激光-等离子体相互作用正电子发射研究进展

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-等离子体相互作用中电磁孤立子研究进展

激光-等离子体相互作用产生电磁孤立子是等离子体中重要的非线性现象之一。介绍了激光-等离子体中电磁孤立子研究的过程,比较详细地叙述了国内外数值模拟研究取得的一些研究成果,重点介绍了近几年在Rutherford Appleton实验室进行的实验研究进展情况。最后对于激光-等离子体相互作用中电磁孤立子的研究进行了总结和评述,并指出进一步研究需要解决的重要问题。

激光剥蚀-扇形磁场电感耦合等离子体质谱法同时测定锆石U-Pb年龄和微量元素含量

激光剥蚀-扇形磁场电感耦合等离子体质谱(LA-SF-ICP-MS)具有高灵敏度特征,被广泛应用于锆石等含U矿物原位微区U-Pb定年研究,但磁偏转式质量分析器的使用导致该质谱仪扫描速度相对较慢,可能影响U-Pb同位素与其他关键微量元素的同时采集。本文通过优化仪器信号稳定性和实验方法,对目前常用的7种锆石U-Pb标准样品进行U-Pb定年和Ti、REEs、Hf等关键元素同时定量分析,探讨了多元素同时分析方法的可行性及对于U-Pb定年结果的影响。实验结果表明,相对于LA-SF-ICP-MS仅检测U-Pb同位素方法,同时开展多元素含量检测可能会使U-Pb同位素信号强度稳定性下降,导致单点U-Pb年龄结果误差及离散程度增大。与仅测定U-Pb同位素年龄的测定结果相比较,根据不同锆石样品中U-Pb同位素含量高低,多元素同时检测获得分析点的206Pb/238U年龄和207Pb/235U年龄变化范围不同程度地增大,其中207Pb/235U年龄受影响明显,单点207Pb/235U年龄误差从~1.5%增大至~2.0%,单点年龄的相对标准偏差(RSD)从0.5%~1.3%增大至1.2%~3.3%。尽管如此,多元素同时检测方法对于各样品最终测定年龄没有明显的影响,相对于TIMS年龄,各样品的谐和年龄和206Pb/238U加权平均年龄偏差分别小于1.0%和0.7%,完全满足U-Pb同位素地质年代学测试要求。同时测定锆石样品中的关键微量元素含与其推荐值相对误差小于10%。因此,采用LA-SF-ICP-MS可以同时准确地测定锆石U-Pb年龄和微量元素含量,该方法亦可用于其他副矿物U-Pb年龄与关键微量元素同时测定。

轴向非均匀等离子体波导激光离轴导引研究

高强度的可调谐太赫兹源是许多应用的理想之选,通过向轴向非均匀等离子通道倾斜注入弱相对论激光,探究激光束在轴向非均匀等离子体波导中的离轴导引效应及其影响。在离轴模型下,微小的偏轴入射角度变化可显著影响光束中心的振荡相位和振幅。随着轴上电子密度梯度的增加,光束中心振荡的周期变短。相比激光准直入射,离轴初始位移和离轴角度会引起光强的周期性振荡,而轴上电子密度梯度的增加会导致逐渐增强的发散性振荡。对比圆对称激光离轴导引,发现非圆对称激光束宽的离轴导引下激光光强的聚焦-散焦现象才会受离轴入射位移和角度的调控。厘清了非均匀等离子体通道对离轴入射激光导引的影响参数,可以在电子密度上升阶段调制参数,使激光场聚焦,从而提高太赫兹辐射强度和可调谐性能。

激光等离子体相互作用的2(1/2)维粒子模拟程序

研制了 2 12 维粒子模拟程序PLASIM(PlasmaSimulator) ,介绍经过验证的该粒子模拟程序的算法 ,其特点是自含碰撞 ,即 β 粒子云模型的选取使得该程序无需额外的计算开销就能在程序中自洽地含有碰撞 ,使计算结果更加符合实际情况 .另外电子和离子的运动都是相对论的 ,适于模拟超强激光与等离子体的相互作用 .

