超短超强激光与薄膜靶相互作用中不同价态碳离子的来源

研究了超短超强激光与不同厚度薄膜Al靶相互作用中靶背法线方向碳离子的最初来源. 通过对比分析碰撞电离率和场致电离率所起的作用, 发现C⁴⁺ 及更低价态的碳离子主要由场致电离产生, 而高价态的C⁵⁺和C⁶⁺ 离子主要来自于超热电子与靶表面的碰撞电离. 关键词： 超短超强激光与等离子体相互作用 离子加速 场致电离 碰撞电离     

线状钛激光等离子体的光谱特性

通过研究线状激光等离子体的轴向光谱，辨认和归类了一些高离化态钛离子的谱线，并发现钛等离子与表层氧化物离子体的相互作用导致轴向发射光谱强度变化的现象。     

强激光部分离化等离子体成丝不稳定性

从部分离化等离子体和通常的全离化等离子体的差异是存在束缚电子出发,分析强激光在部分离化等离子体中的传播和折射指数,其束缚电子加强成丝不稳定性的发展.对钕玻璃三倍频激光金靶等离子体的原子成丝不稳定性进行了计算和分析.结果表明强激光部分离化等离子体的原子成丝不稳定性显著高于相对论成丝不稳定性. 关键词： 激光等离子体相互作用 部分离化等离子体 成丝不稳定性     

近玻尔速度能区高电荷态离子与激光等离子体相互作用实验研究装置

近玻尔速度能区高电荷态离子在稠密等离子体中的能量损失是强流重离子束驱动的高能量密度物理等前沿研究中的核心物理问题之一.基于中国科学院近代物理研究所的320 kV实验平台,新建立了一套近玻尔速度能区离子束与激光等离子体相互作用的实验研究装置,用于开展高精度的离子能量损失和电荷态研究.本文将详细介绍该装置的特点,包括脉冲离子束(≥200 ns)的产生与调控、高密度(10¹⁷—10²¹ cm^–3)激光等离子体靶的制备、等离子体参数诊断与离子的高精度测量(<1%)等.基于该装置已开展了百keV的质子束和4 MeV的Xe¹⁵⁺离子束与激光Al等离子体靶相互作用的实验,并取得了相应的结果.本实验装置能够为中国在近玻尔速度能区高电荷离子与稠密激光等离子体相互作用研究提供高精度的实验数据,以促进理论工作的发展.     

吸积盘的X射线辐射对周围星际物质的离化研究

利用辐射流体力学程序对三倍频纳秒激光与靶物质相互作用进行了模拟研究，得到了可以产生黑体辐射谱分布的激光等离子体X射线辐射靶的最佳厚度；数值模拟研究了黑体谱分布的X射线辐射场对等离子体系统平均离化度分布的影响，它有助于深入理解天体物理中吸积盘对它周围星际物质的离化影响. 关键词： 辐射流体力学 激光等离子体 X射线辐射 吸积盘 离化     

超强激光场物理学

首先,评述了超强激光场的理论结果;其次,描述了超短光脉冲在密的气体和光学介质传播中的自作用;第三,评述了强场离化无碰撞等离子体中高度离化的离子产生,及高功率超短激光脉冲巨大强度的电场可用于电子加速;第四,分析了超短声脉冲和无线电脉冲的产生和应用,讨论了在不同条件下,激光辐射谐波和 Ｘ 射线激光的产生,进一步评述了超强激光脉冲与凝聚靶相互作用可以产生接近星体物质参数的高温、超密、强磁场和巨大压力等离子体;最后,简要叙述了激光激发核、核反应,高能电子─光子相互作用的可能效应及可能进行的实验。     

亚皮秒太瓦脉冲激光与物质相互作用研究进展

当前亚皮称太瓦超短冲激光技术的发展为激光与物质相互作用领域提供了许劝人心的研究机会，从激光与单个原子的相互作用到激光等离子体中的集体效应，如原子的高度离化、Ｘ射线激光、等离子体波导，等离子体粒子加速器，快速点火方案等等，文章评述了最近几年这方面的研究进展。     

超强激光场物理学

首先,评述了超强激光场的理论结果;其次,描述了超短光脉冲在密的气体和光学介质传播中的自作用;第三,评述了强场离化无碰撞等离子体中高度离化的离子产生,及高功率超短激光脉冲巨大强度的电场可用于电子加速;第四,分析了超短声脉冲和无线电脉冲的产生和应用,讨论了在不同条件下,激光辐射谐波和 Ｘ 射线激光的产生,进一步评述了超强激光脉冲与凝聚靶相互作用可以产生接近星体物质参数的高温、超密、强磁场和巨大压力等离子体;最后,简要叙述了激光激发核、核反应,高能电子─光子相互作用的可能效应及可能进行的实验。     

强激光与高密度气体相互作用中电子和离子加速的数值模拟

在现有的一维粒子模拟程序的基础上发展了带光电离和碰撞电离及蒙特卡罗两体碰撞的模拟程序(1D PIC-MCC). 用此程序模拟研究了短脉冲激光与He气靶相互作用时电子和离子的加速过程. 研究表明当强激光与过临界密度的微米厚度的平面靶相互作用时，靶前表面物质将被激光脉冲前沿迅速离化；新生的电子被激光场有质动力加速成为高能电子，这些电子穿入到靶内，通过电子碰撞电离离化靶内物质；一部分高能电子穿透靶后，会在靶的后表面形成强的电荷分离场，该场迅速离化靶后表面物质，同时使得后表面离子得到加速. 部分穿透靶的超热电子将被电荷分离场重新拉回靶内，在靶的前后表面振荡. 一些振荡电子在此过程中得到电荷分离场加速，离开前表面，在前表面也形成电荷分离场，使前表面离子得到加速. 关键词： 激光等离子体 光电离和碰撞电离 电子加速 离子加速     

