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
采用LiF探测器堆测量了飞秒激光-薄膜靶相互作用中超热电子产生的剂量。根据电子在LiF中的质量碰撞阻止本领，理论上计算出了超热电子的能量分布；在相同实验条件下，数值模拟结果与实验测量结果较好地一致，证明了实验测量的可靠性。理论分析显示，共振吸收是激光-薄膜靶相互作用中电子加速的主要机制。
超热电子 能量分布 实验 模拟 hot electron energy distribution experiment simulation
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 高温高密度等离子体物理国防科技重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学 近代物理系, 中国科学院 基础等离子体物理重点实验室, 合肥 230026
超短超强激光焦斑参数的精确测量是深入开展精密物理实验的前提。在SILEX-Ⅰ激光装置上, 采用光学成像法和穿孔法测量了μJ级能量下的激光焦斑特性, 采用光学成像方法得到了激光主瓣大小及能量集中度信息, 通过穿孔法得到了激光能量透过率与不同大小孔径的关系曲线, 并对两种方法得到的测量结果进行了比对研究。研究结果表明, 光学焦斑测量法和穿孔法都可以比较准确地反映激光焦斑的能量分布情况, 得到的能量分布偏差小于10%。
焦斑 飞秒激光 功率密度 光学成像 穿孔法 focal spot femtosecond laser laser intensity optical imaging pinhole method 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2871
1 内江师范学院,物理系,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
采用不同量程的电子谱仪与LiF热释光探测器相配合,测量了飞秒激光-等离子体相互作用中产生的快电子能量分布.结果显示快电子能量分布的一致性和多个重要特征与国外同类实验和计算机模拟结果相似.快电子能谱在低能处产生凹陷是由于冷电子的回流产生的;几种加速机制共同作用是能谱在100～350 keV范围内出现平台的原因;快电子的有效温度较好地满足共振吸收的温度定标律是由于反射激光加速与共振吸收机制均是通过朗道阻尼或波破对电子进行加速的.
飞秒激光 快电子 能量分布 加速机制 有效温度
中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
介绍了光子计数型电荷耦合器件(CCD)的工作原理,标定了2.0～30 keV的探测效率.在超强超短激光等离子体相互作用中,实验用靶为复合靶,分别用Cu+Mo和Al+Cu制作.第1层靶是Cu或Al物质作为电子示踪材料,第2层靶是Mo或Cu物质作为荧光材料,利用光子计数型CCD测量了Mo和Cu的X射线能谱, 同时得到CCD的能量分辨率大于37.该CCD可用于激光等离子体低通量高能X射线测量实验.
探测效率 X射线测量 激光等离子体 CCD
1 四川大学,原子与分子物理研究所,成都,610065
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
用100 TW激光器产生的超短超强激光与5 μm薄膜Cu靶的进行打靶实验,测量了靶背法线方向产生质子的角分布和能谱.实验中采用辐射变色膜片HD810测量质子的角分布,用CR39和Thomson磁谱仪结合测量质子能量分布.测量结果表明:质子发射张角为10°左右,质子沿着靶背法线方向发射,在能量为570 keV处出现截断.通过测量质子能量分布验证了超短超强激光等离子体相互作用过程中靶背法线鞘层质子加速机制.
超短超强激光 等离子体 质子 能谱
1 四川大学原子分子物理研究所,四川,成都,610065
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
为了探索超热电子的加热机制,利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪,分别在靶背法线方向测量了光学渡越辐射(OTR)积分成像图案和光谱.实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行,飞秒激光与铜膜靶作用后,靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD或OMA谱仪的狭缝上.测得的积分成像图案呈圆环状,光斑形成区域直径约为225 μm,在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号,该现象表明,超热电子在传输的过程中存在成丝效应,其分布也不均匀.光谱在300～500 nm之间出现一系列非周期锐利尖峰,在400 nm(2ω0)附近出现的尖峰应归因于v×B加热机制产生的超热电子引起的相干渡越辐射(CTR).
光学渡越辐射 超热电子 成丝效应 v×B加热机制 想干渡越辐射 Optical transition radiation Hot electron Filament effect v×B acceleration mechanism Coherent transition radiation
1 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
2 内江师范学院,物理系,四川,内江,641112
在激光能量130 mJ(靶面),脉宽60 fs,波长800 nm,对比度1∶10-6,激光与靶法线成45°夹角,P偏振,靶面激光峰值功率密度约为7.0×1017 W·cm-2,无预脉冲的条件下,采用电子谱仪与经γ标准源标定的LiF热释光探测器(TLD)相配合,测量了飞秒激光-薄膜靶相互作用中产生的超热电子能谱.根据所测的能谱,推算出超热电子的产额和激光能量转化为超热电子能量的效率,在靶法线方向分别为1.19×1010/sr和4.55%/sr,在激光反射方向分别为1.83×109/sr和0.76%/sr.结果显示,不同方向的超热电子产额和激光转化效率有所不同,原因在于激光-等离子体相互作用产生的超热电子构成各向异性的分布.
飞秒激光 薄膜靶 超热电子 能谱 产额 转化效率 Femtosecond laser Foil target Hot electron Energy spectrum Yield Conversion efficiency
1 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳621900
2 四川大学,原子分子物理研究所,四川,成都,610065
介绍了利用3TW/60fs钛宝石超短超强激光与20μm铜薄膜靶相互作用的实验.实验观测到质子束的角分布随激光功率密度有所变化.在较高的功率密度(～1×1018W/cm2)时,观测到环状的质子束分布,发散角较大.在较低的激光功率密度(～2×1017W/cm2)时,质子束发散角减小,质子束出现成丝现象.质子束的角分布实际上反映了从靶前输运到靶背的超热电子电流横向分布.在输运过程中,由于Weibel不稳定性会使超热电子电流出现空心化并最后破裂成丝.
超短超强激光 质子加速 成丝 Ultra-short and ultra-intense laser Proton emission Filament
1 四川大学,原子分子物理研究所,四川,成都,610065
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
利用OMA光学多道分析谱仪,分别在激光镜反方向和接近靶面法线方向测量了2倍频谐波的精细结构.在激光功率密度为5×1017W/cm2的条件下,通过散射光2倍频谐波谱的精细结构,回推出激光与等离子体相互作用中产生的自生磁场达100T量级.
自生磁场 OMA谱仪 2倍频谐波 飞秒激光等离子体 Spontaneous magnetic field OMA spectrometry 2 doubling harmonics Femtosecond laser-plasma
1 四川大学 原子分子物理研究所,四川,成都,610065
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
3 内江师范学院 物理系,四川,内江,641112
4 四川大学,原子分子物理研究所,四川,成都,610065
用3TW超短超强激光器进行了激光与固体靶相互作用实验.采用电子角分布仪和LiF热释光探测器探测了超热电子的角分布.测量结果显示:能量较高的电子发射的定向性好于能量较低的电子;能量较低的电子呈溅射状发射;能量较高的电子发射出现两个尖锐的发射峰,其中,激光反射方向的超热电子发射峰则由反射激光、有质动力径向分量、侧向拉曼散射等加速机制共同作用的结果,靠近靶法线方向的超热电子发射峰是由其振吸收机制产生,且理论预言与实验结果相吻合.
超短超强激光 等离子体 超热电子 角分布 加速机制 Ultra-short ultra-intense laser Plasma Hot electron Angular distribution Acceleration mechanism
