用于激光等离子体诊断实验的二倍频探针光系统

为了满足基准物理实验的要求 ,准确地探测出靶面的等离子体的电子温度、密度、电子离子漂移速度等参数 ,在星光 激光装置上发展了一束二倍频激光作为探针光。通过模拟实验已经证实了该探针光的二倍频总能量大于 5J,焦斑尺寸小于 1 0 0 μm,可以满足激光与等离子体相互作用的高功率要求。目前 ,该探针光系统已经用于用于激光等离子体诊断实验的常规运行。

平面磁控阴极用于PEPC等离子体放电实验研究

平面磁控阴极用于大面积等离子体放电具有大幅降低放电电压和放电气压的优点 ,是PEPC首选的放电途径。通过对不同尺寸、不同磁场强度和不同气压状态下放电实验研究表明 :在较宽的磁场强度范围内都可实现全口径的均匀等离子体放电 ,电极几何尺寸的小量变化对放电均匀性的影响不大。给出了满足 30 0 mm× 30 0 mm放电腔的放电参数。

激光等离子体中相干Thomson散射的实验研究

在“星光 II”装置上进行了相干 Thomson散射实验。实验中以 0 .3 5μm激光为作用束 ,以 0 .53 μm激光作为探针光束 ,散射光采用反射式收光系统配光谱仪、条纹相机和CCD记录 ,得到较高时间和空间分辨散射光谱 ,分析得出时间变化的激光等离子体参数 ZTe和 ui。

0．53μm激光与等离子体相互作用实验研究

利用神光－Ⅰ激光装置的南路光束经ＫＤＰ晶体倍频后的０．５３μｍ激光与金盘靶相互作用，重点研究了吸收、Ｘ光转换、ＳＲＳ、超热电子和离子发射行为。结果表明，采用短波长激光，吸收和Ｘ－光转换率明显提高。

Au激光等离子体0.3～0.4nmX射线发射谱模拟

应用自旋 -轨道劈裂不可分辨跃迁组理论对高离化 Au元素激光等离子体 0 .3～ 0 .4 nm范围的 X射线发射谱进行了分析。采用单温局域热动平衡近似 ,对实验谱进行理论模拟 。

等电子谱线法测量Mg/Al等离子体电子温度空间分布

在“星光Ⅱ”激光装置上对Ｍｇ／Ａｌ混合材料埋点靶进行三倍频激光打靶实验，用空间分辨晶体谱仪测量靶材料发射的Ｘ光光谱，获取了示踪离子谱线实验数据。采用多组态Ｄｉｒａｃ－Ｆｏｃｋ方法计算所需原子参数，并在局域热动平衡条件下建立了双示踪离子谱线强度比随电子温度的变化关系。在此基础上由双示陈元素等电子谱线法确定了Ｍｇ／ＡＩ混合材料埋点靶激光等离子体电子温度空间分布。

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5nm的光谱分辨和好于10ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1ns、波长351nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。

Au激光等离子体M带5f-3d跃迁的光谱参数

用超组态碰撞辐射模型模拟非局域热动力学平衡中Au的M带谱5f 3d跃迁的离子电离态特性,激光等离子体的光谱跃迁参数是必不可少的。利用多组态Dirac Fock广义扩展平均能级方法,用GRASP2系统地计算了激光Au等离子体中类铁金离子 类锗金离子的M带谱5f 3d的光谱跃迁波长、跃迁几率和振子强度,计算中考虑了重要的核的有限体积效应、Breit修正和QED修正,所得结果和最近的实验数据及理论计算值进行了比较。此结果可应用于对激光等离子体的模拟和诊断。

激光金等离子体的电子离子碰撞电离速率系数

电子离子碰撞电离过程在超组态碰撞辐射 (SCROLL)模型中真实模拟非局域热动力学平衡 (non LTE)高Z材料Au激光等离子体M带谱 5 f - 3d跃迁中各种复杂离子的电离态特性 ,诸如离子的平均电离度和电荷态分布是一个主要过程。基于准相对论扭曲波玻恩交换近似 ,采用组态平均的方法 ,从头计算了金M带类铁金离子 类锗金离子的电子离子碰撞电离速率系数 ,其中电离截面的高能行为由Bethe系数决定。结果表明 :在“神光Ⅱ”实验装置诊断的电子温度～ 2keV ,电子密度～ 6× 10 2 1cm-3 范围内 ,这些参数有利于使用超组态碰撞辐射模型拟Au的激光等离子体M带细致谱 5f -

Au等离子体M带5f-3d跃迁透射谱的理论模拟

基于细致组态(DCA)方法和跃迁系列群(UTA)模型,采用全相对论处理并结合量子亏损理论,计算了金Au激光等离子体的M带5f-3d跃迁的透射谱,给出了金等离子体在不同电子温度和电子密度的时空电离态特性,平均电离度,离子丰度和离子内各能级的布居数,并模拟出Au等离子体的M带5f-3d跃迁的细致谱线,其计算结果可对激光等离子体透射谱的电子温度和电子密度进行精密诊断.