数值模拟辐射场对激光等离子体中物理过程的影响

利用研究非局域热力学平衡态下等离子体的程序包NIMP,就辐射场对等离子体中的激发和离化过程的影响进行了数值模拟研究,这对于未来研究辐射输运对天体物理过程影响的相关实验的设计具有一定的理论价值 关键词： 激光等离子体 离化态 局域热力学平衡     

Highly charged ion Coulomb crystallization in mixed strongly coupled plasmas

The investigation of highly charged ion Coulomb crystallization in mixed strongly coupled plasmas is of interest in many areas: white dwarf astrophysical plasmas are believed to have very similar thermodynamic properties, cold highly charged ions can be used as an object for high precision laser spectroscopy of fine and hyperfine transitions in the visible due to the absence of Doppler broadening and, an entirely new area of research is the potential application to highly charged ion based quantum computing schemes. We report the formation of such plasmas in a cryogenic Penning trap. These plasmas consisting of many species including Be⁺ and Xe⁴⁴⁺ or Be⁺ and Xe¹⁵⁺ ions, are formed at a temperature of less than 4 K. The temperatures were obtained by applying a laser based sympathetic cooling scheme. The determination of the temperature and density from the laser resonance width and the fluorescence imaging of the Be⁺ clouds, respectively, yields a Coulomb coupling constant for the centrifugally separated Xe plasma high enough for crystallization. A molecular dynamics code, developed just for this purpose, was run to clarify the understanding of these plasmas and it was possible to show consistency between experiment and simulation. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

激光等离子体相互作用中的受激布里渊散射

本文的研究表明,在亚毫微秒脉宽的高强度激光等离子体相互作用中,如入射激光包含有明显的预脉冲,则能从激光的后向反射率的剧增、后向反激光光谱的红移并加宽、离子总动能与快离子发射的明显减少以及大角度散射激光的增强等方面,自洽地证实受激布里渊散射的发生。 关键词：     

Laser acceleration of ion bunches at the front surface of overdense plasmas

The acceleration of ions in the interaction of high intensity laser pulses with overdense plasmas is investigated with particle-in-cell simulations. For circular polarization of the laser pulses, high-density ion bunches moving into the plasma are generated at the laser-plasma interaction surface. A simple analytical model accounts for the numerical observations and provides scaling laws for the ion bunch energy and generation time as a function of pulse intensity and plasma density.     

强激光天体物理学研究——在强激光实验室中模拟某些天体物理过程(Ⅰ)

用激光等离子体相互作用对天体物理过程进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家深感兴趣的重要前沿领域 .文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性 ,论述了由前者模拟后者的物理依据 ,即相似性原则和定标规律 .在此基础上 ,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究 ,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用 ,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁     

强激光天体物理学研究

用激光等离子体相互作用对天体物理过程进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家深感兴趣的重要前沿领域.文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性,论述了由前者模拟后者的物理依据,即相似性原则和定标规律.在此基础上,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁.     

高能离子在稠密等离子体中的传输和能量沉积

用相对论福克-普朗克方程对高能离子在稠密氘氚等离子体中的碰撞动力学进行了研究，用球谐函数来展开方程的解：格林函数，然后简明地求出了不同能量质子和α粒子在等离子体中的停止时间、减速距离、纵向弥散距离和横向偏转距离.与以前研究离子在等离子体中运动的方法相比，没有假设高能离子在等离子体中损失能量远远小于入射离子能量，求解了纵向弥散距离；并且可以求解横向偏转距离.这些计算对实验上用高能离子加热冷的稠密等离子体，然后进行科学研究具有指导作用，并且可以用来研究快点火的可能性. 关键词： 高能离子 福克-普朗克方程     

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：     

脉冲Nd∶YAG激光诱导钼等离子体UTA辐射特性研究

利用Nd∶YAG激光作用于真空腔内的高纯固体钼(Mo)靶产生等离子体,并测量了不同脉冲激光功率密度下Mo等离子体在2～9 nm范围内的时间积分光谱。基于碰撞辐射平衡模型(CRM)和Cowan程序计算得到不可分辨跃迁峰(UTA)原子光谱数据,并假设谱线展宽为高斯线形,获得了在不同电子温度和电子密度下的理论模拟光谱,模拟光谱与实验光谱吻合的较好。实验与理论研究光谱表明：Mo ⅩⅥ-Mo ⅩⅫ离子的3d-4f不可分辨跃迁峰位于水窗波段,通过控制脉冲激光参数和采用合适的等离子体约束条件,获得水窗辐射波段Mo离子的高丰度布居,有望将激光Mo等离子用于单脉冲活体细胞显微成像水窗光源。     

Ion acceleration regimes in underdense plasmas

Acceleration of large populations of ions up to high (relativistic) energies may represent one of the most important and interesting tools that can be provided by the interaction of petawatt laser pulses with matter. In this paper, the basic mechanisms of ion acceleration by short laser pulses are studied in underdense plasmas. The ion acceleration does not originate directly from the pulse fields, but it is mediated by the electrons in the form of electrostatic fields originating from channeling, double layer formation and Coulomb explosion