J×B机制多次加速，激光的能量会有效地传给电子，使电子能量高达10MeV。这是一种新的电子加热机制，称之为局域振荡电子加热机制。     

激光等离子体相互作用的局域振荡电子加热机制

用2.5维粒子模拟程序模拟了超强激光与等离子体的相互作用过程,发现超强激光可以通过J×B加热机制加速电子并引起电荷分离,从而产生很强的静电场并形成电场势阱,电子在静电场势阱中振荡,被多次加速,使得高速电子被甩出势阱,进而增强电荷分离,然后静电场结构被破坏,静电势能传给电子。在此过程中,电子在此阱中作局域振荡,并且被J×B机制多次加速,激光的能量会有效地传给电子,使电子能量高达10MeV。这是一种新的电子加热机制,称之为局域振荡电子加热机制。     

再加热双脉冲激光诱导等离子体的时空演变特性研究

为了研究再加热双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)对信号的增强机制,分别采用单脉冲LIBS和再加热双脉冲LIBS两种方式烧蚀合金钢样品产生等离子体,利用高分辨率的中阶梯光栅光谱仪采集等离子体发射光谱信号,同时用快速成像ICCD相机观测等离子体形态的变化,研究了两种烧蚀方式下等离子体的时空演变特性。通过比较两种烧蚀方式下等离子体产生初期光谱信号和图像的时间演变规律,发现再加热双脉冲LIBS提高了等离子体温度,且当信号采集延时等于再加热双脉冲的脉冲间隔时,等离子体温度的衰减速率发生变化;再加热双脉冲LIBS使等离子体图像强度增加,等离子体的中心区域高度和宽度分别增大了23.5%和15.1%。空间分布的研究结果表明,与单脉冲LIBS相比,当到样品表面的距离大于0.6 mm时,等离子体中的Fe Ⅱ和N Ⅰ谱线强度有较明显的增强,而Fe Ⅰ谱线在空间不同位置处的增强程度都较小,局部区域有减小的现象;再加热双脉冲LIBS使等离子体温度增加了约2 000 K,等离子体中产生了一个较大的高温区域。综合时空演变的实验结果说明再加热双脉冲对光谱信号增强的机制主要是由于第二束激光对第一束激光烧蚀样品产生的等离子体再次激发,使等离子体温度增加,进而引起等离子体辐射强度增加。     

对激光等离子体中X射线的产生与辐射加热研究

利用一维辐射流体力学程序MULTI数值模拟研究了功率为1014Wcm2、脉冲宽度为300ps、波长为0.44μm的强激光辐照平面Au靶时产生X射线的过程,给出了X射线转换效率和能谱分布.通过将靶物质划分为对所产生的X射线光学薄的转化区和光学厚的再发射区,得到了作为黑体辐射热源的最佳靶厚度,并给出了辐射加热靶所产生的等离子体的密度和温度的空间分布. 关键词： 辐射流体力学 激光等离子体 X射线转换 辐射热波     

激光加热碳、金平面靶等离子体膨胀过程

利用软X射线条纹相机与针孔成象装置相结合,测得了碳、金平面靶靶面X射线时、空分辨图象,从而推算出靶面等离子体膨胀平均速度分别为(碳):5.11×10⁷cm/s,(金):6.13×10⁷cm/s。实验用1.06μm的钕玻璃激光轰击靶面,X射线能谱范围为0.1—10keV。测量在激光功率密度≈10¹⁴W/cm²的情况下进行。 关键词：     

ECR等离子体的磁电加热研究

在ECR等离子体装置上进行了磁电加热研究,利用离子灵敏探针(ISP)测量了磁电加热前后离子温度的变化,研究了电极环偏压、磁场强度、气压等参数对磁电加热过程以及加热效率的影响.结果表明:等离子体的整体加热是通过离子在电极环鞘层中的磁电加热及被加热的离子沿径向的输运来完成的.轴心处离子温度随电极环偏压的升高呈非线性增加.磁电加热效率随偏压的增大而增大,在电极环偏压为1000 V时,磁电加热效率为2%-2.5%,ECR等离子体中的离子温度能够提高20 eV以上.磁场强度在磁电加热过程中对离子的限制和加热起到重要作用,当磁场强度在6.3×10^-2-8.7×10^-2T之间变化时,磁电加热的效率随磁场强度的增大而增大.气压在0.02-0.8 Pa范围内,磁电加热的效率随气压的减小而增大. 关键词： ECR等离子体 磁电加热 离子温度     

再加热双脉冲与单脉冲激光诱导Fe等离子体发射光谱实验对比研究

使用单脉冲和再加热双脉冲激光对位于空气中的钢样进行烧蚀激发等离子体,对两种方式产生的光谱进行研究。再加热双脉冲激光诱导击穿光谱采用两束激光,一束烧蚀样品激发等离子体,另外一束激光对产生的等离子进行加热。通过对比发现:采用再加热双脉冲激发样品,增强了发射光谱的信号,增大了等离子体的连续光谱,提高了信号的稳定性,十次测量信号的相对标准偏差从5.0%降低到2.0%。另外,还对影响双脉冲信号增强程度的因素进行了分析,研究了光谱的增强程度随两脉冲间隔和采集延时的变化;激发上能级对光谱增强程度的影响,上能级越高增强程度越大。     

