本文關(guān)鍵詞：超快激光驅(qū)動的電子束與X射線源

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【摘要】：二十世紀(jì)八十年代以來高速發(fā)展的超快激光技術(shù)給基礎(chǔ)科學(xué)研究和應(yīng)用領(lǐng)域帶來了前所未有的沖擊。這種超快高功率激光器與等離子體相互作用可以產(chǎn)生高品質(zhì)的粒子源和輻射源,在快點(diǎn)火慣性約束核聚變、各學(xué)科基礎(chǔ)科學(xué)研究、工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域以及社會生活的諸多方面都具有非常巨大的應(yīng)用潛力,得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究。本論文介紹了作者攻讀博士研究生期間在激光驅(qū)動產(chǎn)生加速電子束團(tuán)以及超快X射線輻射方面所開展的研究工作,論文主體分為以下幾個部分。第一部分為緒論,作為整篇論文的基礎(chǔ)和引入,這一部分內(nèi)容主要介紹了超快超強(qiáng)激光與等離子體相互作用的基礎(chǔ),包括其中的一些基本物理機(jī)制和現(xiàn)象。然后介紹了激光在低密度等離子體中驅(qū)動尾波電子加速的原理和發(fā)展現(xiàn)狀。最后是超快激光與稠密等離子體相互作用的物理圖像以及激光吸收機(jī)制。第二部分為超快激光驅(qū)動的新型X光源。首先簡述了X光源的發(fā)展以及概況,然后介紹了超快激光驅(qū)動的新型X射線光源的主要研究方向,包括K-alpha輻射源、Betatron輻射以及背向湯姆遜散射源。從經(jīng)典的同步輻射模型導(dǎo)出了Betatron輻射以及背向湯姆遜散射兩種光源的特征參數(shù),并使用相同激光條件對兩種源的性能進(jìn)行了直觀的對比。提出了一種增強(qiáng)背向湯姆遜散射輻射的新方法,并開展了相應(yīng)的電子加速和輻射產(chǎn)生實(shí)驗,獲得了高通量的高能輻射,初步驗證了該新方法的可行性。第三部分為高重復(fù)頻率激光與固體靶相互作用產(chǎn)生K-alpha硬X射線與應(yīng)用的研究。利用一臺商業(yè)級千赫茲激光器,獲得了具有高空間分辨率、高平均流強(qiáng)的硬X射線源,輻射平均流強(qiáng)在同類報導(dǎo)中是最高的。利用所獲得的光源開展了高品質(zhì)的生物樣品成像演示實(shí)驗。第四部分為亞皮秒激光器與固體靶作用產(chǎn)生沿靶表面定向出射的電子束研究。利用德國GSI的PHELIX亞皮秒激光裝置開展了固體靶電子加速實(shí)驗,獲得了準(zhǔn)直的沿靶表面出射的大電量電子束,該研究成果對于空心錐形靶快點(diǎn)火核聚變具有重要意義。第五部分介紹了中國科學(xué)院物理研究所光物理實(shí)驗室超快X射線綜合應(yīng)用平臺的建設(shè)�；谝慌_千赫茲重復(fù)頻率的鈦寶石飛秒激光器,建成了一套可以開展超快時間分辨X射線衍射、高分辨率成像以及超快X射線譜學(xué)研究的綜合應(yīng)用平臺,該平臺目前已經(jīng)具備了開展相關(guān)應(yīng)用實(shí)驗的條件。最后對論文整體做了總結(jié),并對相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展和對后續(xù)工作的開展方向進(jìn)行了展望。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN249;O434.1

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本文編號：1279445