高分辨椭圆弯晶谱仪在激光等离子体实验中的应用

描述了用于激光等离子体X射线光谱研究的椭圆弯曲晶体谱仪系统。在"神光Ⅱ"第九路激光上对该谱仪进行标定实验,利用CCD相机成功地获得了激光等离子体铝和钛离子的K壳层和金离子M壳层谱;通过研究和辨认谱线,得到了X射线光谱,同时还给出了实验测定的谱仪分辨率。椭圆弯曲晶体谱仪除有高的收集光子效率外,还有更好的谱分辨和空间分辨率。分析了椭圆弯曲晶体谱仪在前沿科学技术和高技术实验中的应用。

类镍-银X射线激光及其应用实验研究

在神光 II激光装置上进行了类镍 -银 X射线激光及其作为探针测量等离子体电子密度的实验研究 ,获得了类镍 -银 X射线激光饱和输出 。

“神光-Ⅱ”装置倍频激光直接驱动冲击波平面性的实验研究

设计了3套针对“神光-Ⅱ”倍频激光直接驱动的透镜阵列均匀辐照系统,并对冲击波的平面性进行了实验研究。结果表明,冲击波的平面性与透镜阵列参数、平面靶厚度、靶面位置等有关,采用列阵元数为121的透镜阵列进行激光束匀滑驱动的冲击波平面性最好,间接说明它在靶面的激光辐照是最均匀的;另外,随着靶厚的增加,冲击波平面性变差,平面区变小;而且冲击波平面性随靶面离焦位置的变化成一定的周期性变化,第2套透镜阵列焦点处的冲击波平面性最好。

高能飞秒激光系统中空间滤波器的研究和设计

由于透镜传输时间延迟效应(PTD),飞秒激光脉冲经过空间滤波器产生脉冲波前变形。讨论了用双胶合透镜或双分离透镜代替空间滤波器中的单透镜,以消除或减小PTD效应,设计了适用于飞秒激光装置的空间滤波器。

金等离子体M带谱强度的定量测量

在"神光II"多束高功率激光装置上利用列阵透镜匀滑钕玻璃波长0.53μm的强激光幅照平面金(Au)靶时产生X射线,本文给出了X射线绝对转换效率ξx。研究了多束倍频激光叠加驱动靶形成X射线背景光源辐射金M壳层1.8—3.1Kev带谱的特性,获得了不同激光功率密度及不同角度驱动靶面等几种条件下X射线能谱的定量测量结果和能谱分布。

双驱动x射线激光等离子体能谱特性研究

用时间积分空间分辨的平晶千电子伏谱仪测量了钽激光等离子体发射波长范围为 0 4 5— 0 75nm的软x射线能谱 ,精确测量和准确辨认出类镍、类钴和类铁离子的共振线及类镍离子的内壳层跃迁线 .对实验结果处理 ,获得了辐射线谱的强度 .通过谱线比率的诊断推断脉冲激光时差对等离子体状态的影响 ,至少也可部分解释激光上能级的粒子数及等离子体的电离程度 .

激光状态方程实验数据在线处理程序的开发及应用

主要介绍一套用于提高激光状态方程实验数据处理效率的程序,该数据处理程序减少了手工处理方法引入的人为因素的影响,减小了随机误差,大大提高了数据处理效率,并可以实现实验数据的在线处理。

高分辨X射线晶体谱仪及其在激光等离子体中的应用

对椭圆型聚焦晶体谱仪配X射线CCD相机的X射线谱测量系统进行了优化设计。优化设计后的椭圆型聚焦晶体谱仪系统的工作距离981.56mm和摄谱范围0.133～0.756nm,并具有很好的谱分辨本领(λ/Δλ≥1000)和信噪比。新设计的椭圆型聚焦晶体谱仪首次在"神光Ⅱ"X光激光靶室上成功地获得了激光等离子体谱线信息并辨认和归类了一些离子的谱线,同时还给出了实验测定的谱仪能量分辨率。其中一些离子谱线诸如类离子共振线、伴线、互组合线和Ly-α线谱可为下一步诊断激光等离子体的电子温度和离子密度的空间分布轮廓打下了坚实基础。

软X射线激光偏折法测量激光等离子体电子密度分布

利用脉宽约为 5 0ps的类镍 银 13 9nm软X射线激光作为探针 ,探测由脉宽 80ps的驱动激光打C8H8靶产生的等离子体在 1ns后的电子密度分布信息 ,获得了清晰的莫尔条纹图像 .对结果的处理 ,给出了峰值电子密度为 1 1× 10 2 1 cm- 3 。

激光驱动冲击波传播稳定性的计算分析

采用简化材料状态方程,用1维特征线方法计算了激光驱动冲击波在多层材料中稳定传播的距离。计算结果与用1维三温激光-靶耦合JB程序的数值模拟结果进行了比较,二者符合得比较好。通过计算发现:冲击波在Au中的稳定传播距离受基底厚度的影响很大,稳定传播距离随基底厚度的增加先增大后减小。

状态方程实验用铈微靶的聚焦离子束制备

由于Ce材料易氧化、易变形,传统的研磨制靶方法已无法获得高精度的Ce材料状态方程靶。针对高活性材料高精微靶制备的难点,引入了聚焦离子束技术进行Al-Ce阻抗匹配靶的制备。在10-4Pa的高真空下通过Ce靶片的离子束切割、机械手转移、扫描电镜定位、Pt沉积固定、氧化防护Pt膜等,完成了高精度Al-Ce阻抗匹配靶的制备。采用该方法制备的Ce靶,具有氧化程度低、陡直度高、精密程度高、安全性好、成品率高和操作直观等优势。最后通过动态加载状态方程实验证实了聚焦离子束制备高精度微靶的可靠性。

