全光汤姆逊散射X光源数值模拟

 使用蒙特卡罗数值模拟程序研究了不同电子束和激光强度下,尾场电子束与超短脉冲激光发生汤姆逊散射获得的X光子能谱、角分布等,初步探索了180°散射下高质量X射线光源所需要的电子束与激光强度。数值模拟结果显示,为了尽量提高光子产额并抑制非线性效应,激光归一化强度应为1的量级。为了获得方向性和单色性好、亮度高的X射线脉冲,需要较高的电子能量和较小的电子能散,电子束脉冲尽量短,且发散角尽量小。     

全光汤姆逊散射X光源数值模拟

使用蒙特卡罗数值模拟程序研究了不同电子束和激光强度下,尾场电子束与超短脉冲激光发生汤姆逊散射获得的X光子能谱、角分布等,初步探索了180°散射下高质量X射线光源所需要的电子束与激光强度。数值模拟结果显示,为了尽量提高光子产额并抑制非线性效应,激光归一化强度应为1的量级。为了获得方向性和单色性好、亮度高的X射线脉冲,需要较高的电子能量和较小的电子能散,电子束脉冲尽量短,且发散角尽量小。     

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     

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。     

清华大学汤姆逊散射超短脉冲X射线源研究

 介绍了清华大学加速器实验室近年来关于汤姆逊散射超短X射线源的研究工作;研究了在任意散射角度下电子束参数和激光束参数对散射光子参数的影响,给出了散射光子的参数如光子产额、脉冲长度、时间抖动等与电子束参数、激光束参数和散射角度的关系;利用实验室已有的16 MeV反波行波加速器与中国工程物理研究院激光聚变研究中心提供的ns调Q激光搭建了汤姆逊散射初步实验平台并开展了实验研究;加工了1.6-cell光阴极微波电子枪,搭建了高功率实验平台,对产生的电子束参数进行了初步测量;对汤姆逊散射超短X射线源进行了设计并开展了相关的平台建设工作,对产生的X射线脉冲参数进行了模拟。     

清华大学汤姆逊散射超短脉冲X射线源研究

介绍了清华大学加速器实验室近年来关于汤姆逊散射超短X射线源的研究工作;研究了在任意散射角度下电子束参数和激光束参数对散射光子参数的影响,给出了散射光子的参数如光子产额、脉冲长度、时间抖动等与电子束参数、激光束参数和散射角度的关系;利用实验室已有的16 MeV反波行波加速器与中国工程物理研究院激光聚变研究中心提供的ns调Q激光搭建了汤姆逊散射初步实验平台并开展了实验研究;加工了1.6-cell光阴极微波电子枪,搭建了高功率实验平台,对产生的电子束参数进行了初步测量;对汤姆逊散射超短X射线源进行了设计并开展了相关的平台建设工作,对产生的X射线脉冲参数进行了模拟。     

任意椭圆偏振激光场非线性汤姆逊散射的一般表述与X射线产生的优化条件

基于相对论条件的电动力学,解析求解了任意椭圆偏振条件下激光场的非线性汤姆逊散射的一般表示.利用解析结果得到了背向非线性汤姆逊散射高次谐波的极值条件.结果表明对于基频背向汤姆逊散射,在相同条件下,圆偏振激光具有最大值而线偏振是最小值,如果激光偏振态从圆偏振连续的过渡到线偏振,背向汤姆逊散射的角功率随之单调递减.这一效应对高强度入射激光尤为重要,当 a² >5时,圆偏振情形的贡献几乎是线偏振的2倍.这对基于汤姆逊散射机制的X射线源实验研究具有重要参考意义. 关键词： 非线性汤姆逊散射 偏振度 极值     

汤姆逊散射X射线源初步实验中电子束参数测量及其对X射线性能影响的研究

为了准确计算和分析汤姆逊散射X射线源初步实验中产生的X射线参数, 对实验中所用的16MeV返波行波加速器产生的电子束参数进行了测量. 并通过模拟程序计算和分析了在该参数下初步实验中产生的X射线的参数.     

