Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China
2 School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
3 School of Science, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China
We summarize our theoretical studies for stopping power of energetic heavy ion, diatomic molecular ions and small clusters penetrating through plasmas. As a relevant research field for the heavy ion inertial confinement fusion (HICF), we lay the emphasis on the dynamic polarization and correlation effects of the constituent ion within the molecular ion and cluster for stopping power in order to disclose the role of the vicinage effect on the Coulomb explosion and energy deposition of molecules and clusters in plasma. On the other hand, as a promising scheme for ICF, both a strong laser field and an intense ion beam are used to irradiate a plasma target. So the influence of a strong laser field on stopping power is significant. We discussed a large range of laser and plasma parameters on the coulomb explosion and stopping power for correlated-ion cluster and C60 cluster. Furthermore, in order to indicate the effects of different cluster types and sizes on the stopping power, a comparison is made for hydrogen and carbon clusters. In addition, the deflection of molecular axis for diatomic molecules during the Coulomb explosion is also given for the cases both in the presence of a laser field and laser free. Finally, a future experimental scheme is put forward to measure molecular ion stopping power in plasmas in Xi’an Jiaotong University of China.
Molecules Stopping power Coulomb explosion Vicinage effect Laser Matter and Radiation at Extremes
2018, 3(2): 67
Author Affiliations
Abstract
1 School of Chemistry, Tel Aviv University, Ramat Aviv, 69978 Tel Aviv, Israel
2 Kimika Fakultatea, Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU) and Donastia International Physics Center (DICP), P.K. 1072, 20080 Euskadi, Spain
3 IKERBASQUE, Basque Foundation for Science, 48011 Bilbao, Spain
Theoretical–computational studies of table-top laser-driven nuclear fusion of high-energy (up to 15 MeV) deuterons with
,
, and D nuclei demonstrate the attainment of high fusion yields within a source–target reaction design. This constitutes a source of Coulomb-exploding deuterium nanodroplets driven by an ultraintense femtosecond near-infrared laser and a solid hollow cylindrical target containing the second element. The source–target reaction design attains the highest table-top fusion efficiencies (up to
per laser pulse) obtained to date. The highest conversion efficiency of laser energy to nuclear energy (
–
for table-top DD fusion attained in the source–target design is comparable to that for DT fusion currently accomplished for ‘big science’ inertial fusion setups.
