超短超強激光離子加速實驗研究.pdf

1、隨著啁啾脈沖放大技術(shù)(CPA)的實現(xiàn)，新型激光器可以產(chǎn)生從幾十飛秒到幾個皮秒的激光脈沖，激光功率密度高達(dá)1022W/cm2。理論與實驗研究表明，超短超強激光脈沖與等離子體相互作用過程中，會以脈沖形式向外發(fā)射高能質(zhì)子束。尤其是在靶背法線方向以較小錐角發(fā)射質(zhì)子束，具有能譜特性可控、方向準(zhǔn)直性高、時間短、源尺寸小、穿透物質(zhì)能力強等獨特的性能。在高能密度物理、等離子體電場和磁場診斷、快點火及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等方面具有重要應(yīng)用前景。
　　 本論文

2、開展了對超短超強激光與薄膜靶中靶背質(zhì)子及D離子發(fā)射的實驗研究，重點研究了靶背法線方向質(zhì)子束的空間分布、能量分布以及離子加速中靶前和靶后光譜發(fā)射。實驗是在中國工程物理研究院激光聚變研究中心的SILEX—I超短脈沖激光裝置上進行的。在薄膜靶激光質(zhì)子加速實驗中發(fā)現(xiàn)激光預(yù)脈沖、靶厚度對質(zhì)子加速有很大的影響。在激光強度3×1018-3×1019 W/cm2條件下，采用前表面厚度為3μm銅、后表面鍍4μm厚CH靶，質(zhì)子的最大能量達(dá)到3.15 MeV

3、。而對190 nm厚CH膜靶，質(zhì)子的最大能量為0.54MeV。初步研究了激光偏振對質(zhì)子加速的影響，相同激光功率條件下，圓偏振激光加速產(chǎn)生的質(zhì)子最大能量略低于P偏振打靶。這些結(jié)果與靶后鞘層加速機制相一致。另外，還研究了強度為1.0x1019W/cm2的激光與固體薄靶作用產(chǎn)生的光譜發(fā)射。對于3μm的鍍CD厚銅靶，在激光鏡向反射方向觀測到二倍頻和3/2倍頻光譜，且都發(fā)生了紅移，由紅移量推測出等離子體反射面的后退速度約為2.6×108cm/s。