質(zhì)子診斷在高能量密度等離子體物理中的應(yīng)用.pdf

1、質(zhì)子診斷技術(shù)是目前高能量密度等離子體物理診斷技術(shù)的前沿技術(shù)，其研究對(duì)強(qiáng)場(chǎng)物理以及激光驅(qū)動(dòng)核聚變研究都具有重要意義和應(yīng)用價(jià)值。在基于激光技術(shù)的高能量密度物理研究中，通過(guò)對(duì)研究客體發(fā)出的質(zhì)子束進(jìn)行被動(dòng)式診斷，可以給出等離子體本身的信息，如強(qiáng)場(chǎng)激光質(zhì)子加速特性，激光等離子體面密度等;另一方面，激光產(chǎn)生的質(zhì)子束作為探針可以用于高能量密度等離子體中各種電磁現(xiàn)象的診斷研究。本文圍繞高能量密度等離子體物理的診斷，開(kāi)展了激光加速質(zhì)子束品質(zhì)優(yōu)化研究以及多

2、項(xiàng)質(zhì)子診斷方法的研究。
　　在激光質(zhì)子加速診斷方面，介紹了激光加速質(zhì)子的探測(cè)方法和探測(cè)設(shè)備。設(shè)計(jì)了一套質(zhì)子能譜診斷范圍0.1-20MeV的Thomson譜儀。通過(guò)磁鐵結(jié)構(gòu)和探測(cè)器排布的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)更寬范圍的能譜測(cè)量。并在星光Ⅲ裝置上首次開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，獲得了多種離子（質(zhì)子，碳離子）能譜信號(hào)。
　　針對(duì)激光加速產(chǎn)生的質(zhì)子束特性，為了實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用，同時(shí)也便于規(guī)律性質(zhì)子診斷研究，開(kāi)展了基于傳統(tǒng)加速器技術(shù)的質(zhì)子束品質(zhì)優(yōu)化研究。分別

3、研究了四極磁鐵組和RF腔對(duì)激光加速質(zhì)子束能譜的優(yōu)化，前一種方法獲得了相對(duì)增強(qiáng)的單能質(zhì)子，而后一種則可以獲得絕對(duì)增強(qiáng)的單能質(zhì)子;利用螺線管的高收集效率和RF腔的絕對(duì)單能質(zhì)子增強(qiáng)，提出了一種組合螺線管和RF腔產(chǎn)生準(zhǔn)直準(zhǔn)單能質(zhì)子束的方法;在上面方法的基礎(chǔ)上，發(fā)明了一種光陽(yáng)極質(zhì)子源。該質(zhì)子源具有能量可調(diào)的特點(diǎn)。
　　開(kāi)展了主動(dòng)式質(zhì)子診斷技術(shù)，即質(zhì)子照相技術(shù)研究。根據(jù)激光加速質(zhì)子束的寬能譜特性，提出了啁啾質(zhì)子束照相的概念，并在此基礎(chǔ)上提出了

4、兩種時(shí)間分辨的啁啾質(zhì)子照相方法，包括質(zhì)子分幅照相和質(zhì)子條紋照相。其中質(zhì)子分幅照相可以獲得二維的空間分辨，但是由于高能質(zhì)子會(huì)在前面層RCF沉積能量，從而造成圖像模糊;質(zhì)子條紋照相只有一維的空間分辨，但是不存在高能質(zhì)子造成的圖像模糊，空間分辨率更高。開(kāi)展了質(zhì)子束對(duì)內(nèi)爆過(guò)程的照相研究，分析了質(zhì)子數(shù)量、能量等因素對(duì)照相效果的影響。開(kāi)展了質(zhì)子束對(duì)電磁孤立子的照相模擬研究，模擬結(jié)果顯示可以通過(guò)質(zhì)子分幅照相的結(jié)果給出孤立子演化速度。開(kāi)展了質(zhì)子束對(duì)電容

5、線圈靶磁場(chǎng)的照相，模擬結(jié)果顯示可以通過(guò)質(zhì)子照相圖內(nèi)環(huán)半徑的大小來(lái)判斷線圈電流及磁場(chǎng)的大小，為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究提供了理論指導(dǎo)。開(kāi)展了質(zhì)子照相和電子照相的比較研究，發(fā)現(xiàn)在透視照相方法質(zhì)子照相具有電子照相不可替代的特點(diǎn)，而利用多次小角度散射效應(yīng)照相和對(duì)電磁場(chǎng)的照相上，可以采用電子照相來(lái)代替。
　　在聚變反應(yīng)研究中，燃料壓縮面密度以及壓縮對(duì)稱性都是影響點(diǎn)火成功的關(guān)鍵因素。在燃料壓縮面密度的診斷方面，提出了在低質(zhì)子產(chǎn)額情況下利用磁譜儀診斷和質(zhì)