飞秒激光与等离子体相互作用过程中超热电子能谱的测量

报道了在3TW飞秒激光器上完成的激光 等离子体相互作用过程中产生的超热电子的能谱测量结果。能谱测量显示:在较低的能段,超热电子能谱先是呈现一个局部的平台,然后迅速衰减,呈现非类麦克斯韦分布,这是由于几种加热机制共同作用,其中占主导地位的是反射激光对电子的加速;在较高的能段,超热电子能谱呈类麦克斯韦分布,拟合的温度远远高于已知的温度定标律给出的温度,其原因在于超热电子分布的高能尾部本身的抬高和激光的自聚焦及成道。

激光等离子体相互作用的局域振荡电子加热机制

用2.5维粒子模拟程序模拟了超强激光与等离子体的相互作用过程,发现超强激光可以通过J ×B加热机制加速电子并引起电荷分离,从而产生很强的静电场并形成电场势阱,电子在静电场势阱中振荡, 被多次加速,使得高速电子被甩出势阱,进而增强电荷分离,然后静电场结构被破坏,静电势能传给电子。在此 过程中,电子在此阱中作局域振荡,并且被J×B机制多次加速,激光的能量会有效地传给电子,使电子能量高 达10MeV。这是一种新的电子加热机制,称之为局域振荡电子加热机制。

有质动力对超短脉冲激光与固体等离子体相互作用的影响

通过测量由等离子体临界面移动造成的反射激光的频移 ,研究了有质动力对超短脉冲激光与固体等离子体相互作用的影响。实验表明 ,当激光强度达到 10 17W/cm2 时 ,有质动力将明显地降低等离子体热膨胀速度 ,造成极陡的密度分布 ,使得等离子体中的主导吸收机制 。

表面等离子体共振技术在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的应用

表面等离子共振(SPR)近年来迅速发展为用于分析生物分子相互作用的一项技术。该技术无需标记、特异性强、灵敏度高、样品用量小,可实现在线连续实时检测。目前SPR已被广泛应用于免疫学、蛋白质组学、药物筛选、细胞信号转导、受体/配体垂钓等领域。该文阐述了基于表面等离子体共振技术生物传感器的基本原理和技术流程,综述了SPR在蛋白质-蛋白质相互作用动力学研究、蛋白质结构及功能研究、蛋白质突变和碎片分析、信号转导中的应用以及SPR在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的多项关键技术。指出SPR通过与光谱、电化学等多技术联用后,可以获得更加详实的信息。

强激光与高Z靶的相互作用——激光与等离子体相互作用的理论模拟(Ⅱ)

本文用一维非平衡辐射流体力学激光打靶程序JB—19模拟了强激光与高Z的金靶相互作用形成的等离子体状态。考虑的物理过程有:韧致效应,光电离和辐射俘获,电子碰撞电离和三体复合,电子碰撞激发和退激发,线辐射和线吸收以及康普顿散射过程等。 用波长1.06μm、脉宽600ps和峰值功率密度3×10^(14)W/cm^2的高斯型脉冲辐照厚约20μm的金圆盘靶,计算出的金靶对入射激光的吸收效率和激光—X光转换效率与国外实验结果基本一致。

激光烧蚀等离子体射流与固体靶相互作用实验研究

利用激光烧蚀等离子体射流可以获得数km/s甚至上千km/s的射流速度,远超目前绝大多数设备所能提供的模拟速度,并且覆盖了极大的温度与密度范围,作为加载手段具有广阔的应用前景。通过实验方法,探索和发展激光烧蚀等离子体射流这一新型实验模拟手段,利用高功率激光烧蚀产生高温高压等离子体射流,实现超高速气体动力学实验室模拟的新途径。以此作为加载条件,研究超高速物体与气体相互作用的气体动力学特性。通过建立激光烧蚀等离子体射流与固体靶相互作用实验方法,可进一步研究等离子体射流的产生、发展以及高速物体气体动力学,为下一步开展天体物理、小行星形貌、超高速陨石与行星大气相互作用机制等相关研究奠定基础。

短脉冲激光等离子体相互作用的离子发射谱研究

短脉冲强激光系统的建立,为激光与等离子体相互作用的研究提供了非常新颖和有利的实验条件。短脉冲强激光辐照固体靶,能瞬间在固体表面形成非常薄(小尺度)的高密度等离子体。由于短脉冲激光上升沿较陡,所产生的激光等离子体便具有一些新的特征,其产生机理,二次谐波发射,X射线发射,以及离子发射都与长脉冲激光等离子体有所差别。

超短激光脉冲与部分离化等离子体的相互作用

第一次讨论了超强超短激光与部分离化等离子体相互作用中,束缚电子的振荡辐射和电离问题.在该文给出的模型下,激光有质动力的作用将对束缚电子的振荡辐射和电离条件产生修正.

