激光惯性约束聚变动理学效应研究进展

动理学效应的研究是近年来激光惯性约束聚变领域的研究热点,有助于理解实验结果和传统流体模拟之间的偏差。间接驱动黑腔中等离子体的温度、密度跨越多个量级且靶丸组分复杂,在局域的高温低密度区域,粒子的非平衡效应开始变得显著,可能会间接影响内爆性能。对ICF领域动理学效应的概念和部分进展做了简要综述。

激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

当前,激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下,实验与模拟的偏离逐渐增大,一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点,使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。近年来,四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III原型和100 kJ激光装置上相继建立,部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识,还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响,促进了实验技术的精密化发展。在未来,还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术,面向点火黑腔条件,大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度,开展新物理机制的探索和研究,在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。

表面增强拉曼光谱技术检测新型冠状病毒刺突蛋白

开发具有高灵敏度、高准确性的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)快速检测技术对疫情防控具有重要作用。本文利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术对人体唾液中的痕量SARS-CoV-2病毒刺突蛋白(S蛋白)进行了检测。结果表明,含S蛋白的唾液样本与原始唾液样本的拉曼光谱具有显著区别,含S蛋白的唾液样本谱图中可清晰观察到属于S蛋白的拉曼谱线。该结果为后续SERS技术在SARS-CoV-2病毒快速检测方面的应用奠定了坚实基础。

受激散射过程理论模型的发展与应用

在激光间接驱动的惯性约束聚变(ICF)中,高强度激光与低密度等离子体发生相互作用,会激发两种受激散射过程:受激布里渊散射和受激拉曼散射。它们会损失激光能量、破坏辐射场对称性、产生超热电子,从而危害聚变点火过程。因此,理解受激散射的物理过程并找到抑制其发展的有效方法,是ICF研究中重点关注的问题。介绍了中国激光聚变研究团队为研究受激散射过程而发展的多个理论模型,以及这些模型在实验数据分析中的具体应用。这些理论模型与实验研究一起,为提升受激散射过程的物理理解发挥了重要作用。

惯性约束聚变X射线晶体衍射研究及最新进展

介绍了惯性约束聚变研究中X射线线谱诊断与各物理量之间关系,并对X射线晶体谱仪诊断方式及诊断原理进行了简要说明。针对不同类型诊断,介绍了常用不同类型衍射晶体的作用与原理。此外,介绍了最近开展的一种新型变锥面弯晶X射线诊断方法研究,此方法拥有高集光效率的同时,保证了后端接收装置的精巧耦合,减小了像差。以变锥面弯晶衍射特性研究为出发点,开发了一个X射线任意面型晶体衍射追迹仿真软件X-Chase,并以国内某大型激光装置类H、类He线的变锥面晶体诊断为例进行了计算演示,数值模拟结果显示了变锥面晶体具有很好的聚焦效果。

磷肥用量对滨海盐土油菜光合性状和干物质生产的影响

为研究盐分土壤条件下磷肥对油菜光合性状和干物质生产的影响效应,以甘蓝型常规油菜品种‘宁油20号’为供试品种,设置不同磷肥用量处理,测定不同生育期叶面积、叶片净光合速率以及干物重。结果表明,0~120 kg/hm^(2)磷肥用量范围内,随着磷肥用量的增加,苗期和初花期叶面积指数、干物质积累量逐渐增加,成熟期籽粒产量及干物质积累量也逐渐增加。不施磷肥和30 kg/hm^(2)磷肥用量处理籽粒含油率较低,在磷肥用量达到60 kg/hm^(2)时再增加磷肥用量籽粒含油率无显著变化。苗期叶片净光合速率随磷肥用量的变化趋势与干物重变化一致,当磷肥用量达到60 kg/hm^(2)时进一步增加磷肥用量,初花期叶片净光合速率无显著变化。

间接驱动惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性

间接驱动惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)中,激光能量除了通过逆轫致机制被吸收和传输,还会激发各种参量不稳定性(受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)、受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,SRS)、双等离子体衰变(Two-Plasmon Decay,TPD)等),大幅降低激光-靶丸耦合效率并破坏辐射场对称性.因此,激光等离子体不稳定性是实现聚变点火的最大风险之一,研究、理解和抑制以SBS和SRS为主的激光等离子体不稳定性一直在激光聚变研究中占有重要地位.本文从激光(L)、等离子体(P)和不稳定性机制(Ⅰ)这三个方面介绍了激光间接驱动ICF框架下理解和抑制激光等离子体不稳定性(Laser Plasma Instability,LPI)的研究进展和机遇.

我国激光间接驱动黑腔物理实验研究进展

本文介绍了近年来我国在激光间接驱动惯性约束聚变中黑腔物理实验研究的进展.我们在神光系列激光装置上开展了一系列黑腔物理分解实验和黑腔辐射场综合实验,从多个方面研究了黑腔内部等离子体状态和辐射场特性.为了提升精密化实验能力,对黑腔物理实验主要诊断设备进行了不断优化改进、精密标定和一致性考核,并对激光能量平衡和光斑稳定性的影响做了分析研究,针对神光Ⅲ原型装置从物理设计、诊断、制靶、驱动器等多方面不断优化完善,建立了黑腔能量学精密物理实验能力,获得了一套具有较高置信度的自洽的黑腔能量学实验数据,同时初步探索研究了六孔球腔、三轴柱腔、贫铀腔、泡沫金腔等新型黑腔的辐射场特性.最后介绍了2017年刚完成的黑腔Au泡膨胀特性和激光注入孔(Laser Entrance Hole,LEH)堵孔特性的实验研究.这些实验获得了多个可重复、可理解、互相自洽的实验数据,使我们对黑腔能量学和辐射场分布的影响因素和规律有了更深入的认识.

Experiments and analysis of gold disk targets irradiated by smoothing beams of Xingguang Ⅱ facilities with 350 nm wavelength

Gold disk targets were irradiated using focusing and beam smoothing methods on Xingguang (XG-Ⅱ) laser facilities with 350 nm wavelength,0.6 ns pulse width and 20-80 Joules energies. Laser absorption,light scattering and X-ray conversion were experimentally investigated. The experimental results showed that laser ab-sorption and scattered light were about 90% and 10%,respectively,under focusing irradiation,but the laser absorption increased 5%-10% and the scattered light about 1% under the condition of beam smoothing. Compared with the case of fo-cusing irradiation,the laser absorption was effectively improved and the scattered light remarkably dropped under uniform irradiation; then due to the decrease in laser intensity,X-ray conversion increased. This is highly advantageous to the in-ertial confinement fusion. However,X-ray conversion mechanism basically did not change and X-ray conversion efficiency under beam smoothing and focusing irra-diation was basically the same.