强激光在窄通道中传播的理论研究

在考虑相对论和有质动力非线性以及全局电量守衡的前提下,分析了强激光在冷等离子体窄通道中稳定传播的情况。采用较为简化的二维理论模型,给出了描述激光和通道横向结构的解,对不同通道宽度、通道密度、激光强度和电磁模式等进行了讨论,分析了其对激光在等离子体通道中传播的影响。分析发现,在存在预通道的情况下,当等离子体通道的密度大于临界密度很多时(例如20倍临界密度),即使是在激光波长量级的通道中,激光仍然可以传播。通道越宽,等离子体密度越小;激光强度越大越容易传播。在同样的通道和传输情况下,TE0模传输所需要的激光强度比TE1模要小。     

Effects of density profile and multi-species target on laser-heated thermal-pressure-driven shock wave acceleration

The shock wave acceleration of ions driven by laser-heated thermal pressure is studied through one-dimensional particle-in-cell simulation and analysis. The generation of high-energy mono-energetic protons in recent experiments （D. Haberberger et al., 2012 Nat. Phys. 8 95） is attributed to the use of exponentially decaying density profile of the plasma target. It does not only keep the shock velocity stable but also suppresses the normal target normal sheath acceleration. The effects of target composition are also examined, where a similar collective velocity of all ion species is demonstrated. The results also give some reference to future experiments of producing energetic heavy ions.     

水流作用下裂隙内沉积颗粒起动临界流速研究

为了优化阻塞裂隙的水力冲刷工艺参数,采用物理试验和理论分析相结合的方法,建立了水流作用下颗粒起动有效作用流速数学模型,研究了水流作用下裂隙内不同形状颗粒的起动方式和颗粒起动临界流速随颗粒粒径、流体密度和裂隙高度的变化特性。结果表明：近圆颗粒和椭球颗粒主要以滚动方式起动,扁平颗粒以滑动方式起动;颗粒起动临界流速随颗粒粒径的增大呈现对数增大的变化规律,随流体密度的增大呈减小的变化规律;进一步地,由于颗粒起动有效作用流速与裂隙高度的增大呈负相关的变化规律,因此颗粒起动临界流速随裂隙高度的增大而增大。为提升阻塞裂隙的水力冲刷效果,应采用的方法是增加流体介质的密度,促使裂隙内更多的沉积颗粒发生起动。此外,当水力冲刷工艺运用至裂隙发育的地带时,应该适当提高水力冲刷工艺的注水量,提高堵塞裂隙的水力冲刷工艺效果。     

Dynamic study of compressed electron layer driven by linearly polarized laser

The dynamics of the compressed electron layer(CEL) are investigated when a linearly polarized(LP) laser pulse irradiates a plasma target. The turbulent motion of the CEL is investigated by a simple model, which is verified by particlein-cell(PIC) simulations. It is found that the compressed layer disperses in a few cycles of the laser duration, because the CEL comes back with a large velocity in the opposite direction of the laser incident. A larger wavelength laser can be used to tailor the proton beam by reducing the turbulence of the CEL in the region of the LP laser acceleration.     

The propagation and deposition of fast muons in dense DT mixture

The propagation of the fast muon population mainly due to collisional effect in a dense deuterium--tritium (DT for short) mixture is investigated and analysed within the framework of the relativistic Fokker--Planck equation. Without the approximation that the muons propagate straightly in the DT mixture, the muon penetration length, the straggling length, and the mean transverse dispersion radius are calculated for different initial energies, and especially for different densities of the densely compressed DT mixture in our suggested muon-driven fast ignition (FI). Unlike laser-driven FI requiring super-high temperature, muons can catalyze DT fusion at lower temperatures and may generate an ignition sparkle before the self-heating fusion follows. Our calculation is important for the feasibility and the experimental study of muon-driven FI.     

圆偏振强激光真空中加速电子最佳参数的分析

利用一维粒子模拟和解析的方法对圆偏振强激光在真空中加速电子进行了研究.研究表明,电子获得的最大能量与激光的强度有关,并且电子在激光场中加速有个最佳的加速距离,即当电子的位置与激光脉冲的峰值位置重合时,电子获得最大的能量,而最佳加速距离与激光脉冲的宽度和振幅有关.在电子获得最大能量的位置加入一个挡板能挡住激光而电子可以穿过,从而将电子从激光场中分离出来.     

氢原子(e,2e)反应离化振幅的分析

利用双势公式的后滞形式并且在入射的快电子近似的取为平面波的基础上,在共面非对称几何条件下计算了电子离化氢原子的三重微分散射截面.变换矩阵元可以解析的表示为结构散射因子和关联因子的乘积形式(关联因子和结构散射因子分别对应于recoil peak和binary peak)解决了由于大量的数值计算而带来的麻烦.本文引入一个有效电荷,通过对它进行调整考虑了变换矩阵元中的第一项的影响.最后把计算结果与实验结果及他人的结果进行了比较,与实验结果符合的很好.     

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     

煤体受载损伤过程能量演化规律与破坏特征试验

为研究煤体动力灾害孕育发展过程的破坏特征及其前兆信息,通过单轴压缩试验,分析了煤体受载破坏过程中的能量演化规律,对煤体失稳破坏的前兆特征进行了判识。结果表明：煤体受载破坏过程呈显著的非线性演化特征,能够判识煤体失稳破坏的临界点、失稳点与破坏点信息;煤体受载损伤不同阶段能量演化特征差异显著,进入弹性阶段后,输入能快速增加,弹性能占比呈升高趋势,耗散能变化较大,煤体失稳破坏时耗弹比呈“阶跃”式突变特征,其值从30迅速增至90;定义并计算了能量耗散率与能量释放率,该指标在煤体破坏的临界点、失稳点与破坏点同样出现了异常响应特征,破坏点处最为显著,G_d/G_e的值由20突增至100以上。受载煤体失稳破坏本质上是外界能量输入与驱动的结果,煤体能量指标能够更好地揭示试样损伤破坏过程的非线性演化特征,精细地捕捉煤体失稳破坏的前兆信息。     

单温控模块空间构型连续流PCR结构研究

提出了一种新型空间构型连续流PCR结构,该结构将传统二维平面逶迤通道结构转化至三维空间,并基于单温控模块,构筑变性、退火/延伸2个温区,实现符合PCR扩增要求的试样空间温度分布。通过有限元方法详细分析了空间尺寸、通道直径和流体速度对通道内流体温度分布的影响规律,分析表明当该结构几何尺寸为54 mm×58 mm×28 mm,对应壁厚为2 mm×10 mm×2 mm,流体通道直径为1 mm,流体速度为0.0005 m/s时,可实现94.5℃的变性区温度分布和65.5℃的退火/延伸区温度分布,满足核酸分子扩增的温度需求。