激光等离子体中相干Thomson散射的实验研究

在“星光II”装置上进行了相干Thomson散射实验。实验中以0.35μm激光为作用束,以0.53μm激光作为探针光束,散射光采用反射式收光系统配光谱仪、条纹相机和CCD记录,得到较高时间和空间分辨散射光谱,分析得出时间变化的激光等离子体参数和ui。     

激光等离子体中相干Thomson散射的实验研究

在“星光 II”装置上进行了相干 Thomson散射实验。实验中以 0 .3 5μm激光为作用束 ,以 0 .53 μm激光作为探针光束 ,散射光采用反射式收光系统配光谱仪、条纹相机和CCD记录 ,得到较高时间和空间分辨散射光谱 ,分析得出时间变化的激光等离子体参数 ZTe和 ui。     

激光等离子体的电子温度对Thomson散射离子声波双峰的影响

通过对不同激光条件产生的等离子体进行Thomson散射实验诊断，发现在距靶面为150 μm的临界密度面内，离子声波双峰强度出现明显的不对称性，而且强峰的位置发生了转移：当等离子体的电子温度较高时，强峰出现在短波方向；当等离子体电子温度较低时，强峰出现在长波方向.光的拉曼散射效应对应地解释了离子声波的双峰结构、双峰强度不对称性及强峰出现的位置.建立了光的拉曼散射与电子的Thomson散射的对应关系.     

激光等离子体中Thomson散射光谱的拟合

依据无碰撞、无磁场、麦克斯韦速度分布等离子体模型下的Thomson散射理论编写了一维Thomson散射光谱拟合程序，并考虑了等离子体中的热流引起的电子相对漂移.研究了诊断系统的谱分辨率、收集立体角、Thomson散射参数α、等离子体参数梯度和电子的相对漂移速度对Thomson光谱拟合的影响.等离子体不均匀性和有限收集立体角对参数诊断影响很小，因此可以用无梯度无收集立体角的拟合程序简化处理；实验中为了提高信号的信噪比可以适当增加收集立体角；α较小时对拟合影响很大，实验中可以通过选取散射角提高α值和精确监测等离子体密度来减小它的影响. 关键词： Thomson散射 激光等离子体 电子相对漂移     

0.53μm激光辐照金盘靶的光散射机制研究

报道了０．５３μｍ高功率激光辐照金盘靶产生的受激拉曼散射光光谱和散射光谱能量角分布，由散射光角分布计算的散射光能量与实验通过打靶透镜测得的受激拉曼散射能量不符，而且角的分布的实验结果与受激布里渊散射理论也不符。     

Conditions for the Observation of Two Ion-Acoustic Waves via Thomson Scattering

Observationof two ion-acoustic waves via Thomson scattering can provide precise measurements of plasma parameters. The conditions for the observation of two ion-acoustic modes in a two-ion plasma are discussed.The ratio of electron temperature Te to ion temperature Ti is the critical parameter for the presence of two ion-acoustic modes, which should be in the range of 4/ZL ≤ Te/Ti ≤ 2AH/ZHAL, where ZL,H are the charge states of light and heavy ions, and AL,H are the atomic numbers of light and heavy ions, respectively. As the temperature ratio varies in this range, the concentration of heavy ions must increase with the ratio Te/Ti so that the two ion-acoustic modes can have the same fluctuation levels.     

周期量级激光脉冲的Thomson散射

用经典辐射理论对线偏振周期量级激光脉冲的线性Thomson散射进行分析，从理论上得到它可产生亚阿秒脉冲的结论. 计算显示，在电子相对论因子为50、激光脉冲中心波长为1μm、归一化光场强度为0.01的情况下，用包含1.5个光周期的激光脉冲，可获得0.2as(半高全宽)的散射脉冲输出. 还对光场载波包络初相φ_ce和电子进入光场的初相φ_in对散射脉冲的影响作了分析讨论，结果表明，在适当的φ_ce和φ_in条件下，能实现单个阿秒脉冲输出，并可对脉冲宽度和频率进行调谐. 关键词： 线性Thomson散射 周期量级激光脉冲 载波包络初相 阿秒脉冲     

激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。近年来,四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III原型和100 kJ激光装置上相继建立,部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识,还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响,促进了实验技术的精密化发展。在未来,还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术,面向点火黑腔条件,大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度,开展新物理机制的探索和研究,在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。     

超短激光脉冲驱动的Thomson散射空间分布特性

研究了超短激光脉冲驱动的Thomson散射的辐射空间分布. 发现辐射的空间分布对称性显著地依赖于超短脉冲的载波相位η₀，在η₀＝0，π时，辐射的空间分布呈现出二重或一重对称性；而在其他载波相位时，这些空间分布对称性遭到破坏. 辐射光的准直性也依赖于驱动脉冲的载波相位，在η₀＝±π/2时辐射光的准直性最好. 这些结果表明可以通过改变驱动激光脉冲的载波相位来控制辐射光的空间分布，也可以利用辐射空间分布对相位的依赖特性来测量超短激光脉冲的载波相位. 关键词： Thomson散射 空间分布 载波相位     

