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高强度激光-等离子体相互作用中受激布里渊散射激发准模导致的猝发行为
摘要: 在高强度激光-等离子体相互作用中,强耦合模式(称为"准模")由受激布里渊散射(SBS)激发。该准模的SBS还会与多离子种类等离子体中快模(或慢模)的SBS相互竞争,从而导致SBS反射率呈现低频爆发行为。准模与离子声波(IAW)之间的竞争是高强度激光-等离子体相互作用中SBS的重要饱和机制。这些结果清晰解释了SBS的低频周期性爆发行为,应被视为高强度激光-等离子体相互作用中SBS的饱和机制。
关键词: 受激布里渊散射、惯性约束聚变、准模、离子声波、布里渊放大
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过高分辨率Kα发射对激光加速等离子体中超热电子的表征
摘要: 超热电子在高强度激光产生的等离子体中通过非线性激光-等离子体相互作用驱动的不稳定性常规产生。其精确表征对惯性约束聚变性能以及实验室天体物理和一般高能量密度物理实验至关重要。本文研究了kJ-ns激光产生等离子体中超热电子激发的非热原子态。来自温密铜箔激光偏转部分的高空间和光谱分辨X射线发射可视化了热电子。包含非线性激光-等离子体相互作用和热电子传播的多尺度二维流体动力学模拟为从头算非热原子模拟提供了输入。分析揭示了激光脉冲峰值与超热电子存在之间存在显著延迟。光谱特征与模拟结果的一致性表明,先进高分辨率X射线光谱学与非热原子物理学的结合为表征固体密度物质内部的超热电子提供了一种有前景的方法。
关键词: 超热电子、非热原子物理、X射线光谱学、惯性约束聚变、激光等离子体相互作用
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过激光阵列的动态干涉结构提高惯性约束聚变装置中辐照均匀性
摘要: 为提高惯性约束聚变装置中的辐照均匀性,首次提出利用激光阵列干涉结构平滑的新方案来改善辐照特性。该方法通过一对具有倾斜、柱面、椭圆或螺旋相位调制的相同相位板对两束光进行调制,另一对与之共轭的相位板则重塑另外两束光。具有共轭波前分布的光束之间中心波长发生偏移但偏振态相同。由于共轭波前分布与光束间波长差异的共同作用,在焦点区域产生动态干涉结构,从而提升这些光束的辐照均匀性。仿真表明:根据相位板类型不同,光束在焦点区域的叠加焦斑会在横向、径向或方位角方向实现平滑,且达到最佳均匀性所需时间远短于光谱色散平滑方案。此外,这些相位板既可与连续相位板集成使用,也能作为纯相位板单独安装在高功率激光装置的光路中。
关键词: 辐照均匀性、光束控制、惯性约束聚变
更新于2025-09-12 10:27:22
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国家点火装置下一代伽马射线切伦科夫探测器研究进展
摘要: 目前,美国国家点火装置(NIF)的惯性约束聚变实验中,聚变反应历史与烧蚀层面密度测量采用伽马反应历史诊断仪(GRH 6米)。未来的气体切伦科夫探测器(GCDs)最终将提供约100倍的灵敏度提升,将有效时间响应从约100皮秒缩短至约10皮秒,并将能量阈值从2.9兆电子伏降至1.8兆电子伏(相较于GRH 6米)。下一代GCDs的第一阶段是将现有的同轴GCD-3探测器插入一个回缩井中,使其距离内爆点仅4米以内。本文讨论了该第一阶段的反应历史与烧蚀层伽马测量结果。这些结果证明了后续阶段(第二阶段)的可行性:采用革命性的新型脉冲展宽光电倍增管,将有效测量带宽提升至当前PMT技术的10倍以上;以及(第三阶段)设计专用于NIF的"超级"GCD,其设计将基于本文描述的回缩井内辐射背景环境评估。
关键词: 脉冲展宽光电倍增管、气体切伦科夫探测器、伽马射线切伦科夫探测器、惯性约束聚变、国家点火装置
更新于2025-09-10 09:29:36
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国家点火装置伽马射线切伦科夫探测器用超快光电倍增管(PD-PMT)的研制
摘要: 新一代用于国家点火装置惯性约束聚变实验的伽马射线高压气体切伦科夫探测器,已研发出新型超快光电倍增管及相关驱动器。通过将脉冲展宽技术应用于标准微通道板光电倍增管,其时间响应性能提升了约10倍。该管型采用适配国家点火装置的封装设计,并配备远程电子系统向脉冲展宽电极输送所需非线性波形——这由能在有效参数空间生成快速任意波形的雪崩脉冲发生器系统实现。脉冲信号通过快速阻抗匹配变压器和隔离器传输,使阴极能在两个高压间以亚纳秒时间尺度进行可控非线性斜坡调节,从而实现数纳秒范围内的近似线性脉冲展宽。该器件内置基准校准系统,便于使用光纤激光源进行标定测试。测试结果表明该器件响应时间等关键参数获得显著提升。
关键词: 惯性约束聚变、伽马射线切伦科夫探测器、国家点火装置、超快光电倍增管、脉冲展宽技术
更新于2025-09-09 09:28:46
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超晶格增强的硅软X射线和带电粒子探测器,具有纳秒级时间响应
摘要: 硅探测器是惯性约束聚变与高能量密度物理应用中不可或缺的测量工具,这些领域需要纳秒级时间响应能力。软X射线(<1千电子伏)、紫外光及低能电子(<10千电子伏)能为快速变化的等离子体状态诊断提供关键信息,但降低探测器死层厚度对提升这些浅吸收粒子的探测响应至关重要。本文详细研究了硅探测器表面制备方法——包括离子注入参数调控及二维量子超晶格材料的引入——以制造对浅吸收辐射高度灵敏的快速探测器??杉饬孔有?、电子响应度及脉冲X射线响应的测量结果表明:采用双层超晶格结构的探测器相比仅在受照面进行离子注入的同类探测器具有显著优势。
关键词: 脉冲功率、惯性约束聚变、高能量密度物理、硅探测器、电子探测器、软X射线探测器
更新于2025-09-09 09:28:46