本文關(guān)鍵詞：強(qiáng)激光與固體靶相互作用中的能量吸收及轉(zhuǎn)化研究　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 激光等離子體 激光能量吸收 X射線轉(zhuǎn)化 輻射流體力學(xué) 慣性約束聚變

【摘要】：隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展,強(qiáng)激光與固體靶相互作用呈現(xiàn)出越來越多的應(yīng)用前景:如高次諧波發(fā)射、等離子體粒子加速、以及高能電子產(chǎn)生等。在這些應(yīng)用中,一個(gè)首要的問題就是激光能量的吸收。此外,強(qiáng)激光與固體靶相互作用產(chǎn)生強(qiáng)X射線源近來也因其潛在的應(yīng)用價(jià)值而受到廣泛關(guān)注,如高級印刷術(shù)、X射線背光照相、高能量密度物理以及慣性約束聚變(ICF)等。在這些應(yīng)用中,如何有效提高激光-X射線轉(zhuǎn)化效率是人們關(guān)注的重點(diǎn)。本文以激光慣性約束聚變?yōu)橹饕尘?針對強(qiáng)激光與固體靶相互作用中的激光能量吸收及轉(zhuǎn)化過程,結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬方法,主要開展了以下工作:首先,研究了強(qiáng)激光與固體靶相互作用過程中激光共振吸收與真空加熱的轉(zhuǎn)化過渡機(jī)制。我們建立了一個(gè)自洽包含兩種不同能量吸收機(jī)制的解析理論模型。研究表明,共振吸收即使在相對論強(qiáng)度的激光條件下也可出現(xiàn),而真空加熱則主要在小等離子體密度標(biāo)長及強(qiáng)激光光強(qiáng)條件下起主導(dǎo)作用。模型闡明了兩種機(jī)制間的轉(zhuǎn)化過渡機(jī)理,并對比分析了兩種吸收機(jī)制在最大吸收系數(shù)及吸收角分布方面的異同。其次,研究了電子密度陡化振蕩效應(yīng)對激光能量吸收的影響。主要考察強(qiáng)激光光壓產(chǎn)生的電子密度壓縮陡化效應(yīng)與電子-等離子體交界面的振蕩效應(yīng)對現(xiàn)有激光吸收機(jī)制的影響,導(dǎo)出了電子密度陡化效應(yīng)關(guān)于激光強(qiáng)度和初始等離子體密度的定標(biāo)率,獲得了激光能量吸收系數(shù)隨時(shí)間振蕩的演化圖像。研究表明,電子密度壓縮陡化效應(yīng)將在一定程度上降低激光能量吸收。P極化激光的能量吸收系數(shù)將隨時(shí)間作基頻振蕩,而S極化激光的能量吸收系數(shù)將隨時(shí)間作二倍頻振蕩。理論結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,證明了我們所構(gòu)建的模型的有效性。再次,完成了MULTI-2D程序全新激光折射、反射模塊Ray_Tracing的開發(fā)。我們詳細(xì)闡述了MULTI-2D程序的基本物理模型和數(shù)值算法,并重點(diǎn)介紹了新Ray_Tracing模塊的物理建模、基本架構(gòu)及典型驗(yàn)證算例。相比于原程序中較為粗糙的激光射線追蹤近似方法,新的模塊可以很好地處理激光射線的折射與反射過程,極大的增強(qiáng)了程序的模擬能力及適用范圍。然后,基于輻射流體力學(xué)程序MULTI-2D,針對局部整體點(diǎn)火靶模型中的等離子體密度分布演化問題開展了理論和數(shù)值模擬研究。我們系統(tǒng)考察了錐靶幾何構(gòu)型參數(shù)和注入激光參數(shù)對產(chǎn)生等離子體密度分布的影響,并將新的MULTI-2D激光折射、反射模塊應(yīng)用于局部整體點(diǎn)火靶模型中,獲得了激光與錐靶相互作用中的激光能量沉積及各能量項(xiàng)占比隨時(shí)間演化規(guī)律,探索了有效抑制等離子體噴濺,延長黑腔堵口發(fā)生時(shí)間的方案。最后,提出了一個(gè)全新的雙層金靶構(gòu)型方案用于提升激光固體靶相互作用時(shí)的激光-X射線轉(zhuǎn)化效率。研究發(fā)現(xiàn),雙層金靶構(gòu)型方案確能有效提升激光-X射線轉(zhuǎn)化效率,且轉(zhuǎn)化提升主要在軟X射線區(qū)域。我們考察了靶幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對X射線轉(zhuǎn)化效率的影響,并給出了電子內(nèi)能、離子動(dòng)能及輻射能的細(xì)致能量分配占比隨時(shí)間演化過程。最終發(fā)現(xiàn),雙層金靶構(gòu)型方案對激光-X射線轉(zhuǎn)化效率的有效提升主要得益于其對離子動(dòng)能的有效抑制。
[Abstract]:With the development of laser technology , the interaction between intense laser and solid target presents more and more application prospects , such as high - order harmonic emission , plasma particle acceleration , and high - energy electron generation .