斜入射激光等离子体堵口时空特性研究

在“星光Ⅱ”上首次利用Ｘ光１２分幅相机（ＸＦＣ）成功地观测到了１．０５３μｍ激光以４５°方向斜入射孔靶和半腔靶等离子体堵口的时间和二维空间图像，获得了等离子体堵口速度，同时通过一维模型给出了斜入射条件下的等离子体堵口速度。实验结果表明：相同参数条件下半腔靶与孔靶相比，等离子体喷射速度高约１５％。一维模型给出的等离子体喷射速度与ＸＦＣ测出的等离子体喷射速度在实验误差范围内是一致的。

等离子体喷射X光时空分辨测量

在“神光”强激光装置上对０．５３μｍ激光产生的等离子体喷射进行了Ｘ光时空分辨诊断。首次利用多针孔阵列成像技术结合软Ｘ光扫描相机观察激光加热区和Ｘ光加热区等离子体的运动，获得了初级和次级等离子体膨胀速度等结果．

Au^(q+)(q=53-47)激光等离子体的辐射复合速率系数

辐射复合过程在超组态碰撞辐射(SCROLL)模型中真实模拟非局域热动力学平衡(non-LTE)高Z材料Au激光等离子体M带谱5f-3d跃迁中各种复杂离子的电离态特性是一个主要过程.基于准相对论多组态Hartree-Fock理论和扭曲波近似,采用组态平均的方法,从头计算了金M带类铁金离子-类锗金离子的辐射复合速率系数,计算过程中包含了大量的单激发和双激发态,结果表明高Z元素由于自电离能级的广泛分布和复杂的级联效应,致使高Z元素的辐射复合系数不同于低Z元素的,其计算结果可用来模拟Au的激光等离子体M带5f-3d跃迁的平均电离度和电荷态分布及能级布居数.

大口径等离子体电极普克尔盒电光开关研究

设计建造了通光口径为 2 4 0 mm× 2 4 0 mm等离子体电极普克尔盒 ,在 KDP的两侧用磁控阴极放电产生了覆盖全口径的等离子体电极。用仿真线成形 ,产生了电压幅值 1 0 k V,脉冲上升时间50 ns,脉宽 50 0 ns,顶部电压波动 <± 2 %的矩形开关脉冲。测得电光开关的光学特性为全口径静态透过率 85.8% ,静态消光比 1 32 ,开关效率 97.6% ,开关上升时间 95ns。

等离子体电极电光开关特性参数测量

建造一套电光开关参数测量系统 ,具备时间分辨、空间分辨及全口径平均测量能力。介绍了 2 4 0 mm× 2 4 0 mm等离子体电极普克尔盒电光开关特性参数及测量光路 ,并给出了实验测量结果。

双离子成份等离子体的离子声色散关系

以离子温度与电子温度之比为参数 ,将等离子体介电函数作展开 ,由此解析地求解了双离子成分等离子体的离子声快、慢波模的色散关系。与现有的其它解析理论相比较 。

阳极化膜用于等离子体电光开关放电腔绝缘模拟研究

壳体金属化是等离子体电光开关实现阵列结构的必须 ,放电腔的绝缘是壳体金属化的技术关键和难点。分析了等离子体电极电光开关放电腔的主要放电过程和特性 ;介绍了几种厚度阳极化膜层的击穿电压和用于电光开关放电腔绝缘模拟实验的情况和结果。初步分析了影响阳极化膜用于等离子体电极电光开关放电腔绝缘的主要因素 ,实验表明 60 μm厚度的阳极化膜可以满足电光开关放电腔绝缘的实用要求。

高功率激光放大器片腔洁净度实验研究

在氙灯放电泵浦过程中 ,放大器片腔内材料在高强度氙灯光辐照下 ,存在显著的热解过程 ,产生大量的微米级悬浮粒子。在两种实验条件下对粒子数进行了测量 :一是放大器氙灯泵浦结束之后悬浮粒子的自然消散过程 ;二是氙灯泵浦结束之后利用大气流量的超纯氮气冲洗片腔之后的粒子数测量。研究结果表明 ,正常情况下 ,氙灯泵浦结束后片腔洁净度达到了 1 0～ 50万级气溶胶的水平 (在粒子直径≥ 0 .5μm的水平上 )。

双示踪元素X射线能谱诊断激光等离子体电子温度

在“星光Ⅱ”激光装置上对Mg/Al混合材料平面靶和Mg/Al示踪层金盘靶进行三倍频激光打靶实验 ,用平面晶体谱仪测量靶材料发射的X射线能谱 ,获取了示踪离子谱线实验数据 .采用多组态Dirac Fock方法计算所需原子参数 ,并在局域热动平衡条件下建立了双示踪离子谱线强度比随电子温度变化关系 .

Au激光等离子体的双电子复合速率系数

基于准相对论多组态Hartree Fock理论和扭曲波近似 ,采用组态平均的方法 ,从头计算了类铁金离子 类镓金离子的双电子复合速率系数 ,计算中包含了大量稠密的自电离能级 ,由于宽广的自电离能级分布和极其复杂的级联效应 ,造成高Z材料Au的双电子复合速率系数不同于低Z元素的特征 ,与现有文献的类镍金离子比较 ,结果表明 ,在“神光Ⅱ”实验装置诊断的电子温度约为 2keV ,电子密度约为 6× 10 2 1 cm- 3,Au激光等离子体不同理论之间的双电子复合速率系数误差不到 10 % .这对于使用超组态碰撞辐射模型模拟Au的激光等离子体M带细致谱 5f— 3d跃迁的平均电离度和电荷态分布 ,推动诊断学的发展是切实可行的 .