利用高功率激光驱动冲击波进行金材料状态方程实验测量

利用“神光-Ⅱ”装置第九路输出的倍频激光,采用直接驱动方式进行了金(Au)材料状态方程(EOS)实验。首先采用透镜列阵均匀辐照技术对输出的倍频激光进行了光束匀滑,平面靶实验结果显示冲击波具有良好的平面性,间接表明靶面上驱动激光强度的空间分布比较均匀。同时采用多台阶靶技术,对驱动冲击波的传播稳定性进行了实验测量,结果表明冲击波在实验测试的靶厚度范围内都是稳定传播的,实验结果与数值模拟结果也符合得较好。在此基础上,采用阻抗匹配方法,实验测量了金材料的状态方程,在金材料中获得了高达2.7 TPa的冲击压强,冲击波速度测量相对扩展不确定度达2%(K=2),并将实验数据与已有实验数据及状态方程模型进行了比较。

20TW亚皮秒激光系统(SPS)与中子产生实验研究

利用啁啾脉冲放大技术 ,建成了一台基于钕玻璃放大器 10 5 3nm波长的亚皮秒超短脉冲激光系统 (SPS)。系统的输出峰值功率大于 2 0TW ,靶面最高能量可达 16J ,采用离轴抛物面反射镜聚焦 ,在靶面上获得 2× 10 18W /cm2 的激光功率密度 ,以此激光脉冲轰击氘化聚苯乙烯平面靶 ,获得单次发射最高 2 4× 10 4个中子产额。

状态参量相关性对实验数据不确定度的影响

主要讨论了激光状态方程实验测量中,标准材料冲击波速度和粒子速度的线性关系式中物理量的相关性对待测材料粒子速度的影响,以及待测量材料冲击波速度和粒子速度的函数相关性对待测材料压强不确定度的影响。通过激光状态方程实验数据实例计算,定量地给出了它们对实验精度的影响。经多发次实验数据统计表明:标准材料冲击绝热参数的相关性对待测材料粒子速度相对不确定度的变化小于0.7‰,待测材料冲击波速度和粒子速度的相关性对待测材料压强相对不确定度的变化在0.5%左右。

单发实验测量软X射线多层膜反射镜反射特性

提出了一种单发实验测量软 X射线波段多层膜反射镜反射特性的简易方法。实验采用激光等离子体软 X射线源作为光源 ,用平焦场光栅谱仪分光 ,在光路中引入掠入射镜以消除高级次谱的影响 ,用软 X光 CCD记录 ,在一发激光打靶实验中 ,测量了设计中心波长为 1 3 .9nm的

单发打靶实验测量滤片软X射线透过率

利用激光等离子体软X射线源作为光源 ,提出了一种单发实验测量软X射线滤片透过率的简易方法。实验采用平焦场光栅谱仪分光 ,光路中引入掠入射镜消除高级次谱的影响 ,用软X射线CCD记录 ,在单发激光打靶实验中 ,测量了滤片在 9～

椭圆弯晶谱仪波长分辨能力的改进

讨论了椭圆弯晶谱仪的波长分辨能力。在假设谱线的固有宽度可以忽略的情况下,对两种实际影响椭圆弯晶谱仪波长分辨能力的主要因素,即光源空间尺寸和非理想椭圆分光晶面进行了分析。分别对上述两种情况进行了数学建模和数值模拟仿真。定量地分析了非理想椭圆晶面和光源空间尺寸对椭圆弯晶X射线谱仪波长分辨本领的影响程度,并给出了出射狭缝宽度与椭圆弯晶谱仪波长判读加宽的关系。从理论上论证了光源空间尺寸在限制谱仪的波长分辨能力方面仍然起关键主导作用;结合椭圆分光晶体的结构参数,合理地选择出射狭缝宽度,可使谱仪达到足够好的光谱分辨率和信噪比。用搭建的实验平台进行了实验测试,结果表明,当出射狭缝宽度(2δ)为10mm时,实测的谱线半高全宽(Δλ)为3.1×10-3nm;2δ为4mm时,Δλ为2.3×10-4nm,实测结果佐证了仿真结果的正确性。

椭圆型晶体谱仪谱测量的解谱

描述了椭圆型晶体谱仪配X射线CCD相机的X射线谱测量系统(EBCS-XCCD),研究了CCD相机记录信号的解谱处理方法,推出了对实测原始谱曲线辨认或标识值的计算公式及激光等离子体辐射X射线在某一波长光谱强度的公式,使之应用在激光打靶产生的等离子体源辐射X射线谱的回推,辨认出了激光等离子体X射线源能谱,并与文献[1]的结果进行了比较,结果基本一致。测试结果证实了解谱方法的可行性,表明X射线CCD相机适用于椭圆型晶体谱仪的光谱测量记录。在已知晶体的积分反射率、滤片透射率和CCD探测效率的条件下,可以获得X射线源光谱强度,为下一步诊断激光等离子体的电子温度和离子密度的空间分布轮廓和进一步细化X射线激光研究奠定了基础。