無碰撞沖擊波與天體物理中的超新星遺跡和高能宇宙射線產(chǎn)生等現(xiàn)象緊密關(guān)聯(lián)。隨著現(xiàn)代激光技術(shù)的不斷發(fā)展,強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用已經(jīng)可以產(chǎn)生超過10~111 bar的壓強(qiáng)、10~9℃的溫度以及10~4 T的強(qiáng)磁場等類似天文環(huán)境中的極端條件,這提供了在實(shí)驗(yàn)室中研究無碰撞沖擊波的可能。另一方面,強(qiáng)激光在等離子體中可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)加速器高三個(gè)數(shù)量級以上的加速梯度,這為新一代粒子加速技術(shù)發(fā)展提供了機(jī)遇。高品質(zhì)離子束在很多方面都有重要的應(yīng)用價(jià)值,例如質(zhì)子束成像、醫(yī)學(xué)上的放射性治癌以及慣性約束核聚變的快點(diǎn)火方案等。與傳統(tǒng)加速器產(chǎn)生的離子束相比,激光驅(qū)動離子束具有方向性好、脈寬短、亮度高等優(yōu)點(diǎn),因此激光驅(qū)動離子加速激發(fā)了人們濃厚的研究興趣。近年來,隨著高功率激光技術(shù)的發(fā)展以及制靶技術(shù)的提升,激光驅(qū)動離子加速取得了豐富的成果。靶后鞘層加速（Target-Normal-Sheath-Acceleration,TNSA）是目前實(shí)驗(yàn)中最主要的加速機(jī)制,通過這種加速機(jī)制已經(jīng)可以產(chǎn)生最大截止能量約100 MeV的質(zhì)子束。然而通過這種方法獲得的離子束普遍具有較寬的能譜,這對于推廣其在癌癥治療等對單能性要求較高的領(lǐng)域的應(yīng)用是非... 

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 激光技術(shù)的發(fā)展
    1.2 重要參數(shù)和特征
        1.2.1 激光相對論閾值
        1.2.2 激光有質(zhì)動力
        1.2.3 電子、離子等離子體波
        1.2.4 臨界密度
    1.3 Particle-In-Cell模擬方法
    1.4 論文主要內(nèi)容簡介
第二章 激光驅(qū)動離子加速
    2.1 引言
    2.2 靶后鞘層加速機(jī)制
    2.3 激光輻射壓加速
        2.3.1 鉆孔輻射壓加速
        2.3.2 “光帆”加速
    2.4 無碰撞沖擊波加速
        2.4.1 實(shí)驗(yàn)室天體物理中沖擊波的研究進(jìn)展
        2.4.2 激光驅(qū)動無碰撞靜電沖擊波加速離子的研究進(jìn)展
第三章 激光與固體靶作用中無碰撞靜電沖擊波的形成與演化
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.3 模擬結(jié)果及分析
    3.4 總結(jié)
第四章 近臨界密度靶中沖擊波產(chǎn)生及離子加速
    4.1 引言
    4.2 理論介紹
        4.2.1 離子聲孤波和激波
        4.2.2 蘭金-于戈尼奧關(guān)系
    4.3 近臨界密度靶中無碰撞靜電沖擊波的形成及其對離子的加速
        4.3.1 激光在近臨界密度等離子體中的傳播
        4.3.2 無碰撞靜電沖擊波的形成及離子加速
    4.4 總結(jié)
第五章 近臨界密度靶中的激光尾場離子加速
    5.1 引言
    5.2 理論分析
    5.3 均勻近臨界密度等離子體中的激光尾場加速
    5.4 密度下降的背景等離子體中的激光尾場加速
    5.5 激光等離子體參數(shù)的變化對光壓-尾波場加速效率的影響
    5.6 討論與總結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Studies of collisionless shockwaves using high-power laser pulses in laboratories[J]. 袁大偉,李玉同.  Chinese Physics B. 2015(01)



本文編號：3726500