1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
高功率激光与等离子体相互作用(LPI)产生的超热电子能谱与空间分布是激光惯性约束聚变(ICF)中评估预热增熵、优化靶参数设计的关键依据,因此是研究上的重要内容。基于神光Ⅱ激光装置,研究了不同条件的激光与碳氢平面靶作用产生超热电子的能谱与空间分布。实验结果表明,超热电子能谱符合麦克斯韦分布,拟合温度处于30~65 keV范围,靶前方向得到的超热电子温度和强度均高于靶后方向。在靶后方向探测到的超热电子空间分布近似高斯分布,峰值方向在靶背法线方向。靶前散射光谱上有较强的对流受激拉曼散射(SRS)信号及具有双峰分布特点的双等离子体衰变(TPD)信号。理论结合实验数据分析表明,在高温大尺度等离子体条件下,SRS产生的超热电子相比TPD占据主导地位。此外,分析了由SRS产生的电子等离子体(EPW)波加速的电子动能与散射光波长的关系,发现加速后电子的动能随着散射光波长的增加而增加,与实验结果相符。
激光技术: 惯性约束聚变 超热电子 受激拉曼散射 双等离子体衰变 中国激光
2021, 48(23): 2308001
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Laser Plasma, China Academy of Engineering Physics, Shanghai 201899, China
2 National Laboratory on High Power Lasers and Physics, Shanghai 201899, China
An aberration-free imaging technique was used to design a double-spherically bent crystal spectrometer with high energy and spatial resolutions to ensure that the individual spectral lines are represented as perfectly straight lines on the detector. After obtaining the matched parameters of the two crystals via geometry-based optimization, an alignment method was employed to allow the spacing between the crystals and the detector to be coupled with the source. The working principle of this spectrum-measuring scheme was evaluated using a Cu X-ray tube. High-quality spectra with energy resolutions (E/ΔE) of approximately 3577 were obtained for a relatively large source size.
double-spherically bent crystal aberration-free imaging X-ray spectra Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 061101
中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
基于神光Ⅱ升级装置,研究了纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的伽马(γ)辐射特征。利用ns束激光与CH薄膜靶相互作用,产生大尺度近临界密度等离子体,然后将ps束激光作用在该等离子体上,产生高能电子,高能电子穿过2 mm厚的Au靶,通过轫致辐射产生γ射线。对不同方向的γ辐射能谱和靶室外的γ辐射剂量分布进行实验测量,发现γ辐射集中在激光前冲方向,具有较小的发散角,而且在该方向上高能段的γ辐射较强。这说明双层靶的设计可以提高ps束激光与等离子体的能量耦合效率,提高高能电子温度,增加高能电子数目,有利于高能段γ辐射在ps束激光的前冲方向集中。另外,在靶室外距离靶点1.25 m处测到的50 keV以上γ辐射的单发次最大剂量为277 μGy。本研究结果对γ辐射的防护和应用具有参考价值。
激光器 双层靶 γ辐射; 能谱 剂量 角分布
中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所, 上海 201800
数千电子伏特(Multi-keV)量级的X射线背光成像是高能密度等离子体物理实验中常用的一种诊断技术。在神光II激光装置上, 研究了纳秒激光驱动钛4.7 keV波段及氯2.7 keV波段背光面源的性能。研究结果表明, 氯背光能谱以类He线及类H线为主, 其中2.7 keV波段的类He-α线最强; 在当前神光II激光加载能力下, 氯背光面源相对强度超过钛背光面源一个量级, 因此, 可选用氯He-α线的X光探针进行背光诊断。
X射线光学 背光面源 等离子体 K壳层能谱 氯
Author Affiliations
Abstract
The process of high power laser interaction with the large scale length corona plasma produced by the leading edge of the laser pulse has been investigated. Early experimental results are re-analyzed and conclusions drawn. In particular, studies of the close connection of unstable filamentation instability with – mainly – two-plasmon decay and – partly – stimulated Raman scattering, stimulated Brillouin scattering, and resonance absorption are carried out in this paper. The positive and negative effects of filamentation instability are also discussed.
High Power Laser Science and Engineering
2013, 1(3-4): 3-43-4000110
中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
在神光Ⅱ激光装置上，针对外径260 μm的柱形靶，采用大焦斑拼接的办法（焦斑直径约200 μm），开展了八路激光直接驱动压缩实验。利用第九路激光驱动钼X射线背光，使用KirkpatrickBaez显微镜成像以及条纹相机记录的方法，获得了柱形靶内爆流线图，据此给出的压缩后密度约为初始密度的120倍。该密度处于快点火电子产生区和能量沉积区密度之间，正是电子束需要传输的密度区域。神光Ⅱ皮秒激光运行后，可以利用这种压缩的柱形靶开展电子束在稠密等离子体中传输的实验研究。
柱形靶 压缩 直接驱动 电子传输 快点火 cylindrical target compression direct drive electron transport fast ignition
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
用二维particle-in-cell (PIC)粒子模拟程序研究了等离子体初始温度对强激光与物质相互作用过程中高能质子产生的影响。观察到不同的等离子体初始温度会影响靶前激波的形成时间, 进而影响质子产额。数值模拟显示当等离子体初始温度适度增大时可以得到更高的质子产额。
激光等离子体 高能质子 粒子模拟 等离子体温度 激波
1 Laboratory for High Intensity Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Chinese Journal of Lasers B
2001, 10(2): 117
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, The Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
Chinese Journal of Lasers B
2000, 9(3): 263
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, The Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Institute of Nuclear Physics and Chemistry, P.O.Box 525-74, Chengdu 610003, China
Chinese Journal of Lasers B
1999, 8(6): 520
