基于超短超强激光的相干X射线源研究
发布时间：2022-01-16 12:48
电场强度达到相对论强度的激光脉冲与气体或固体相互作用时,可以在亚微米至厘米的尺度内产生能量MeV至GeV量级、脉宽飞秒至阿秒量级的电子束团。不同性质的电子束团可以在等离子体自生场、激光电磁场等不同尺度、强度的外场中偏转、振荡,产生多种具有独特性质的相干X射线辐射源,如脉宽飞秒量级的汤姆逊散射光源、脉宽阿秒量级的极紫外高次谐波源等。源尺寸极小的X射线源具有空间相干性,可以用于轻材料的相衬成像。具有时间相干性的X射线源具有极高的亮度,可以实现瞬态过程的单发动态探测。其中光子能量数十keV至数MeV的汤姆逊散射光源可以应用于轻材料的相衬成像、高Z材料的无损透射检测、激光-等离子体相互作用瞬态过程诊断及其他飞秒、皮秒尺度的超快过程探测、以及高Z元素同位素的核共振荧光激发研究等。高亮度的相干X射线源可以用于高分辨的材料全息成像、有机材料超快动态探测等。同时激光驱动产生的辐射源天然的与驱动激光时间同步,因此结合同一台激光器产生的汤姆逊散射光源以及阿秒脉冲源,可以建立时间分辨达到飞秒至阿秒量级的泵浦探测手段,为原子内部超快电子动力学、生物分子的辐照损伤机制研究、“空心原子”能量转移机制研究等基础科研...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１静止电子在激光脉冲作用下的轨迹、加速度、能量演化
第２章基于超短超强激光的辐射源物理模型介绍??的电子轨迹及能量、加速度的时间演化如Ｈｇ．?２．２，其中各条曲线代表的物理量??与Ｆｉｇ．?２．１中相同。电子沿ｚ轴从右向左运动，／?＝?２．４６。电子轨迹如Ｆｉｇ．?２．２（ａ）??所示，由于初速度的存在，电子将会在激光场中继续运动一段时间，出现了与??Ｆｉｇ．?２．１（ａ）中轨迹不一样的结果。Ｆｉｇ．?２．２（ｂ）显示，由于电子初速度的存在，电子??能量与加速度之间的相位差发生了微小的改变，使加速度达到最大值时，电子不??再是静止状态。??Ａ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??？１＾５?０??＿?ｚ?（ｕｍ）??－?ｆ?㈨?Ａ?Ｊ?ｆ???）：???Ｊ?１?ｉ５??－唏■?＇?ｔ（；ｓ）?－??图２．２静止电子在激光脉冲作用下的轨迹、加速度、能量演化。??比较上述两种条件下电子辐射功率随时间的变化情况，如Ｆｉｇ．?２．３所示。可??以明显观察到，当电子具有与激光反向的初速度时，辐射功率相比静止的电子提??高了?３个数量级以上。??＿???ｙ＝１??１０＇３３?ｒ??；＾ｖ＝２．４６??１０＇３４ｒ?，?／?＼?／??￡１０－３５ＨＶ?Ｖ?Ｖ??１０?３６?‘?”?＇？?ｙＴ＼?／??二：ＬＭ，?Ｙ．??１Ｕ?５０?１００??ｔ（ｆｅ）??图２．３不同初速度的电子的辐射功率演化。??９??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]超强飞秒激光尾波场加速产生58MeV准单能电子束实验[J]. 董克攻,谷渝秋,朱斌,吴玉迟,曹磊峰,何颖玲,刘红杰,洪伟,周维民,赵宗清,焦春晔,温贤伦,张保汉,王晓方. 物理学报. 2010(12)
[2]一种紧凑型激光同步辐射光源的初步设计及应用前景[J]. 丁原涛,赵夔,全胜文,张保澄,谷安佳,陈佳洱. 强激光与粒子束. 2004(05)
[3]基于汤姆逊散射的X射线光源的物理问题研究[J]. 黄文会,何小中,黄刚,唐传祥,林郁正. 高能物理与核物理. 2004(04)
[4]基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ光源性质及其应用研究[J]. 蔡翔舟,顾嘉辉,郭威,钟晨,沈文庆. 物理学进展. 2003(04)
[5]建立激光同步辐射源的初步探讨[J]. 郭威,顾嘉辉,蔡翔舟,沈文庆. 强激光与粒子束. 2002(05)
本文编号：3592688
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１静止电子在激光脉冲作用下的轨迹、加速度、能量演化
