Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Plasma Physics Laboratory, Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, People’s Republic of China
2 Joint Laboratory for Extreme Conditions Matter Properties, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, People’s Republic of China
3 IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, People’s Republic of China
We present an application of short-pulse laser-generated hard x rays for the diagnosis of indirectly driven double shell targets. Cone-inserted double shell targets were imploded through an indirect drive approach on the upgraded SG-II laser facility. Then, based on the point-projection hard x-ray radiography technique, time-resolved radiography of the double shell targets, including that of their near-peak compression, were obtained. The backlighter source was created by the interactions of a high-intensity short pulsed laser with a metal microwire target. Images of the target near peak compression were obtained with an Au microwire. In addition, radiation hydrodynamic simulations were performed, and the target evolution obtained agrees well with the experimental results. Using the radiographic images, areal densities of the targets were evaluated.
Matter and Radiation at Extremes
2024, 9(2): 027602
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
超强激光加速产生的高能质子束源在基础物理研究、材料科学、生物医疗等领域具有广泛应用前景。基于激光聚变研究中心的SILEX-II装置,开展了高对比度飞秒激光驱动纳米刷靶质子加速实验研究。采用等离子体镜技术进一步提升激光对比度,有效降低了预脉冲对纳米刷靶结构的影响。相比于平面靶,采用纳米刷靶质子截止能量提高到1.5倍,质子束产额增加近一个量级,成功验证了超高功率密度下纳米刷靶对激光离子加速的增强效果,并且有效提升了质子束空间分布的均匀性。研究结果为高品质质子束源的产生和应用提供了技术途径。
纳米刷靶 激光离子加速 等离子体镜 高品质质子束 nanobrush targets laser ion acceleration plasma mirror high-quality proton beam 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 101004
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理全国重点实验室,四川 绵阳 621900
短脉冲强激光驱动中子源具有微焦点、短脉宽、高注量率的特点,在创新研究和应用方面显示出独特潜力,得到了广泛关注。简要回顾了激光中子源的发展历史和现状,特别是超短脉冲激光驱动束靶中子源的最新研究进展。首先,介绍了激光中子源束流品质提升方面的研究工作。其中,产额提升是激光中子源研究以及实现相关应用的首要问题。当前的研究主要通过反应通道选择、离子加速优化等技术途径来实现激光中子源产额的提升。除了产额提升之外,人们还格外关注激光中子源的方向性提升,提出了削裂反应、逆反应动力学等新方案。其次,介绍了激光中子源参数的诊断方法与现状。通过对激光中子源能谱、角分布、脉宽和源尺寸等参数的精密表征,人们对激光中子源的特性有了更全面的了解,这有力支撑了其应用。最后,回顾了激光中子源目前已开展的应用演示实验。激光中子源适用于部分与传统中子源类似的应用场景,同时基于激光中子源超短脉冲、超高通量等新特性有望拓展出新的独特应用。
激光光学 激光离子加速 激光中子源 超短脉冲激光 
中国激光
2024, 51(1): 0101004
孙旭 1吴海忠 1王小伟 1吕治辉 1[ ... ]袁建民 1,3,***
作者单位
摘要
1 国防科技大学理学院,湖南 长沙 410073
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院,北京 100193
太赫兹波为高能量密度物质提供了独一无二的诊断手段,但在大型高能量密度装置上实现极端条件下物质状态的太赫兹时域光谱诊断技术仍面临巨大挑战。本文报道了在低重复频率、高能量激光装置上开展的光脉冲泵浦-太赫兹探测实验。利用钛宝石飞秒激光器输出焦耳量级的单发脉冲,单发脉冲经磷酸二氢钾倍频后加热30 nm厚自支撑金膜,产生均匀的温稠密金等离子体;同时,将大孔径铌酸锂晶片通过光整流产生的单脉冲能量为7 μJ的太赫兹脉冲作为探测光,利用金属阶梯镜实现了单发太赫兹波形探测,获得了温稠密金在太赫兹波段的时间分辨的电导率数据,为检验双温模型中电子-离子耦合系数等关键参数的准确性提供了新基准。
超快光学 太赫兹时域光谱 单发泵浦-探测 极端物态诊断 电导率 
中国激光
2023, 50(17): 1714013
作者单位
摘要
1 内江师范学院 物理与电子信息工程学院,四川 内江 641112
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
介绍了激光-等离子体相互作用产生正电子的相关实验和数值模拟研究进展。简要回顾了激光-等离子体相互作用正电子的发现过程及激光-等离子体作用产生正电子的三种物理机制;详细地叙述了激光与物质相互作用产生正电子的两类典型实验方式(即直接方式和间接方式)及相关的实验和数值模拟结果;对激光-等离子体相互作用产生正电子的研究进行了评述。从现有研究进展来看,目前理论研究和实验研究所获结论差异较大,还需要从激光设备、实验方案设计以及理论和模拟研究方面做大量细致的工作。
激光-等离子体 正电子产生 量子电动力学效应 laser-plasmas positron generation quantum electrodynamics effect 
强激光与粒子束
2023, 35(7): 072001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
间接驱动惯性约束聚变真空或者近真空黑腔实验中,纳秒激光烧蚀产生的腔壁等离子体可以在靶丸烧蚀等离子体(或低密度填充气体)中驱动无碰撞静电冲击波,冲击波电场会以二倍冲击波速度反射离子。为了测量纳秒激光驱动非相对论无碰撞静电冲击波产生的10 keV量级的反射离子能谱,设计了低能汤姆逊离子谱仪。利用Geant4建模,对离子测量过程进行了全过程蒙特卡罗模拟,用以评估靶室残余气体和喷气气体对低能离子测量的影响。模拟结果显示,靶室残余气体会造成10 keV量级D离子信号在谱仪电场和磁场方向展宽。电场方向的展宽会增加不同荷质比离子谱线发生交叠的风险,而磁场方向的展宽会导致离子能谱展宽。喷气气体会造成离子信号向低能区移动并拖尾,导致测量的离子谱偏离真实的反射离子能谱。
