激光直接驱动内爆DT燃料面密度诊断

在神光Ⅱ基频光直接驱动内爆实验中,利用CR39径迹探测器测量了DT靶丸释放出的14MeV中子弹性散射后逃逸出燃料的反冲D核和反冲T核的数量,实现了激光聚变实验中燃料面密度〈ρR〉的诊断.测量结果表明,靶面激光照射均匀度对压缩状态具有一定程度的影响,爆推靶〈ρR〉低于烧蚀靶〈ρR〉一个量级左右,表明烧蚀靶压缩情况比爆推靶好,超热电子预热严重影响压缩 关键词： 惯性约束聚变 等离子体诊断 燃料面密度 CR39     

激光聚变内爆D3He质子源的在线诊断系统

提出了一种基于混合像素探测器作为记录介质的用于激光聚变内爆D3He质子源能谱和产额测量的在线磁谱仪诊断系统。通过对探测器上特征团簇数目和能量的识别,结合诊断系统排布,可以快速获取激光聚变反应产生的D3He质子源的能谱和产额。在神光装置上对该诊断系统进行了测试。实验使用31束纳秒激光聚焦到靶丸上驱动聚变反应。靶丸内充有原子比1∶1的D₂和3He的混合气体。在线磁谱仪诊断系统测量到了中心能量在14.6 MeV、半高全宽为2.1 MeV、产额约(2.3±0.13)×109的初级D3He质子能谱。该系统的建立可以实时给出D3He质子源能谱和产额信息,从而更加及时地指导实验的开展。     

用于ICF内爆诊断的质子成像磁透镜理论设计

根据加速器束流输运线设计的比例定律,设计了适用于ICF内爆DD反应产生的3.6 MeV准单能质子束成像的磁透镜系统。通过公式推导以及束流动力学追踪模拟,获得了类似于几何光学成像中的物像关系,并使用三维粒子追踪模拟验证了磁透镜成像的物像关系。物像关系的满足,使得可以对磁透镜系统进行封装,然后根据物像关系, 选择不同的物距以及相应的相距, 就可以对物体成不同大小的像。     

用20—1020 keV单能质子刻度CR-39固体核径迹探测器

用北京师范大学2×1.7MV串列加速器和400 kV高压倍加器产生的20—1020 keV单能质子束对CR-39固体核径迹探测器进行了刻度.为了保证质子的单能性和固体核径迹探测器上径迹密度不能超过10⁶/cm²的要求,对两台加速器分别采用了不同方法控制质子辐照数量.在串列加速器上采用了狭缝加转盘的方法,在高压倍加器上采用了100 ns单次高压脉冲扫描束流的方法,既保持了质子的单色性,又达到了质子注量小于10⁶/cm²的 关键词： 单能质子 固体核径迹探测器 CR-39     

飞秒激光与薄膜Cu靶作用时质子能谱实验

采用飞秒激光辐照固体薄膜Cu靶的方式对质子束的产生及质子束能谱开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ飞秒激光装置上,保持脉宽为30 fs不变,测量了不同激光能量和功率密度下辐照7 m Cu靶时的质子能谱。研究结果表明：质子沿着靶背法线方向发射,质子在一定能量处出现截断;随着质子束能量的增加,质子束流减小;轰击厚为7 m的Cu靶时,激光能量越大则质子束流越强;随着激光功率密度的增加,质子截止能也随之增加。     

基于D3He反应产生的单能质子对ICF内爆过程的照相模拟研究

 为实现单能质子对惯性约束聚变(ICF)内爆过程的诊断,使用FLUKA蒙特卡罗程序模拟分析了影响质子对内爆过程诊断的因素。通过设置不同初始质子数目,来分析质子产额对小球图像质量的影响,结果发现,要得到清晰图像,需要10⁹的质子数。参照实验中常用的靶参数,模拟了直接驱动和间接驱动条件下的照相情况,分析了间接驱动情况下,金属腔对质子束的散射会造成内爆小球图像模糊,说明质子照相不适合间接驱动内爆。给出了一种时间分辨的质子照相方法,通过调整质子产生和内爆产生的时间差,实现了对内爆过程前后不同时刻的照相等。模拟表明,D³He反应产生的14.7 MeV的准单能质子具有的脉宽短、尺寸小的优点,可用于ICF内爆过程的动态照相。     