第２章基于超短超强激光的辐射源物理模型介绍??的电子轨迹及能量、加速度的时间演化如Ｈｇ．?２．２，其中各条曲线代表的物理量??与Ｆｉｇ．?２．１中相同。电子沿ｚ轴从右向左运动，／?＝?２．４６。电子轨迹如Ｆｉｇ．?２．２（ａ）??所示，由于初速度的存在，电子将会在激光场中继续运动一段时间，出现了与??Ｆｉｇ．?２．１（ａ）中轨迹不一样的结果。Ｆｉｇ．?２．２（ｂ）显示，由于电子初速度的存在，电子??能量与加速度之间的相位差发生了微小的改变，使加速度达到最大值时，电子不??再是静止状态。??Ａ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??？１＾５?０??＿?ｚ?（ｕｍ）??－?ｆ?㈨?Ａ?Ｊ?ｆ???）：???Ｊ?１?ｉ５??－唏■?＇?ｔ（；ｓ）?－??图２．２静止电子在激光脉冲作用下的轨迹、加速度、能量演化。??比较上述两种条件下电子辐射功率随时间的变化情况，如Ｆｉｇ．?２．３所示。可??以明显观察到，当电子具有与激光反向的初速度时，辐射功率相比静止的电子提??高了?３个数量级以上。??＿???ｙ＝１??１０＇３３?ｒ??；＾ｖ＝２．４６??１０＇３４ｒ?，?／?＼?／??￡１０－３５ＨＶ?Ｖ?Ｖ??１０?３６?‘?”?＇？?ｙＴ＼?／??二：ＬＭ，?Ｙ．??１Ｕ?５０?１００??ｔ（ｆｅ）??图２．３不同初速度的电子的辐射功率演化。??９??
第２章基于超短超强激光的辐射源物理模型介绍??的电子轨迹及能量、加速度的时间演化如Ｈｇ．?２．２，其中各条曲线代表的物理量??与Ｆｉｇ．?２．１中相同。电子沿ｚ轴从右向左运动，／?＝?２．４６。电子轨迹如Ｆｉｇ．?２．２（ａ）??所示，由于初速度的存在，电子将会在激光场中继续运动一段时间，出现了与??Ｆｉｇ．?２．１（ａ）中轨迹不一样的结果。Ｆｉｇ．?２．２（ｂ）显示，由于电子初速度的存在，电子??能量与加速度之间的相位差发生了微小的改变，使加速度达到最大值时，电子不??再是静止状态。??Ａ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??？１＾５?０??＿?ｚ?（ｕｍ）??－?ｆ?㈨?Ａ?Ｊ?ｆ???）：???Ｊ?１?ｉ５??－唏■?＇?ｔ（；ｓ）?－??图２．２静止电子在激光脉冲作用下的轨迹、加速度、能量演化。??比较上述两种条件下电子辐射功率随时间的变化情况，如Ｆｉｇ．?２．３所示。可??以明显观察到，当电子具有与激光反向的初速度时，辐射功率相比静止的电子提??高了?３个数量级以上。??＿???ｙ＝１??１０＇３３?ｒ??；＾ｖ＝２．４６??１０＇３４ｒ?，?／?＼?／??￡１０－３５ＨＶ?Ｖ?Ｖ??１０?３６?‘?”?＇？?ｙＴ＼?／??二：ＬＭ，?Ｙ．??１Ｕ?５０?１００??ｔ（ｆｅ）??图２．３不同初速度的电子的辐射功率演化。??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]超强飞秒激光尾波场加速产生58MeV准单能电子束实验[J]. 董克攻,谷渝秋,朱斌,吴玉迟,曹磊峰,何颖玲,刘红杰,洪伟,周维民,赵宗清,焦春晔,温贤伦,张保汉,王晓方. 物理学报. 2010(12)
[2]一种紧凑型激光同步辐射光源的初步设计及应用前景[J]. 丁原涛,赵夔,全胜文,张保澄,谷安佳,陈佳洱. 强激光与粒子束. 2004(05)
[3]基于汤姆逊散射的X射线光源的物理问题研究[J]. 黄文会,何小中,黄刚,唐传祥,林郁正. 高能物理与核物理. 2004(04)
[4]基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ光源性质及其应用研究[J]. 蔡翔舟,顾嘉辉,郭威,钟晨,沈文庆. 物理学进展. 2003(04)
[5]建立激光同步辐射源的初步探讨[J]. 郭威,顾嘉辉,蔡翔舟,沈文庆. 强激光与粒子束. 2002(05)
本文编号：3592688
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