非相对论无碰撞静电冲击波 反射离子能谱 蒙特卡洛模拟 non-relativistic collisionless electrostatic shocks energy spectra of reflected ions Monte Carlo simulation 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122005
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院,北京 100871
为了在百kJ高功率激光装置上建立D3He质子照相平台,采用一维辐射流体程序Helios-CR对D3He爆推靶质子产生进行了模拟,综合考虑多种因素给出在百千焦高功率激光装置上开展质子照相所需要的激光和靶球建议参数。结合激光装置现有条件,分析了在1015 W/cm2左右激光强度下D3He质子产额随靶球半径、激光强度、充气压力和SiO2球壳厚度等参数的变化规律,给出了靶球半径300 μm,内充D3He气体压强1.8 MPa,SiO2球壳厚度3.5 μm左右等优化参数,预计此条件下D3He质子产额可达109~1010。通过模拟得到的质子产额变化规律,为质子照相平台的正式建立和实验参数选取提供了参考。
直接驱动 爆推靶 单色质子源 direct drive implosion exploding pusher target monochromatic proton source 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122003
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
为实现惯性约束聚变(ICF)内爆燃烧停滞阶段过程中最大压缩时刻的冷燃料面密度分布测量,设计了包含字母客体与针孔阵列的照相客体,通过同一发相同视角测量源分布与客体照相技术,首次建立了皮秒激光驱动的高能X射线源编码照相技术。通过星光III实验研究,基于W丝阵靶照相的反演图像空间分辨率5.4 μm±0.7 μm;激光到X射线(50~200 keV)的能量转换效率,W丝阵靶5.4×10−4,与传统Au单丝靶的转换效率(4.8×10−4)一致。基于源编码照相解决了传统皮秒激光背光照相中空间分辨率与光源亮度不能兼顾的困难,为强背景干扰下提供高信噪比、高分辨率的ICF靶丸压缩背光图像提供了重要照相方式。
惯性约束聚变 皮秒激光 背光照相 高能X射线 空间分辨率 inertial confinement fusion ps laser backlight high-energy X-ray spatial resolution 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122001
Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter School of Physics Xi’an Jiaotong University Xi’an 710049 China
2 Science and Technology on Plasma Physics Laboratory Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics Mianyang 621900 China
3 Xi’an Technological University Xi’an 710021 China
4 Advanced Materials Testing Technology Research Center Shenzhen University of Technology Shenzhen 518118 China
5 Institute of Modern Physics Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730070 China
6 State Key Laboratory of Laser Interaction with Matter Northwest Institute of Nuclear Technology Xi’an 710049 China
The laboratory generation and diagnosis of uniform near-critical-density (NCD) plasmas play critical roles in various studies and applications, such as fusion science, high energy density physics, astrophysics as well as relativistic electron beam generation. Here we successfully generated the quasistatic NCD plasma sample by heating a low-density tri-cellulose acetate (TCA) foam with the high-power-laser-driven hohlraum radiation. The temperature of the hohlraum is determined to be 20 eV by analyzing the spectra obtained with the transmission grating spectrometer. The single-order diffraction grating was employed to eliminate the high-order disturbance. The temperature of the heated foam is determined to be T = 16.8 ± 1.1 eV by analyzing the high-resolution spectra obtained with a flat-field grating spectrometer. The electron density of the heated foam is about Ne=4.0±0.3×1020cm-3 under the reasonable assumption of constant mass density.
Laser and Particle Beams
2022, 2022(2): 3049749
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
提出了一种基于混合像素探测器作为记录介质的用于激光聚变内爆D3He质子源能谱和产额测量的在线磁谱仪诊断系统。通过对探测器上特征团簇数目和能量的识别,结合诊断系统排布,可以快速获取激光聚变反应产生的D3He质子源的能谱和产额。在神光装置上对该诊断系统进行了测试。实验使用31束纳秒激光聚焦到靶丸上驱动聚变反应。靶丸内充有原子比1∶1的D23He的混合气体。在线磁谱仪诊断系统测量到了中心能量在14.6 MeV、半高全宽为2.1 MeV、产额约(2.3±0.13)×109的初级D3He质子能谱。该系统的建立可以实时给出D3He质子源能谱和产额信息,从而更加及时地指导实验的开展。
激光聚变 内爆 质子能谱 在线诊断 laser fusion implosion proton spectrum online diagnosis 
强激光与粒子束
2022, 34(5): 052001

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