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.     

探测激光等离子体电子温度的一种新方法——受激Raman散射光谱的短波截断

利用受激Ｒａｍａｎ散射（ＳＲＳ）三波相互作用理论导出探测激光等离子体电子温度的一种新方法．对我国神光ＬＦ１２^#激光器上的ＳＲＳ实验光谱进行了分析，由ＳＲＳ光谱短波截断波长λ_s自洽地计算出激光等离子体晕区电子温度Ｔ_c．这些结果与由Ｘ射线谱测得的结果合理地符合． 关键词：     

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5 nm的光谱分辨和好于10 ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1 ns、波长351 nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。     

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5nm的光谱分辨和好于10ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1ns、波长351nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。     

Thomson散射诊断技术的新进展

Thomson散射是一种主动而无干扰地对等离子体进行诊断的方法．它能够以较高的时空分辨率测量等离子体的参数，如电子与离子温度、密度以及等离子体的膨胀速度、电离程度、热流等参数．文章从Thomson散射基本概念出发，介绍了Thomson散射诊断方法在研究激光与等离子体相互作用中的重要意义，并分别介绍了近年来Thomson散射诊断技术的新进展，如对高Z等离子体、两种离子种类的等离子体、多种形态等离子体以及高密度等离子体的研究．文章最后对国内Thomson散射诊断技术的发展状况进行了简述．     

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     

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.     

Thomson Scattering Process in Laser-Produced Plasmas

We present the evolutions of the electron temperature and plasma expansion velocity with Thomson scattering experiment. The observed time-resolved ion-acoustic image is reproduced by a numerical code which couples the Thomson scattering theory with the output parameters of the one-dimensional hydrocode MEDUSA.     

靶的厚度对激光产生的x射线输运到靶后能谱的影响

利用一维辐射流体动力学程序MULTI数值模拟研究了功率为10¹⁴W/cm²、脉冲宽度为1ns、波长为0.35μm的短脉冲强激光辐照不同厚度的平面Au靶时，靶厚度对靶背面x射线能谱结构和辐射强度的影响. 关键词： 激光等离子体 辐射流体力学 x射线转换     

初始相位对周期量级激光脉冲Thomson散射特性的影响

 用电子Thomson散射的经典理论,研究了周期量级激光脉冲作用下电子Thomson散射的特性,讨论了不同激光强度下,激光脉冲的初始相位对电子辐射的空间分布以及特定方向上频谱分布特性的影响。计算表明:对弱激光脉冲,电子辐射的空间分布类似于偶极天线的对称双叶结构,初始相位对电子的辐射几乎没有影响;而对强激光脉冲,电子辐射的空间分布出现了三叶结构,初始相位对电子的辐射影响非常显著。     

Au激光等离子体0.3~0.4nm范围X射线发射谱模拟

应用自旋-轨道劈裂不可分辨跃迁组理论对高离化Au元素激光等离子体0.3~0.4nm范围的X射线发射谱进行了分析和解释。采用单温局域热动平衡近似,对实验谱进行理论模拟,并根据不可分辨跃迁组强度比得到等离子体电子温度。     

激光汤姆逊散射技术诊断辐射加热Fe/Al等离子体状态

在神光Ⅱ激光装置上,利用激光加热金腔产生的X射线辐射场加热Fe/Al样品,随后用激光探针光入射Fe/Al等离子体并在90散射方向采集散射光谱,同时也记录下了样品的自发辐射光谱。实验观察到了清晰的散射光谱以及Fe等离子体自发辐射光谱,诊断结果表明,Fe/Al等离子体的平均电子温度为360 eV,Fe的平均电离度为18.8。     

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.     

周期量级脉冲线性Thomson散射特性

 利用经典电磁辐射理论研究周期量级线偏振激光脉冲的90°Thomson线性散射。结果表明,脉冲所包含的光周期数越少,散射能谱越宽,谱中心处强度越小;谱宽度与电子相对论因子的平方及入射光脉冲频率成正比;谱强度与归一化光场强度和相对论因子乘积的平方均成正比,载波包络函数使光场中电子运动的时间和空间周期减小;进一步展宽散射能谱,使谱对称性变好,消除散射谱振荡;低于某一频率时,谱强度随载波包络初相的增大而减小,高于此频率时,谱强度随载波包络初相的增大而增大;电子进入光场初相的增大削弱了散射谱的强度。     

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.     

清华汤姆逊散射X射线源初步实验研究

汤姆逊散射X射线源利用高亮度的相对论电子束与超短TW级激光相互作用,能产生能量可调、脉冲长度短（～100飞秒量级）的准单色高能X射线,在超快物理过程研究和医学领域具有广泛的应用前景。清华大学工程物理系加速器实验室正在积极筹建基于光阴极微波电子枪和飞秒强激光的汤姆逊散射实验平台,并利用实验室现有的16MeV返波行波加速器和Nd:YAG纳秒调Q激光系统进行了初步实验研究。在解决实验中出现的电磁干扰和韧致辐射X射线本底干扰等问题后,在实验中测量到了脉宽为6纳秒、脉冲光子产额为1.7x 10^4 的散射光子信号。在本文中将对实验装置和结果进行详细介绍。