强激光与等离子体相互作用产生的微波辐射研究
发布时间：2021-06-27 17:09
随着激光技术的飞速发展和激光功率密度的不断提升,利用超强激光与等离子体相互作用,可以在单位时间、单位空间内实现极高的能量密度,从而在实验室中产生一系列原本只存在于核爆或者天体中的极端物理条件,这使得人们可以在实验室中进行激光核爆模拟和实验室天体物理等相关研究。在激光等离子体相互作用过程中,可以产生大量的高能粒子以及高亮的γ射线和X射线、超强的太赫兹辐射、微波辐射等。作为激光等离子体相互作用过程中最为常见的产物之一,微波辐射还需要更为深入和全面的研究。本论文利用不同的高功率激光装置与固体靶或气体靶相互作用,系统地研究了不同实验条件下微波辐射的产生机制和辐射特性。论文主要包括以下几个部分。第一部分为绪论,介绍了激光等离子体相互作用产生微波辐射的主要机制以及相关的研究进展。已有的研究表明,激光等离子体相互作用过程中,微波辐射可以通过:偶极辐射、靶杆上电流回流、X射线离化金属材料、气体通道中的电流振荡等过程产生。基于不同的辐射机制,我们分析了利用微波辐射的时域和频域特征辅助诊断电子温度、电子密度、逃逸电子行为等参量的办法。在许多大型激光装置的实验研究中,微波辐射强度可以高达MV/m,利用其强度...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大气对电磁波谱的吸收Figure1.1Atmosphericopacityofelectromagneticspectrum
移动通讯基站 与移动设备传送无线电波 10–100 W医用手术微波刀（针）微波刀集中作用于局部并产生高热效应，使蛋白质变性，凝固，达到切割的手术功效。500 W–1500 W雷达 通过目标对雷达波的反射来确定目标的位置和特性 100 kW 量级加速器 利用微波场加速高能电子 10–100 MW微波武器 定向微波场干扰或损毁电子设备 100 MW 量级基于高功率激光装置中微波辐射特性的测量，研究者们发现激光等离子体作用可以在距离靶 0.5m 的位置处产生近 MV/m 的辐射电场，如图 1.2 所示[31]。假设辐射场在空间各向同性分布，这一辐射电场的峰值功率可达到 GW 量级，这使得激光等离子体作用产生的微波辐射强度可以满足许多微波应用的需求，从而具有一定的应用价值。
国科学院大学博士学位论文 强激光与等离子体相互作用产生的微波辐射研究开展对激光等离子体相互作用过程中微波辐射产生机制的研究有助于人们深对激光等离子体相互作用物理过程的认识，可以为减弱高功率激光装置打靶产生的电磁干扰提供参考，也具有作为一种新型激光驱动的微波辐射源的潜力。.2 激光等离子体相互作用产生微波辐射的几种主要机制偶极辐射产生的微波辐射在高功率激光与固体靶相互作用的过程中，产生的高能电子会率先从靶面逃，并在靶面形成电荷分离的电场。由临界密度面决定的高密等离子体区域以外，对低能的电子容易受到靶面电场的影响回流到靶面上，这一过程类似于靶面上在偶极振荡，如图 1.3 所示[17,32,33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]神光Ⅱ激光装置研制[J]. 朱健强,陈绍和,郑玉霞,黄关龙,刘仁红,唐贤忠,张明科,徐振华,沈丽青,陈庆浩,彭增云,朱宝强,竺庆春,唐永兴,张伟清,唐福林,刘凤翘,毛楚生,朱俭,马伟新,李学春,杨琳,王树森,杨义,蔡希洁,林尊琪,范滇元,王世绩,顾援,邓锡铭. 中国激光. 2019(01)
[2]纳秒激光诱导空气等离子体射频辐射特性研究[J]. 戴宇佳,宋晓伟,高勋,王兴生,林景全. 物理学报. 2017(18)
[3]小型电场传感器分析与设计[J]. 蒋丹,李奇威,荆晓鹏,何鹏军. 火控雷达技术. 2016(04)
[4]神光-Ⅲ原型高功率激光装置电磁脉冲辐射[J]. 杨为明,王传珂,易涛,李廷帅,高崇信,王锐,张健,王保清,刘慎业,丁永坤,江少恩. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(06)
[5]探秘宙斯之杖——球状闪电之谜[J]. 武慧春,罗会仟. 现代物理知识. 2016(05)
[6]HPM武器电子毁伤效能评估方法[J]. 唐鑫,杨建军,严聪,任宝祥. 系统工程与电子技术. 2016(10)
[7]球形闪电及其形成的一种等离子体模型[J]. 杜改红,田杨萌,王彩霞,陈颖聪,姜峰. 核聚变与等离子体物理. 2015(01)