利用超快电子探针诊断受激拉曼散射静电波的数值模拟

利用二维粒子模拟程序EPOCH验证了超快电子束探针诊断受激拉曼散射产生的静电波的可行性。结果表明,电子束探针穿过静电波电场后会在电子束探针的横向上产生密度调制,密度调制呈周期性分布且沿静电波的传播方向移动,密度调制的波数对应静电波的波数且移动速度对应静电波的相速度,因此特定条件下可用于反推电子的温度、密度等信息。在诊断静电波的过程中,电子束探针的束长必须小于静电波的波长或者诊断设备的曝光时间必须小于静电波的周期。本研究提供了一种新型的直接诊断静电波和电子温度、密度的方法,对于推动受激拉曼散射等激光等离子体不稳定性的实验研究具有重要意义。     

汤姆孙散射：等离子体参数诊断的强大工具

汤姆孙散射是低能光子与自由电子之间的弹性散射.因为汤姆孙散射光谱携带着等离子体涨落的信息,通过测量汤姆孙散射光谱可以高精度地测量等离子体的多种参数,如电子温度、电子密度、等离子体流速等等.经过多年的发展,汤姆孙散射已经成为等离子体物理研究中最重要的一种诊断工具.     

Electron temperature (T e) measurements by Thomson scattering system

Thomson scattering technique based on high power laser has already proved its superoirity in measuring the electron temperature (T _e and density (n _e) in fusion plasma devices like tokamaks. The method is a direct and unambiguous one, widely used for the localised and simultaneous measurements of the above parameters. In Thomson scattering experiment, the light scattered by the plasma electrons is used for the measurements. The plasma electron temperature is measured from the Doppler shifted scattered spectrum and density from the total scattered intensity. A single point Thomson scattering system involving a Q-switched ruby laser and PMTs as the detector is deployed in ADITYA tokamak to give the plasma electron parameters. The system is capable of providing the parameters T _e from 30 eV to 1 keV and n _e from 5 × 10¹²cm⁻³−5 × 10¹³cm⁻³. The system is also able to give the parameter profile from the plasma center (Z=0 cm) to a vertical position of Z=+22 cm to Z=−14 cm, with a spatial resolution of 1 cm on shot to shot basis. This paper discusses the initial measurements of the plasma temperature from ADITYA.     

Thomson scattering off a pair （electron-positron） plasma

Thomson scattering off a pair (electron--positron) plasma is theoretically investigated in the collisionless and collisional limits respectively. Our calculations show that the power spectrum of the Thomson scattering off a collisionless pair plasma is just proportional to the velocity distribution function of the particles in the plasma. Collective modes in the plasma do not have any effects on the Thomson scattering spectrum because of the correlation between the negatively- and positively-charged particles. In the collisional limit, the power spectrum of the Thomson scattering presents three spikes: two peaks correspond to two contra-propagating sound waves and one peak corresponds to an entropy wave.     

软X射线激光汤姆逊散射实验尝试

汤姆逊散射是诊断高温稠密等离子体状态参数的重要方法之一, 受到广泛的关注. 但是目前用于进行汤姆逊散射的探针光波长多局限于可见光或紫外光, 能够诊断的区域电子密度远低于驱动激光的临界密度. 相比较而言, 以软X射线激光作为探针, 有希望诊断更高密度区域的等离子体. 利用“神光Ⅱ”高功率激光装置产生的类氖锗软X射线激光作为探针, 开展了软X射线激光汤姆逊散射实验的尝试. 根据散射的条件, 分别进行了非相干散射和相干散射的实验, 但均未能获得明显的散射谱. 理论分析表明, 主要原因可能是实验中作为探针的类氖锗软 X射线激光的聚焦功率密度不够, 通过优化实验条件, 有希望在今后的研究中获得相干汤姆逊散射的结果. 关键词： 等离子体诊断 软X 射线激光 汤姆逊散射     

全光汤姆孙散射

随着激光和加速器技术的发展,激光场强度和粒子能量也有所提升,在高场强和高电子能量的条件下,电子与光子的汤姆孙散射过程将达到高度非线性状态,在这种状态下会发生多光子效应,即单个电子同时与多个光子相互作用并辐射一个高能光子,此过程通常称为多光子汤姆孙散射.当场强和粒子能量变得更高时,需要引入量子电动力学理论来解决极端光场物理中的动理学过程.近期,全球多台数拍瓦激光装置逐渐投入使用,激光等离子体相互作用中的此类效应会变得极其显著.而全光汤姆孙散射成为目前研究极端光场物理最佳的实验方案,因此,系统地研究全光多光子汤姆孙散射是本领域未来十年极其重要的方向.本文对近年来全光汤姆孙散射实验从单光子、低阶多光子到高阶多光子的研究进展进行了综述,并对其未来的发展方向进行了展望.另外,伴随着散射过程产生的准直高亮X/伽马射线,有望发展成为具有重要应用价值的紧凑型超亮高能光源.     

Design of the Collective Thomson Scattering Diagnostics for Large Helical Device Using a Quasi-Optical Frequency Tunable Gyrotron as a Radiation Source

Collective Thomson scattering technique based on high power laser has already proved its ability in measuring the ion (bulk and fast) temperature (T _i) in fusion plasma devices like tokamaks and stellarators. This paper present first trial to implement collective Thomson scattering diagnostic based on quasi-optical gyrotron as a source of radiation. It was found utilization of this wavelength band gives more flexibility in diagnostic port arrangement.