強激光與等離子體相互作用中的自生磁場與質(zhì)子加速的研究.pdf

1、利用超強超短脈沖激光與等離子體相互作用產(chǎn)生幾百兆量級的高能質(zhì)子束是研究人員致力研究的核心物理問題之一。超強超短脈沖激光與等離子體相互作用后會產(chǎn)生接近光速的高能電子，這些以相對論運動的超熱電子穿過靶材料后與等離子體薄靶表面的帶正電的質(zhì)子相互作用形成強度約為1012 V m量級的加速電場，質(zhì)子再經(jīng)由這個加速電場加速到數(shù)十MeV量級。利用超強超短脈沖激光與等離子體相互作用得到的高能質(zhì)子束在新型質(zhì)子加速器，質(zhì)子束驅(qū)動核聚變，在醫(yī)療診斷和治療等科

2、學(xué)技術(shù)方面都有許多創(chuàng)新的潛在應(yīng)用價值和科學(xué)意義。
　　論文第一章簡單介紹了超強超短脈沖激光、等離子體以及和加速研究的進展、慣性約束核聚變的發(fā)展進展，以及超強超短脈沖激光與等離子體薄靶相互作用的研究意義等。
　　第二章則是介紹如何經(jīng)由超強超短脈沖激光產(chǎn)生超熱電子或高能質(zhì)子束的理論原理，包含描述超強超短脈沖激光和等離子體的基本參數(shù)、激光在等離子體中的傳播特性、超熱電子和高能質(zhì)子加速的基本原理及超熱電子與帶正電的質(zhì)子分離時所建立的

3、鞘層靶背加速機制(Target Normal Sheath Acceleration，TNSA)。
　　第三章主要介紹了激光等離子體相互作用的粒子模擬方法。包括用粒子模擬法(PIC)求解麥克斯韋方程組，求解相對論粒子運動方程，以及電流密度、初始條件、邊界條件處理方法等。
　　第四章，選用不同類型的等離子體薄靶，用二維PIC模擬方法系統(tǒng)研究了超強激光脈沖與等離子體薄靶相互作用中產(chǎn)生的自生磁場和質(zhì)子加速行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)功率密度