[8]高功率微波武器的研究现状与发展趋势[J]. 张长亮,陈雷,赵然,陈文灵,姚广峰. 中国航天. 2008(12)
[9]抗电磁干扰材料及器件的开发动向[J]. 张继松. 磁性材料及器件. 1995(01)
博士论文
[1]脉冲强激光与金属靶相互作用中的电磁脉冲研究[D]. 陈自宇.中国工程物理研究院 2012
硕士论文
[1]电磁脉冲诊断系统的研制及其在神光Ⅲ激光器上的应用研究[D]. 杨鸣.电子科技大学 2018
[2]瞬态电场测试传感器的研制[D]. 张晓明.清华大学 2011
本文编号：3253255
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
大气对电磁波谱的吸收Figure1.1Atmosphericopacityofelectromagneticspectrum
移动通讯基站 与移动设备传送无线电波 10–100 W医用手术微波刀（针）微波刀集中作用于局部并产生高热效应，使蛋白质变性，凝固，达到切割的手术功效。500 W–1500 W雷达 通过目标对雷达波的反射来确定目标的位置和特性 100 kW 量级加速器 利用微波场加速高能电子 10–100 MW微波武器 定向微波场干扰或损毁电子设备 100 MW 量级基于高功率激光装置中微波辐射特性的测量，研究者们发现激光等离子体作用可以在距离靶 0.5m 的位置处产生近 MV/m 的辐射电场，如图 1.2 所示[31]。假设辐射场在空间各向同性分布，这一辐射电场的峰值功率可达到 GW 量级，这使得激光等离子体作用产生的微波辐射强度可以满足许多微波应用的需求，从而具有一定的应用价值。
国科学院大学博士学位论文 强激光与等离子体相互作用产生的微波辐射研究开展对激光等离子体相互作用过程中微波辐射产生机制的研究有助于人们深对激光等离子体相互作用物理过程的认识，可以为减弱高功率激光装置打靶产生的电磁干扰提供参考，也具有作为一种新型激光驱动的微波辐射源的潜力。.2 激光等离子体相互作用产生微波辐射的几种主要机制偶极辐射产生的微波辐射在高功率激光与固体靶相互作用的过程中，产生的高能电子会率先从靶面逃，并在靶面形成电荷分离的电场。由临界密度面决定的高密等离子体区域以外，对低能的电子容易受到靶面电场的影响回流到靶面上，这一过程类似于靶面上在偶极振荡，如图 1.3 所示[17,32,33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]神光Ⅱ激光装置研制[J]. 朱健强,陈绍和,郑玉霞,黄关龙,刘仁红,唐贤忠,张明科,徐振华,沈丽青,陈庆浩,彭增云,朱宝强,竺庆春,唐永兴,张伟清,唐福林,刘凤翘,毛楚生,朱俭,马伟新,李学春,杨琳,王树森,杨义,蔡希洁,林尊琪,范滇元,王世绩,顾援,邓锡铭. 中国激光. 2019(01)
[2]纳秒激光诱导空气等离子体射频辐射特性研究[J]. 戴宇佳,宋晓伟,高勋,王兴生,林景全. 物理学报. 2017(18)
[3]小型电场传感器分析与设计[J]. 蒋丹,李奇威,荆晓鹏,何鹏军. 火控雷达技术. 2016(04)
[4]神光-Ⅲ原型高功率激光装置电磁脉冲辐射[J]. 杨为明,王传珂,易涛,李廷帅,高崇信,王锐,张健,王保清,刘慎业,丁永坤,江少恩. 太赫兹科学与电子信息学报. 2016(06)
[5]探秘宙斯之杖——球状闪电之谜[J]. 武慧春,罗会仟. 现代物理知识. 2016(05)
[6]HPM武器电子毁伤效能评估方法[J]. 唐鑫,杨建军,严聪,任宝祥. 系统工程与电子技术. 2016(10)
[7]球形闪电及其形成的一种等离子体模型[J]. 杜改红,田杨萌,王彩霞,陈颖聪,姜峰. 核聚变与等离子体物理. 2015(01)
[8]高功率微波武器的研究现状与发展趋势[J]. 张长亮,陈雷,赵然,陈文灵,姚广峰. 中国航天. 2008(12)
[9]抗电磁干扰材料及器件的开发动向[J]. 张继松. 磁性材料及器件. 1995(01)
博士论文
[1]脉冲强激光与金属靶相互作用中的电磁脉冲研究[D]. 陈自宇.中国工程物理研究院 2012
硕士论文
[1]电磁脉冲诊断系统的研制及其在神光Ⅲ激光器上的应用研究[D]. 杨鸣.电子科技大学 2018
[2]瞬态电场测试传感器的研制[D]. 张晓明.清华大学 2011
本文编号：3253255
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