超热相干汤姆逊散射实验研究取得进展

在神光III原型装置上,利用8束三倍频（351.0 nm）激光注入充气黑腔产生大尺度高温等离子体并激发高水平受激布里渊散射（SBS）过程。利用1束四倍频（263.3 nm）探针束和1套广角汤姆逊散射诊断系统,获得了三倍频激光SBS过程驱动的离子声波的超热相干汤姆逊散射（STS）光谱。通过对STS光谱和背向SBS光谱进行联合分析,揭示了SBS的时空演化过程。     

HT-7汤姆逊散射测量电子温度的相对论修正

简要介绍了在HT-7托卡马克上用激光汤姆逊散射法测量等离子体电子温度的方法。对相对论产生谱峰蓝移的原因以及如何进行相对论修正进行了叙述。在考虑蓝移和不考虑蓝移两种情况下,用相对论修正关系式给出了HT-7托卡马克两次放电的电子温度的空间分布。     

Initial Operation of Thomson Scattering Diagnostic on the HL-2A Tokamak

In this article, we describe the major instruments of laser Thomson scattering system on HL-2A, and introduce the experimental measuring results of one-point electron temperature and density in the core plasma mostly.     

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.     

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。     

�����Ȼ����HL-2A��ķѷɢ���еij���Ӧ��

介绍了一种处理HL-2A汤姆逊散射原始实验数据的新方法——最大似然法。该方法用数理统计的手段,通过使理论推导出的数据与实际采集到的散射数据最大可能的一致,得到了较准确的等离子体电子温度Te和密度ne。将计算所得的结果与现在汤姆逊散射系统所用的比值法得到的结果相比较,验证了该方法的可适用性,并能够克服比值法的一些缺陷。     

Preliminary experiment of the Thomson scattering X-ray source at Tsinghua University

The X-ray source based on Thomson scattering of ultrashort laser pulse with a relativistic electron beam is a means of generating a tunable, narrow bandwidth and ultrashort pulse of hard X-rays. Such a sub-picosecond hard X-ray source is proposed at Tsinghua University, and a preliminary experiment with a 16 MeV Backward Traveling electron linac and a 1.5 J, 6 ns Q-switched Nd:YAG laser is carried out first. A 6 ns pulse X-ray with a peak energy of 4.6 keV and an intensity of 1.7×104 per pulse is generated successfully in the experiment. The experimental setup, result and discussion are reported in this paper.     

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。     

HT-7������ķѷɢ���źŴ����·���

为了检测到散射信号且有较高的信噪比,使用硅雪崩二极管(APD)探测器探测汤姆逊散射光,采用电荷敏感运算放大器减小电子噪声。同时,设计了放大电路,并采取了一些抗干扰措施。在实验中,此激光汤姆逊散射系统成功地测量出HT-7等离子体的电子温度。     

汤姆逊散射技术在HL-2A装置上的应用进展

非相干激光汤姆逊散射诊断只需要假设电子速度满足Maxwell分布,测量得到的等离子体电子温度与电子密度的数据准确可靠,是托卡马克和其他磁约束核聚变研究装置上重要的诊断工具,并朝着高可靠性、高空间分辨和高重复测量频率的方向发展,其中高可靠性是前提。电子的汤姆逊散射截面很小,其总截面为σ_T=6.65×10^-25 cm²,通常使用电光调Q的Nd∶YAG激光器作为散射光源,激光脉冲宽度约10 ns、脉冲能量约3 J,用5～8通道的光谱仪对散射光谱进行测量与分析。如何对光电探测模块输出的散射脉冲进行数据采集,是激光散射诊断的关键问题之一。以前使用电流积分式的数据采集器(Q-ADCs,如CMC080模块),在一个确定的时间宽度(如50 ns)将散射脉冲信号积分在采样电容器上,从而得到散射信号的强度值,这种方法很难排除电路噪声和外来干扰。该研究通过使用高速数据采集器(纵向分辨率≥10 bits、采样频率f≥1 GS·s^-1,如V1742B模块)在包含散射信号在内的时间段(如300～500 ns)进行采集,获得散射...