基于D3He反应产生的单能质子对ICF内爆过程的照相模拟研究

为实现单能质子对惯性约束聚变(ICF)内爆过程的诊断,使用FLUKA蒙特卡罗程序模拟分析了影响质子对内爆过程诊断的因素。通过设置不同初始质子数目,来分析质子产额对小球图像质量的影响,结果发现,要得到清晰图像,需要109的质子数。参照实验中常用的靶参数,模拟了直接驱动和间接驱动条件下的照相情况,分析了间接驱动情况下,金属腔对质子束的散射会造成内爆小球图像模糊,说明质子照相不适合间接驱动内爆。给出了一种时间分辨的质子照相方法,通过调整质子产生和内爆产生的时间差,实现了对内爆过程前后不同时刻的照相等。模拟表明,D3He反应产生的14.7 MeV的准单能质子具有的脉宽短、尺寸小的优点,可用于ICF内爆过程的动态照相。     

超短激光与金薄膜靶相互作用产生的质子能谱

在能量11 mJ、波长744 nm、脉宽120 fs、功率密度61016 W/cm2的超短脉冲装置上,开展了超短脉冲激光与2.1 m和5.0 m金薄膜靶相互作用产生质子束的实验研究。利用Thomson谱仪测量了产生的质子能谱,发现利用2.1 m金薄膜靶时,质子能谱由于质子源数量不足而在74 keV附近出现单能峰,5.0 m的金薄膜靶产生的质子计数和能谱均比2.1 m的金薄膜靶产生的低,主要原因是超热电子穿过薄膜靶时出现的能量损失和几何倾斜降低了电子回流所致。     

超短激光与金薄膜靶相互作用产生的质子能谱

在能量11 mJ、波长744 nm、脉宽120 fs、功率密度61016 W/cm2的超短脉冲装置上,开展了超短脉冲激光与2.1 m和5.0 m金薄膜靶相互作用产生质子束的实验研究。利用Thomson谱仪测量了产生的质子能谱,发现利用2.1 m金薄膜靶时,质子能谱由于质子源数量不足而在74 keV附近出现单能峰,5.0 m的金薄膜靶产生的质子计数和能谱均比2.1 m的金薄膜靶产生的低,主要原因是超热电子穿过薄膜靶时出现的能量损失和几何倾斜降低了电子回流所致。     

利用射频腔对激光加速质子能谱的优化

基于靶背鞘层加速机制（TNSA）产生的质子束具有宽能谱的特性,限制了其应用范围。为了产生准单能质子束,研究了基于直线加速器射频腔结构的质子能谱优化方法。在给定射频腔电压和频率情况下,计算了腔间距随优化能量的变化关系,并针对不同优化能量设计了不同大小的腔间距和腔数。在给定腔数情况下,发现只在某个能量附近可以获得单能性最好的单能峰。对能量接受范围进行了分析,要实现最终2%的能散,进入射频腔的质子束能散不能大于15%,并分析了射频腔频率对能量接受范围的影响。最后对PIC模拟得到的半高全宽为15%的一个能谱进行优化,获得了谱宽小于2%的准单色质子能谱。.     

DD proton spectrum for diagnosing the areal density of imploded capsules on Shenguang III prototype laser facility

The primary DD proton spectrum is used for diagnosing the fuel-shell areal density pR of imploded capsules on Shenguang Ⅲ （SG-Ⅲ） prototype laser facility for the first time. A charged particle spectrometer （CPS） with a CR39 nuclear track detector is used to measure the DD proton spectrum. The proton spectrum is determined from both the proton track and its size. A typical proton energy peak shift from 3.02 MeV to 2.6 MeV is observed in our experiment, which yields a maximum pR larger than 6 mg/cm2.     