激光产生等离子体的研究

强激光（≈１０＾８－１０＾９Ｗ．ｃｍ＾－＾２）轰击固体靶产生等离子体，用４ｋＶ电势引出，得到最高总束流峰值为４．５ｍＡ，观察到离子最高电荷态为Ｃ＾３＾＋，Ａｌ＾３＾＋，Ｃｕ＾４＾＋，Ｔａ＾５＾＋，Ｐｂ＾４＾＋。另外，还详细研究了激光能数对等离子体的影响及激光等离子体的损失。     

蒸汽羽等离子体对入射激光吸收的研究

继用高速摄影技术对自由振荡钕玻璃激光与Ly12铝靶相互作用产生的蒸汽羽的传播及其特性进行研究之后,又定量研究了它的吸收屏蔽效应。实验表明,在0.7～1.6×10~7W/cm~2的激光功率密度下,其光学厚度最高可达1.2。蒸汽羽等离子体对入射激光的吸收与辐照靶的功率密度成正比,在距靶面3mm处比9mm处吸收强。实验获得了吸收随序列尖峰脉冲时间的变化曲线。     

超强激光场等离子体中电子纵向运动的研究

在数值求解一维Maxwell场方程和流体运动方程的基础上,得到了超强激光场下等离子体中电子纵向运动的行波解,并分析了等离子体静电场对电子纵向运动的影响. 关键词： 等离子体 相对论 电子 超强激光场     

超强激光等离子体中J×B 加热的二维粒子模拟

 用等离子体粒子模拟方法对超强激光等离子体相互作用中的J×B加热机制进行了二维模拟, 简要分析了其加热机制。粒子模拟结果清晰地反映了电子的加热过程和加热特征。     

激光等离子体非平衡X射线发射谱理论研究

在平均离子模型的基础上,发展了一个计算离子组态概率分布的有效方法,称为统计方法.根据激光靶耦合程序模拟给出腔靶等离子体状态条件,研究1.06μm激光金等离子体的非平衡离子组态分布和X射线发射谱特性.得到与实验谱相同的能带范围,并得出在激光等离子体中多电子同时处于激发态的离子组态对X射线发射的贡献不能忽略的结论. 关键词：     

激光靶中的等离子体流实验研究

在星光和神光激光装置上,用空间-时间分辨、能量-时间分辨技术,激光探针光技术以及法拉第电荷收集器,研究了平面金靶、玻璃球靶、黑洞腔靶的激光等离子体膨胀过程以及离子发射速度分布。观察到了球靶的球体与支撑杆之间以及激光未照射区的等离子体喷流结构。获得了金柱腔靶在特定功率密度下的解体时间。     

“四靶串接”类氖锗软X光激光趋向饱和增益的理论研究

介绍了“四靶串接”设计思想,继对接方式之后,又提出了顺接方式来提高X光激光增益,使四靶总长度达到5.6cm。我们研制了程序系列来模拟这一实验,直接给出测点处的X光激光的强度。先用上轮“双靶对接”实验结果检验我们的程序系列,使得23.2nm激光线的结果与实验数据相符合,再用它模拟“四靶串接”实验。在实验之前,对各靶之间距离和角度,以及这些数据对实验结果的敏感程度作了预估,用以指导实验。实验结果证明理论模拟是正确的。23.2nm和23.6nm两条激光线已明显趋于饱和,其小讯号增益长度积GL分别达到18.3和17.6,有效GL分别达到16.4和15.7。X光激光的发散角已减小到3～4mrad,超过美国利弗莫尔实验室(LLNL)已发表的最好结果。     

相对论谐波辐射对激光参数与等离子体参数的依赖特性

分析了相对论谐波辐射对入射激光参数和等离子体参数的依赖特性.结果表明：入射激光强度、脉冲宽度、脉冲形状和等离子体密度等参数对相对论谐波辐射有重要的影响.所得结果为实验提供了参考和依据. 关键词：     

用快波加热燃烧等离子体

在把离子伯恩斯坦波处理成对快阿尔芬波的响应下，导出了点火托卡马克等离子体的离子回旋共振加热的二阶模转换方程。这个二阶方程的数值积分表明，结果与由高阶方程的计算很好地一致。只有在弱阻尼的情况下，α粒子吸收的功率才是重要的。     

激光激发等离子体中的光吸收实验

利用两个激光等离子体相互作用获得离子的吸收光谱的技术已得到很大改善。实验中采用了新的信号检测系统和新的数据处理技术。此实验技术已成功地应用到对瞬态的中等Z离子的吸收谱的测量。获得了BeⅣ、BeⅢ、BeⅡ和BeⅠ离子的1s电子的吸收谱及相关的软X射线范围内的光电离谱。简要地实验得到的碳离子的初步结果。     

激光等离子体探针及应用研究

本文介绍用阴影、纹影相干涉方法确定等离子体折射系数变化的原理。分析了等离子体中的非线性效应和对光探测系统的基本要求。并简要叙述了实验上采用的后向喇曼探测束,给出了等离子体干涉、纹影和阴影的测量结果。