强激光束与空腔靶相互作用实验研究

1.06μm波长的强激光束辐照Au材料制作的空腔靶,采用目前国内最先进的诊断设备。对腔内高温等离子体现象演变规律进行了实验观察,获得了反射激光、能量吸收、X光转换、亚千X光能谱及时空特性、辐射温度、超热电子等重要物理信息,并就实验结果作了必要的分析和讨论     

空腔靶激光能量沉积的数值模拟

本文采用随机模拟方法和几何光学追踪方法。研究了不同条件下空腔靶中的激光传播光路:采用线性收缩假设,考虑了激光入射时注入孔的堵口问题 激光在等离子体中吸收的物理机制,包括了逆韧致吸收和共振吸收,还考虑了反向布里渊散射对吸收的影响。在此基础上,改变靶的不同尺寸,计算了不同激光入射条件下激光能量在腔内的沉积,并对一些计算结果进行了讨论     

钛空腔靶高强度keV X射线源的实验研究

利用神光-Ⅲ原型激光装置实验研究了8束ns激光脉冲从一端注入钛空腔靶产生的keV X射线源的辐射特征,发现keV X射线主要产生于腔轴附近;钛空腔靶内径过大时keV X射线能流的峰值强度较低,内径过小时keV X射线能流的持续时间较短。为了在4π空间内使钛空腔靶获得最大的X射线(4~7keV能段)转换效率,腔内径的最优值在1000~1300μm附近,此时的keV X射线转换效率为4.7%,是相同激光参数下钛平面靶的2倍左右。激光单端注入有底部钛膜和无底部钛膜的空腔靶对比实验显示,底膜能够增强keV X射线的发射。     

钛空腔靶高强度keV X射线源的实验研究

利用神光-Ⅲ原型激光装置实验研究了8束ns激光脉冲从一端注入钛空腔靶产生的keV X射线源的辐射特征,发现keV X射线主要产生于腔轴附近;钛空腔靶内径过大时keV X射线能流的峰值强度较低,内径过小时keV X射线能流的持续时间较短。为了在4空间内使钛空腔靶获得最大的X射线（4~7 keV能段）转换效率,腔内径的最优值在1000~1300 m附近,此时的keV X射线转换效率为4.7%,是相同激光参数下钛平面靶的2倍左右。激光单端注入有底部钛膜和无底部钛膜的空腔靶对比实验显示,底膜能够增强keV X射线的发射。     

空腔靶X光发射特性研究

在“神光”装置上对几种类型的空腔靶进行了激光打靶实验,我们利用亚千X光透射光栅谱仪(TGS)、针孔相机(PC)、以及平响应X光二极管(P-XRD)对激光等离子体X光发射特性进行了研究。基本上弄清了空腔靶源区、向爆区X光发射特性。为激光间接驱动内爆的理论数值模拟和靶的优化设计提供了实验依据。     

黑腔靶X光转换,输运的定量测量

为了测量黑腔靶X光引光效率、转换效率,我们设计了相应的分解靶(泄漏靶)实验,1989～1992年在″神光″装置上共进行了四次漏靶分解实验,利用灵敏度作了绝对标定的平响应X光二极管对漏靶注入孔、引光孔流出的X光角分布进行了测量,测出了x光角分布,得到了黑腔靶X光转换效率为50％～60％,引光效率约6％,为以后辐射驱动内爆研究的理论计算和靶的优化设计提供了重要的数据。     

腔靶离子发射特性实验

在ICF总体实验中,用法拉第杯首次测量了腔靶离子飞行时间谱,相应得到飞行速度谱,进而得到腔靶内爆区的快离子特性。实验表明,腔靶等离子体从飞散速度上分三四群,不象平面靶分快慢两群。同时确认在间接驱动靶内爆区存在着从源区进入的速度高达10~8cm/s的快离子,对高效爆聚具有破坏性。     

腔靶转换区辐射温度测量及定标关系

对近年来的激光腔靶实验的辐射温度作了综合分析和研究。对多种不同类型的柱型腔靶,在波长1.06μm的各种激光条件(不同的能量和脉宽)下,测量了腔靶转换区的辐射温度,并研究了辐射温度作为入腔激光能量、脉宽及腔靶转换区内表面积函数的定标关系。     