高能质子照相中面密度的测量和不确定性分析

依据洛斯·阿拉莫斯国家实验室的质子照相概念,通过研究高能质子与物质的相互作用规律,给出了质子照相确定面密度的计算公式及其不确定性分析,阐述了质子照相鉴别材料组分的原理。相对于X光照相,质子通过面密度较大的物体后的通量明显增加,界面探测和密度重建更加准确。研究了多库仑散射和磁透镜系统的色散对质子照相空间分辨率的影响及解决途径。结果表明,高能质子照相在穿透能力、面密度测量、材料的组分识别、空间分辨率等方面都优于X光照相。     

DD proton spectrum for diagnosing the areal density of imploded capsules on Shenguang Ⅲ prototype laser facility

The primary DD proton spectrum is used for diagnosing the fuel-shell areal density ρR of imploded capsules on Shenguang III(SG-III) prototype laser facility for the first time. A charged particle spectrometer(CPS) with a CR39nuclear track detector is used to measure the DD proton spectrum. The proton spectrum is determined from both the proton track and its size. A typical proton energy peak shift from 3.02 MeV to 2.6 MeV is observed in our experiment, which yields a maximum ρR larger than 6 mg/cm2.     

质子束治疗中非均匀组织的等效水厚度修正研究

非均匀组织等效水厚度修正是研究质子放射治疗的重要组成部分, 利用蒙特卡罗Fluka2011.2程序模拟了不同能量(50–250 MeV)的质子束入射到不同介质中的输运过程, 总结出了在不同介质中质子束初始能量与质子束Bragg峰深度关系, 并拟合出质子束在介质中的等效水厚度修正公式. 结果表明, 对不同能量的质子束入射到非均匀组织中, 通过拟合公式计算出Bragg峰深度值与Fluka模拟的质子束Bragg峰的位置相差在1 mm 之内. 如果建立起介质和水的Bragg峰比与电子密度比关系的数据库, 该公式有可能用于临床上的质子放射治疗的剂量计算中. 关键词： 蒙特卡罗 质子治疗 等效水厚度 Bragg 峰     

基于Windows下的质子在物质中运动的模拟程序

采用解析法和Monte-Carlo方法相结合的Windows环境下模拟计算了不同能量的质子在Si,Ge等半导体物质和Au-Si探测器内的运动情况，并用计算机实际作出了质子在以上物质中的运动径流，直观动态的描绘了质子在半导体物质中的运动情况，得到了比较符合实际的模拟结果。     

Phonon spectra in one-dimensional quasicrystals

The propagation of phonons in one-dimensional quasicrystals is investigated. We use the projection method which has been recently proposed to generate almost periodic tilings of the line. We define a natural Laplace operator on these structures, which models phonon (and also tight-binding electron) propagation. The selfsimilarity properties of the spectrum are discussed, as well as some characteristic features of the eigenstates, which are neither extended nor localized. The long-wavelength limit is examined in more detail; it is argued that one is the lower critical dimension for this type of models.     

利用CR39上的径迹鉴别激光加速离子产物

分别利用单能的质子束及碳离子束辐照CR39,并制定了规范的刻蚀条件及流程。通过对处理完成后的数据进行详细处理,得到了质子及碳离子的径迹直径-能量的响应曲线,可用于确定CR39上质子或碳离子的能量。以此为依据,得到了鉴别CR39上质子及碳离子的有效方法。在激光加速离子的实验中,通过测量CR39上的径迹大小及相对灰度,利用本文给出的标定数据,确认了质子径迹,得到了实验的质子能谱。     

利用CR39上的径迹鉴别激光加速离子产物

分别利用单能的质子束及碳离子束辐照CR39,并制定了规范的刻蚀条件及流程。通过对处理完成后的数据进行详细处理,得到了质子及碳离子的径迹直径-能量的响应曲线,可用于确定CR39上质子或碳离子的能量。以此为依据,得到了鉴别CR39上质子及碳离子的有效方法。在激光加速离子的实验中,通过测量CR39上的径迹大小及相对灰度,利用本文给出的标定数据,确认了质子径迹,得到了实验的质子能谱。     

Concentration effects in the vibrational spectra of aqueous solutions of nitrites

To whom correspondence should be addressd.