超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

 用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像，并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生，并诊断了离子能谱。模拟结果表明，在靶前表面所产生的高能离子，角分布较大，在向靶内输运过程中会损失能量；在靶后表面产生的高能离子，定向性很好，能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。     

融断开关等离子体中磁场的异常渗透

简单地介绍了柱坐标粒子模拟算法及实现 ,利用粒子模拟方法对等离子体融断开关导通过程中的磁场渗透问题进行了模拟计算 ,针对不同的模拟条件出现的模拟结果进行了理论分析 ,给出了合理的物理解释。     

激光脉冲的横向波形对弓形波电子俘获的影响

用粒子模拟研究了在激光尾波场电子弓形波注入过程中激光脉冲的横向波形对尾波场俘获电子数目的影响, 发现与高斯激光相比, 超高斯形激光更有利于拉动空泡闭合前侧边的电子团向空泡尾部汇聚形成高能量局域化的弓形波, 从而导致更多的电子注入到空泡的加速相, 使得被俘获的电子数目提高近5倍, 且电子束品质得到改善.该研究对于进一步理解尾波场加速中电子注入等有参考价值. 关键词： 尾波场 电子俘获 横向波形 粒子模拟     

高空核爆炸X射线电离的时空分布数值模拟

利用数值模拟程序模拟了高空核爆炸辐射的X射线对不同高度大气的电离及演化过程,给出了电子的时空分布曲线．结果表明：在80km爆高1kt小当量高空核爆炸情况下,电子数密度随高度只出现一个极大值,而在80kin以上爆高情况下,电子数密度出现两个极大值,一个位于爆点附近,另一个位于90km高度附近,在这个高度电离的影响范围最大;高空核爆炸辐射的X射线在70km高度附近截止,对70km以下高度没有电离影响;随着辐射角度的增加,电子数密度出现第二个极大值的高度有所上升,X射线截止高度也有所上升．     

Preliminary experimental study and simulation of an energy-tunable quasi-monochromatic laser-Compton X/γ-ray source

We propose a slanting collision scheme for Compton scattering of a laser light against a relativistic electron beam. This scheme is suitable to generate an energy-tunable X/γ-ray source. In this paper, we present theoretical study and simulation of the spectral, spatial and temporal characteristics of such a source. We also describe two terms laser-Compton scattering (LCS) experiments at the 100 MeV Linac of Shanghai Institute of Applied Physics, where quasi-monochromatic LCS X-ray energy spectra with peak energies of ～30 keV are observed successfully. These preliminary investigations are carried out to understand the feasibility of developing an energy-tunable quasi-monochromatic X/γ-ray source, the future Shanghai Laser Electron Gamma Source.     

低密度等离子体融断开关的粒子模拟研究

 采用2.5维柱坐标粒子模拟程序研究了低密度等离子体融断开关（PEOS）工作过程中的物理现象,介绍了计算模型的建立和复杂边界的算法处理。模拟结果表明,在PEOS导通电流的过程中,电流通道最初在等离子体的发生器端形成,并且随着导通时间的增大而向负载端漂移。离子的空间分布并没有明显的变化,当PEOS发生断路时,等离子体离子的密度会迅速降低,并最终导致PEOS阴极附近的等离子体的密度已接近为零,此时,阴极电子完全受磁场箍缩作用而不能到达阳极,PEOS完全断开。     

第二讲激光尾波场加速中的准单能电子束的产生

自从激光尾波场加速电子方案提出以来，经过二十多年的理论和实验研究，人们在激光尾波场加速方面已经取得了重大进步，相继在电子束能量、电子单色性等束流性能上取得重大突破．特别是在2004年对电子束的单色性研究取得重大突破，国际上几个著名实验室相继报道了准单能电子束产生的实验观测，掀起了激光尾波场研究的新高潮．对于准单能电子束的产生机制，虽然尚未达成统一认识，但普遍认为空泡加速可能是其中非常重要的机制之一．文章介绍了激光尾波场的基本概念，着重介绍了单能电子束产生的空泡加速模式里的两个关键物理过程：波破和电子的自捕获，同时介绍国际上相关的一些重要实验结果和理论进展．     

激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的模拟计算

通过理论分析,建立了激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的物理模型,以及Geant4模拟程序.以100 Me V量级的激光等离子体加速电子束参数为输入,模拟研究了不同靶材和靶厚条件下正电子束的产额、能量、角分布等主要物理参数.结果表明:金靶和钽靶是较优秀的电子—正电子转换靶材;对于相同的金属靶材面密度,正电子产额与原子序数Z的四次方成正比,与原子质量数A的平方成反比,即Ne+∝(Z2/A)2;对于不同的靶材,正电子产额有Ne+∝d2,其中d为靶材厚度,但仍存在一个最佳靶厚度.与利用拍瓦、皮秒激光束与固体靶相互作用产生正电子束的方案相比,利用本方案有望获得更高能量以及更小角发散的相对论正电子束,其流强可达107/shot.     

超强激光钻孔机制的粒子模拟研究

 用二维半粒子模拟程序模拟研究了超强激光束与过稠密等离子体的相互作用过程,发现存在有质动力加速电子及由该电子再拉动离子而产生的等离子体密度通道,也发现由高能电子流产生的高强度自生磁场。模拟研究了三种空间形状的激光对钻孔的影响,发现激光场径向梯度越大,钻孔速度越大,越有利于钻孔;对反射波进行诊断,发现了奇次谐波和偶次谐波。     

Simulation of the Quasi-Monoenergetic Protons Generation by Parallel Laser Pulses Interaction with Foils

A new scheme of radiation pressure acceleration for generating high-quality protons by using two overlappingparallel laser pulses is proposed. Particle-in-cell simulation shows that the overlapping of two pulses with identical Caussian profiles in space and trapezoidal profiles in the time domain can result in a composite light pulse with a spatial profile suitable for stable acceleration of protons to high energies. At～2.46 × 10^21 W/cm^2 intensity of the combination light pulse, a quasi-monoenergetic proton beam with peak energy ,～200 MeV/nucleon, energy spread 〈15%, and divergency angle 〈4° is obtained, which is appropriate for tumor therapy. The proton beam quality can be controlled by adjusting the incidence points of two laser pulses.