腔靶X射线辐射特性实验研究

在上海“神光”装置上,对柱形腔靶X射线辐射的温度、光谱以及时间特性进行了实验研究,得到内爆区轴向温度随空间位置的变化特征。观测到腔内激光直接烧蚀靶物质产生的第一次X射线辐射和等离子体运动、汇聚形成的第二次X射线辐射,两次辐射的时间间隔为1.2ns。通过测量源区和内爆区X射线辐射空间能谱结构,结果表明源区X射线辐射能谱是非平衡的,而内爆区X射线辐射能谱近似为Planck谱。 关键词：     

1.06μm激光等离子体X光转换实验研究

Ｘ光转换是激光—等离子体相互作用中的一个重要研究课题。文中介绍了在“神光”装置上利用亚千Ｘ光能谱仪测量Ｘ光能谱、辐射温度与Ｘ光转换效率；并给出了转换Ｘ光总量、辐射温度与激光能量、脉冲宽度及腔面积的定标关系。     

腔靶的激光吸收和有质动力

我们对二维激光传播(HEATER)程序进行了开发研究。利用它对腔靶的吸收和有质动力作二维数值模拟,得到了不同脉冲形状的吸收效率和有质动力的二维分布。这些结果和实验符合较好。     

自由振荡钕玻璃激光照射下LY12铝靶的喷溅和吸收波现象

本文研究了在自由振荡钕玻璃激光照射下LY12铝靶产生喷溅的物理机制及特性。这种幅度与时间无规律变化的激光序列尖峰脉冲的单个脉冲宽度约2μs，脉冲间隔约5μs。在这些脉冲作用下产生的喷溅过程也呈现相应的序列特性。在10^7W／cm^2的激光平均功率密度下，个别的尖峰脉冲功率密度可大于10^8W／cm^2。用分幅和扫描高速相机分别测量速度较低的喷溅物汽化运动图象，观察到了以7．7mm／μs的速度逆着入射激光方向传播的靶蒸汽和等离子体的喷溅过程，这相应于激光吸收波现象，并发现有屏蔽效应。     

腔靶X射线辐射对称特性实验观测

在“神光”装置上用两种特殊结构的实验靶型,通过两个不同方位的诊断孔观测腔内壁Ｘ光再辐射的空间能谱结构和Ｘ光辐射总量,分别研究了与激光第一打击面完全对称和不对称的腔内壁（两个被观测位置相差９０°）Ｘ光辐射能谱和辐射能量的对称性,并对测量结果进行了简要的分析讨论．     

激光等离子体能量角分布及吸收定标律

主要研究激光平面靶等离子体发射能量角分布及吸收定标律。实验利用高斯型1.06μm激光脉冲,其能量为2～50J,脉冲宽度为0.3～2.2ns,靶面平均辐照强度为1.8×1013～1.1x10~(15)W/cm~2,光束以25°角入射。实验采用了Au、Ag、Ti、Al和C_8H_8等厚靶。用等离子体卡计测量靶面吸收的激光能量。用指数函数拟合实验数据,给出了吸收效率分别作为激光强度、脉冲宽度和靶材料原子序数的函数的定标关系式。这些关系式定性地与逆轫致吸收的理论关系式相一致。     

太阳电池中光电转换的有效能

本文提出了光量子在光电转换中的能昔效率的表示方法,给出了太阳电池光电转换的理论效率极限,以及太阳电池的理论最佳带隙和最佳截止波长,最后,讨论了光电转换的驱动力,分析了光电跃迁的有效能的不可逆损失和熵增,给出了太阳电池中激发电子的有效能的表达式.     

X射线沿柱腔轴向能量传输实验测量

对X射线在柱腔内的能量传递情况进行实验测量,采用多种实验设备对X射线进行诊断,获得柱腔内软X射线谱、X射线强度及辐射温度的空间分布. 关键词： 柱腔 能量传递 辐射温度