【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN24

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 武帥,詹如娟,陳激;短脈沖強(qiáng)激光與固體靶作用激發(fā)的高次諧波[J];量子電子學(xué)報(bào);2001年04期

2 ;用高功率激光輻射球形加熱固體靶產(chǎn)生氘-氚中子[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1975年11期

3 徐妙華;李玉同;遠(yuǎn)曉輝;鄭志遠(yuǎn);梁文錫;于全芝;張翼;王兆華;魏志義;張杰;;飛秒激光與固體靶相互作用中產(chǎn)生表面電子的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國科學(xué)G輯:物理學(xué)、力學(xué)、天文學(xué);2006年02期

4 馬善鈞,胡強(qiáng)林;超強(qiáng)超短激光與固體靶相互作用產(chǎn)生準(zhǔn)靜態(tài)磁場的研究[J];江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年01期

5 蔡達(dá)鋒;王劍;谷渝秋;鄭志堅(jiān);周維民;焦春曄;溫天舒;;飛秒激光-固體靶相互作用中γ射線發(fā)射研究[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2012年01期

6 ;研究進(jìn)展[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2007年12期

7 劉秋香,王金斌,楊國偉;液體中激光熔蝕固體靶制備氮化碳納米晶[J];微細(xì)加工技術(shù);1998年02期

8 王光昶;張建煒;鄧?yán)?鄭志堅(jiān);;超強(qiáng)脈沖激光輻照固體靶背表面的光輻射[J];紅外與激光工程;2008年S3期

9 陶業(yè)爭,李業(yè)軍,湯秀章,單玉生,王乃彥;紫外超短脈沖激光輻照固體靶產(chǎn)生硬X射線研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;2002年03期

10 李昆,張杰,余瑋;激光與固體靶作用產(chǎn)生高次諧波的振蕩鏡面模型[J];物理學(xué)報(bào);2003年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前7條

1 穆潔;盛政明;鄭君;張杰;;超短超強(qiáng)激光與錐形固體靶作用中各項(xiàng)參數(shù)對高能電子產(chǎn)生的影響[A];第十六屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

2 董全力;張杰;;飛秒激光與固體靶相互作用過程中能量吸收和電子加速機(jī)制的研究[A];第六屆全國激光科學(xué)技術(shù)青年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2001年

3 黃永盛;;超短超強(qiáng)激光與固體靶相互作用產(chǎn)生最大能量質(zhì)子來源[A];2006年全國強(qiáng)場激光物理會(huì)議論文集[C];2006年

4 童慧峰;唐志平;;激光與固體靶面燒蝕等離子體的能量耦合[A];第八屆全國沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)會(huì)議論文集[C];2007年

5 王克明;時(shí)伯榮;;重離子在固體靶中的縱向和橫向分布參數(shù)的計(jì)算[A];第九屆全國核物理大會(huì)論文摘要匯編[C];1994年

6 王光昶;張建煒;鄧?yán)?鄭志堅(jiān);;超強(qiáng)脈沖激光輻照固體靶背表面的光輻射[A];2008年激光探測、制導(dǎo)與對抗技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

7 李蓮;張雅;姜巍;王友年;;強(qiáng)流離子束與固體靶相互作用的PIC/QHD模擬研究[A];第十六屆全國等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 葛哲屹;強(qiáng)激光與固體靶相互作用中的能量吸收及轉(zhuǎn)化研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 唐甜;激光等離子體加速電子轟擊固體靶產(chǎn)生高品質(zhì)正電子源的模擬研究[D];南華大學(xué);2015年

2 李蓮;質(zhì)子束與固體靶相互作用的粒子量/子流體力學(xué)模擬研究[D];華中科技大學(xué);2015年

，

本文編號：1380938