超强激光脉冲与等离子体相互作用中电子流聚束及其不稳定性的研究

在线极化超强超短激光脉冲与低密度等离子体相互作用过程中,由于激光有质动力的作用,纵向将形成强相对论性的电子流,电子流诱发的准静态磁场又将使电子流产生聚束;同时在横向,由于激光电场的作用,聚束后的电子流将发生扭曲,因而产生扭曲不稳定性.该文从分布函数出发,对其进行讨论,得到了这种情况下的稳定性条件.

激光等离子体相互作用的能量吸收机制

基于激光等离子体交互作用的能量吸收机制建立了数学模型,采用PIC方法研究非均匀短脉冲强激光入射到均匀分布的稠密等离子体时的能量吸收机制.对比研究了J×B加热、共振吸收、真空加热三种能量吸收机制,以期找到最适合等离子激光复合熔积成形数值模拟能量吸收机制.

激光与等离子体相互作用中离子声波的特征

采用Ｃａｕｃｈｙ－Ｇｒｅｅｎ积分公式和鞍点法，分析了激光与等离子体相互作用中ＳＢＢＳ的非稳定性．并数字模拟了在这种相互作用中离子声波的奇异相干特征．

激光与金属表面相互作用的等离子体爆炸模型研究

激光与金属表面相互作用的等离子体爆炸模型研究张开锡，徐景智，刘慧君，黄仅，张平（河北大学物理系，保定０７１００２）本文应用新提出的等离子体爆炸模型研究了强激光与金属表面的相互人用对金属表面产生的破坏。应用等离子体爆炸模型来研究此问题的依据是：１．相互...

聚变激光等离子体相互作用中受激拉曼散射动理学数值模拟研究进展

针对影响惯性约束聚变实现中的各种激光等离子体相互作用不稳定性问题,科学家们借助高速发展的计算机技术做了大量的模拟仿真研究,以辅助推动惯性约束聚变工程的发展进程。笔者介绍了激光等离子体相互作用中的动理学数值模拟方法,并着重介绍惯性约束聚变中受激拉曼散射动理学数值模拟的研究进展,并对可能的研究发展方向予以展望。

研究生《激光等离子体相互作用原理》专业课程创新教学模式探索

介绍了国内激光等离子体相互作用课程的教学情况、教材使用情况,国防科学技术大学理学院在该课程的教学中所进行的创新性教学模式探索实践和所取得的成效。最后总结了教学改革和人才培养的经验,对其它研究生课程建设具有一定的参考价值。

圆偏振涡旋激光脉冲驱动等离子体产生飞秒磁脉冲的研究

飞秒磁场脉冲对研究超快磁化、超快退磁、超快磁存储和自旋超快动力学等过程具有重要意义。传统的脉冲磁场受限于脉冲电源性能无法获得毫秒量级以下的超短脉冲磁场,无法研究飞秒尺度的磁动力学过程。利用超短脉冲激光驱动等离子体产生旋转电流是目前产生飞秒磁场脉冲的有效方法。本文利用质点网格法模拟圆偏振拉盖尔高斯光束驱动等离子体中的电子运动从而产生光电流以及飞秒磁脉冲的过程,模拟产生了特斯拉量级的飞秒超短磁脉冲,并系统讨论了驱动激光强度与等离子体密度对磁脉冲的影响。结果表明,脉冲磁场的脉宽与驱动光一致,其强度随着激光场强度、等离子体密度增加而增加。通过本文研究寻找产生飞秒磁脉冲的优化实验参数,有望将超快磁动力学研究推进到飞秒时间尺度。