本文關(guān)鍵詞：啁啾激光等離子體相互作用加速電子模擬研究

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【摘要】：最近20年來,隨著超短超強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展,激光功率、強(qiáng)度、品質(zhì)等都得到了極大的提高,這使得激光等離子體物理的研究進(jìn)入了相對論甚至強(qiáng)相對論激光物理領(lǐng)域。在強(qiáng)場激光物理研究領(lǐng)域中,采用激光驅(qū)動電子和離子加速是一個極其重要的研究方向。近幾年,各種加速機(jī)制的不斷發(fā)展已經(jīng)向人們證實(shí)了獲得高品質(zhì)的高能電子束的可能性。激光加速電子通常采用低密度等離子體,不受限于射頻腔材料的電離擊穿,加速梯度大,可以實(shí)現(xiàn)小型臺式化的高能加速器。隨著強(qiáng)激光驅(qū)動高能粒子產(chǎn)生與加速的研究進(jìn)展,新的加速器技術(shù)的發(fā)展將帶來科學(xué)研究的革命性變化,在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中也將會起到舉足輕重的作用。本文采用一維的粒子模擬(Particle-In-Cell,PIC)程序MLPIC++對啁啾脈沖激光與等離子體相互作用加速電子的過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究了線性啁啾脈沖參數(shù)對加速結(jié)果的影響,結(jié)果顯示在合適的啁啾脈沖參數(shù)條件下能夠有效地加速等離子體中的電子,獲得高品質(zhì)的電子束流。另外,本文還對兩束對向的啁啾脈沖激光與等離子體相互作用過程進(jìn)行了研究,通過改變其中一束激光的波形、偏振、強(qiáng)度,進(jìn)而研究激光參數(shù)對激光等離子體電子加速的影響。通過模擬發(fā)現(xiàn),當(dāng)激光脈沖參數(shù)選擇合適時(尤其是兩束激光脈沖之間的相對強(qiáng)度)能夠有效地提高加速得到的電子束流的品質(zhì)。通過本文的模擬研究,獲得了單能性好、能量高、強(qiáng)度好的理想電子束流,找到了一組優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案,從而為激光等離子體電子加速實(shí)驗(yàn)研究提供了一定的參考。
【關(guān)鍵詞】：啁啾脈沖激光 等離子體 電子加速 超強(qiáng)激光
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN249;O53
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 選題背景及研究意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 理論和模擬方面11-13
• 1.2.2 實(shí)驗(yàn)方面13-14
• 1.3 研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14
• 1.3.1 本論文主要研究內(nèi)容14
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 第二章 激光與等離子體相互作用基礎(chǔ)15-30
• 2.1 激光簡介15-18
• 2.1.1 激光技術(shù)15-16
• 2.1.2 啁啾脈沖放大技術(shù)16-18
• 2.2 激光等離子體物理18-20
• 2.2.1 等離子體概念18-19
• 2.2.2 激光等離子體物理研究范圍19-20
• 2.3 激光驅(qū)動等離子體電子加速20-29
• 2.3.1 激光和等離子體的相互作用基礎(chǔ)20-23
• 2.3.2 主要的激光驅(qū)動等離子加速電子的各種加速機(jī)制23-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 激光等離子體加速電子的數(shù)值模擬方法30-38
• 3.1 數(shù)值模擬方法30-32
• 3.1.1 流體力學(xué)模擬31-32
• 3.1.2 Fokker-Planck模擬32
• 3.2 粒子模擬(Particle-In-Cell)32-35
• 3.3 物理分析軟件ROOT35-36
• 3.4 PIC模擬的設(shè)置及模擬流程36
• 3.5 本章小結(jié)36-38
• 第四章 電子加速過程模擬38-50
• 4.1 啁啾參數(shù)對電子加速的影響38-43
• 4.1.1 模擬參數(shù)的設(shè)置38-39
• 4.1.2 模擬結(jié)果39-43
• 4.2 兩束對向激光與等離子體相互作用模擬43-49
• 4.2.1 激光脈沖上升沿形狀對電子加速的影響43-45
• 4.2.2 激光偏振情況對電子加速的影響45-46
• 4.2.3 激光強(qiáng)度對電子加速的影響46-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-57
• 發(fā)表文章目錄57-58
• 致謝58-59

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：832387