發(fā)布時間：2021-06-26 04:52

　　隨著激光技術(shù)的蓬勃發(fā)展,利用高功率激光和物質(zhì)相互作用成為研究原子核物理的新型方法。近年來,在激光驅(qū)動的核反應(yīng)中,離子輸運、中子產(chǎn)生等方面的新現(xiàn)象、新規(guī)律引起了研究者們的廣泛關(guān)注。在本文中,我們討論了改變靶結(jié)構(gòu)來調(diào)控其中的離子加速機制,從而提高中子產(chǎn)額的方法;并研究了等離子體中的核反應(yīng)動力學過程,尤其是離子在不同狀態(tài)的等離子體中阻止本領(lǐng)的改變對核反應(yīng)率的影響。另外,我們設(shè)計了一套角分辨離子能譜儀,用于診斷離子在等離子體中的能量損失,為核反應(yīng)截面的研究提供離子角分布、能譜等關(guān)鍵信息。我們還設(shè)計了一套基于閃爍體和光學成像系統(tǒng)的電子能譜實時診斷譜儀,可用來監(jiān)測激光到超熱電子的能量吸收效率,從而了解激光等離子體中粒子的加速、輻射的產(chǎn)生等次級過程背后的物理機制。為了提高核反應(yīng)率,優(yōu)化中子產(chǎn)額,我們通過二維PIC程序模擬研究了強激光分別與固體靶、近臨界密度（near-critical density,NCD）靶和泡沫靶相互作用中的中子產(chǎn)生。與固體靶和NCD靶相比,泡沫靶中存在更強的離子碰撞,使中子產(chǎn)額大幅度提升。這是由于泡沫靶中的層狀結(jié)構(gòu)周圍存在雙極靜電場,加劇了靶內(nèi)部離子在多個方向上的加速。激光能... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２（ａ）Ｘ射線、中子分別與不同元素的散射截面的比較，截面的大小用圓的面積表示

?Ａｕｌ＊）７?１?２?—＇—?—－—?—．—?—．—???Ｆｅ５６??Ｃ１２??１０００?－?（ｃ）?Ｐｅｕｔｒｏｎ?Ｊ?１?（ｄ）?，????１１００?＾??＾?〇８?／／??！?１０「?ｆ?百〇．６??Ｉ?１：?／＾￣?ｊｒ〇－４??專?０．１?ｒ?Ｉ?Ｉ?０．２?／?１０—６?匕??／?２?４?６?８??〇〇１〇?１０?２０?３０?４０?〇?２０?４０?６０?８０?１００??Ｅｙ?（ＭｅＶ）?Ｓｌｏｐｅ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（ＭｅＶ）??圖１．３（ａ）?（ｙ，；ｍ）反應(yīng)原理示意圖，激光等離子體作用中電子－光子－中子的轉(zhuǎn)換過程；（ｂ）１９７Ａｕ??核能級與核激發(fā)示意圖；（ｃ）不同元素的光核反應(yīng)截面［１３］；?（ｄ）不同溫度的電子在Ｔａ中??的光核中子產(chǎn)生效率。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?（ｙ，?ｘｎ）?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｗｉｔｈ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｐｈｏｔｏｎ－ｎｅｕｔｒｏｎ?ｄｒｉｖｅｎ??ｂｙ?ｌａｓｅｒ；?（ｂ）?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?（ｙ，?ｎ）?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｗｉｔｈ?ｌａｓｅｒ?Ｃｏｍｐｔｏｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ?ｇａｍｍａ－ｒａｙｓ?ｏｎ??１９７?Ａｕ；?（ｃ）?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?ｐｈｏｔｏｎｕｃｌｅａｒ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?（７，?ｘｎ）?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ；?（ｄ）?Ｅｌｅｃｔｒｏｎ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｐｈｏｔｏｎｅｕｔｒｏｎ?ｙｉｅｌｄ?ｐｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｉｎ?Ｔａ?

?第１章緒論???如７Ｌｉ（＾，ｎ）７Ｂｅ，?Ｄ（ｄ，ｎ）３Ｈｅ，?Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ和７Ｌｉ（心？）８Ｂｅ，對應(yīng)的核反應(yīng)方程分別寫作??ｐ?＋７?Ｌｉ?—＞?７Ｂｅ?＋?ｎ，??Ｄ?＋?Ｄ?＾?＇Ｈｅ?＋?ｎ，??Ｄ?＋?Ｔ?—?４Ｈｅ?＋?ｎ，??Ｄ?＋７?Ｌｉ?８Ｌｉ?＋?ｎ，??其中部分核反應(yīng)截面如圖１．４所示Ｄ（ｄ，ｎ）３Ｈｅ核反應(yīng)產(chǎn)生的中子能量為２．４５??ＭｅＶ。Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ核反應(yīng)產(chǎn)生的中子能量為１４．１ＭｅＶ，而且在很寬的離子質(zhì)心能??量范圍內(nèi)，其截面遠高于Ｄ（ｄ，ｎ）３Ｈｅ反應(yīng)，因此Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ反應(yīng)通常應(yīng)用于慣性??約束核聚變的實驗中［２１］。然而氚元素具有毒性和放射性，也極不易保存，因此??Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ反應(yīng)于很少用于中子源產(chǎn)生的實驗。??１５?—?＿?■?■?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ?里?Ｉ?Ｉ?Ｉ?窗■?Ｉ?Ｉ?Ｉ?■?Ｉ?？?Ｉ?一??圣?１．０＿｜?／?－??｜?：，?／?：??Ｗｎ）?「??Ｓ?：?：??－／???Ｄ（ｄ，ｎ）?＿????￣￣?—?—■■■??一??ＶＪ?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?一??０?５?１０?１５?２０??Ｉｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?（ＭｅＶ）??圖１．４幾種通過離子核反應(yīng)產(chǎn)生中子的反應(yīng)通道截面。在這幾種常見的反應(yīng)中，離子能量大??于１?ＭｅＶ時７Ｌｉ（心？）８Ｂｃ的反應(yīng)截面最高。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｕｓｉｎｇ?ｉｏｎｓ．?Ａｂｏｖｅ?１?ＭｅＶ?ｔｈｅ?７Ｌｉ（Ｊ，ｎ）８Ｂｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ

【參考文獻】：
博士論文
[1]飛秒激光等離子體光學診斷和自生磁場實驗研究[D]. 李玉同.中國工程物理研究院 2001



本文編號：3250665