High Power Laser Science and Engineering
2013, 1(2): 02000069
中国人民解放军 陆军军官学院, 合肥 230031
利用不同波长和光强的纳秒激光, 对Kr原子团簇进行了激光电离的飞行时间质谱研究, 观察到Kr高价离子价态显著地依赖于激光波长, 当分别用波长为1064, 532, 355和266 nm的激光照射Kr原子团簇时, 可分辨的离子最高价态分别为+17, +11, +4和+2价; 然而离子价态与激光功率密度的依赖关系并不明显。实验结果支持“多光子电离-逆轫致吸收加热-电子碰撞电离”三步电离模型, 表明电子碰撞电离是高价离子产生的主要途径。
Kr原子团簇 库仑爆炸 高价离子 波长效应 krypton clusters Coulomb explosion multicharged ions wavelength effect
利用Bathe过势垒模型, 对飞秒强激光场中异核分子团簇((CH4)n, (CD4)n, (D2O)n)的爆炸动力学过程进行了理论研究。结果表明:异核团簇爆炸后产生的离子能量与团簇初始半径的平方呈线性关系, 爆炸机理为典型的库仑爆炸。研究发现, 异核分子团簇发生库仑爆炸后的氘离子能量高于飞秒强激光和单核的(D)n团簇相互作用后产生的氘离子能量, 显示异核团簇中高Z元素电离后产生的高价离子对低Z元素离子有很强的加速作用。
飞秒激光 异核团簇 库仑爆炸 过势垒电离 氘代甲烷 femtosecond laser heterocluster Coulomb explosion above-barrier ionization deuterated methane 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2993
1 北京理工大学 三院 机械制造及其自动化系, 北京 100081
2 北京理工大学 国际教育合作学院, 北京 100081
3 Laser-Based Manufacturing Laboratory Department of Mechanical and Aerospace Engineering，Missouri University of Science & Technology (formerly University of Missouri-Rolla) Rolla, MO 65409, USA
飞秒激光烧蚀过程中的微能量传导过程包括两个阶段：1）脉冲激光入射到物质上时电子对激光能量的吸收过程；2）激光脉冲照射后电子所吸收的能量在物质中重新分布导致的材料去除过程，即相变过程。本文讨论了飞秒激光，特别是功率密度在1013 ~ 1014 W/cm2的脉冲与宽禁带物质相互作用中相变过程的理论研究进展，分析了飞秒激光烧蚀过程中的材料去除机理，尤其是热气化和库仑爆炸两种机理。根据对飞秒激光烧蚀中微能量传导过程的讨论，总结了烧蚀阈值功率密度和烧蚀深度计算方面仍有待解决的问题。
热气化 库仑爆炸 阈值功率密度 烧蚀深度
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 教育部光电信息技术科学实验室, 天津 300072
2 Institute for Physical Science and Technology, University of Maryland, College Park, MD20742, USA
本文使用一维双列氢原子团簇模型对强激光场中的团簇动力学过程进行了数值模拟。计算所得的质子最大动能和能谱均与他人的计算或实验结果符合较好,但计算大为简化。表明本文所述模型适用于氢原子团簇模拟。本文亦根据逸出质子数量随入射激光强度变化的规律总结出一个描述团簇库仑爆炸的光强阈值公式。
氢原子团簇 库仑爆炸 一维模型
利用Bathe模型，理论模拟了氩团簇在飞秒强激光中(100fs，1016W／cm2)的电离和爆炸过程．研究结果显示，在团簇尺寸较小时，离子平均能量与团簇初始半径平方成正比，爆炸机制为典型的库仑爆炸．随着团簇尺寸的增加，能量增加的速度趋缓并在一定团簇尺寸后趋于饱和．模拟结果与实验数据有较好的吻合．
飞秒激光 氩团簇 库仑爆炸 Femtosecond laser pulse Argon clusters Coulomb explosion
中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
报道了飞秒强激光脉冲(60 fs,790 nm,2×1016 W/cm2)与纳米尺寸的氢团簇(半径rc约为1～3 nm)相互作用,产生的最大质子能量Emax对于团簇半径rc相关性的实验研究结果。从激光-氢团簇相互作用产生的质子的飞行时间谱测量以及团簇尺寸的瑞利散射诊断结果,得到Emax与r2c成线性正比关系,比例系数为075,与报道的理论模拟结果一致,表明氢团簇发生纯库仑爆炸。实验结果同时提示,进一步的理论模拟应考虑气体喷流中团簇的尺寸分布。
非线性光学 飞秒强激光脉冲 纳米氢团簇 库仑爆炸 高能质子 团簇尺寸效应
1 四川师大电子工程学院,成都,610082
2 四川大学原子核科学技术研究所,成都610064
对H2D+通过碳膜后的产物H+和D+的获取与测量,研究了H2D+的同位素效应以及离子穿过固体的尾流效应.H2D+的化学结构得到测定.H2D+的非对称结构得到确认.测量结果与通过其它方式对H2D+的研究结果相一致.
同位素效应 尾流效应 非对称结构 库仑爆炸 Isotopic effect Wake effect Asymmetry structure Coulomb explosion 原子与分子物理学报
2005, 22(2): 361
1 四川师范大学电子工程学院,成都,610082
2 四川大学原子核科学技术研究所,成都,610064
利用快分子离子与固体的相互作用,依靠一套高分辨装置,测量了H2+,HD+和D2+的结构,得到其核间距分别为1.19±0.003 nm、1.25±0.003 nm和1.32±0.003 nm.通过对比,证实了分子离子结构中同位素效应的存在,分析了实验值和理论值存在差别的原因,讨论了实验结果中同位素效应产生的缘由.
快分子离子 同位素效应 尾流效应 库仑爆炸 Fast Molecular Ions 0Isotopic Effect 0Wake Effect Coulomb Explosion 原子与分子物理学报
2005, 22(3): 563
