《雷射加速MeV電子束用於電漿診斷的理論和實驗研究》是依託中國科學技術大學，由王曉方擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雷射加速MeV電子束用於電漿診斷的理論和實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王曉方
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超短超強雷射加速產生的準單能譜MeV電子束，具有源尺寸小（等效於點源）、脈寬窄（幾十飛秒到1皮秒）、準直性好（發散角小於1度）、高亮度（電量~100 pC）、與驅動雷射時間同步等特點。以這樣的相對論電子束作為超快電荷粒子束探針，可為電漿診斷提供新型方法和技術。本項目將開展MeV電子束套用於雷射慣性約束聚變（ICF）電漿診斷的理論分析、蒙特卡羅數值模擬和實驗研究，特別是ICF電漿的透視診斷、流體力學不穩定性等產生的密度不均勻性診斷、以及電漿中電、磁場診斷。預期建立MeV電子束套用於電漿診斷的理論基礎；建立4 MeV及以上能量電子束透視ICF高密度電漿的理論，提供面密度診斷的新方案。利用1-10 MeV電子束診斷電漿不均勻性，不均勻度的診斷靈敏度達到優於2%。為MeV電子束對複雜位形電、磁場的診斷提供可行性方案。
結題摘要
超短超強雷射加速產生的兆電子伏特(MeV)能量電子束，具有源尺寸小、脈寬窄、與驅動雷射時間同步等特點。這樣的電子束作為超快帶電粒子束探針套用，可為電漿診斷提供新型方法和技術。本項目針對MeV電子束套用於診斷雷射聚變電漿等稠密物質靶的研究，特別是發展MeV電子照相術取得了系列結果：1、明確了電子束-靶物質作用的物理過程與診斷原理之間關係。在MeV電子照相術中，基於電子在物質中能量損失診斷靶的厚度不均勻性。在入射束參數最佳化條件下能夠分辨0.3%的厚度不均勻性。基於電子在靶物質中彈性散射來診斷靶界面。在一定條件下，電子照相術產生的對比度可好於X射線照相術。這些結果也適用於質子照相術。2、提出利用能量為100 MeV量級電子照相的散射來診斷或辨認不同材料界面、雷射燒蝕面或激波面等陡峭密度梯度區，分辨能力可達到亞微米，且幾乎不受入射束能量發散的影響。為高空間分辨診斷稠密物質中界面提供了一種新方法。3、提出利用MeV電子照相的散射來診斷稠密電漿的面密度，並獲得了面密度與入射電子束能量、散射角的定標律等規律性結果。4、在工作中還編寫了一個基於蒙特卡羅方法的計算程式，用於研究電子束在電漿中三維傳輸。5、在產生MeV電子束的研究中，發現在一定條件下外加磁場有助於提高雷射尾波場中電子自注入效率以及加速電子的能量增益。6、還提出一種方法即利用微分干涉對靶物質進行X射線成像與相位還原，空間分辨能力可達亞微米。本項目研究取得的結果包括建議的診斷方法可用於稠密電漿或其他物質的高空間分辨診斷。
