强激光与等离子体相互作用中的核反应研究
发布时间：2021-06-26 04:52
随着激光技术的蓬勃发展,利用高功率激光和物质相互作用成为研究原子核物理的新型方法。近年来,在激光驱动的核反应中,离子输运、中子产生等方面的新现象、新规律引起了研究者们的广泛关注。在本文中,我们讨论了改变靶结构来调控其中的离子加速机制,从而提高中子产额的方法;并研究了等离子体中的核反应动力学过程,尤其是离子在不同状态的等离子体中阻止本领的改变对核反应率的影响。另外,我们设计了一套角分辨离子能谱仪,用于诊断离子在等离子体中的能量损失,为核反应截面的研究提供离子角分布、能谱等关键信息。我们还设计了一套基于闪烁体和光学成像系统的电子能谱实时诊断谱仪,可用来监测激光到超热电子的能量吸收效率,从而了解激光等离子体中粒子的加速、辐射的产生等次级过程背后的物理机制。为了提高核反应率,优化中子产额,我们通过二维PIC程序模拟研究了强激光分别与固体靶、近临界密度（near-critical density,NCD）靶和泡沫靶相互作用中的中子产生。与固体靶和NCD靶相比,泡沫靶中存在更强的离子碰撞,使中子产额大幅度提升。这是由于泡沫靶中的层状结构周围存在双极静电场,加剧了靶内部离子在多个方向上的加速。激光能...
【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】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２（ａ）Ｘ射线、中子分别与不同元素的散射截面的比较，截面的大小用圆的面积表示
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?第１章绪论???如７Ｌｉ（＾，ｎ）７Ｂｅ，?Ｄ（ｄ，ｎ）３Ｈｅ，?Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ和７Ｌｉ（心？）８Ｂｅ，对应的核反应方程分别写作??ｐ?＋７?Ｌｉ?—＞?７Ｂｅ?＋?ｎ，??Ｄ?＋?Ｄ?＾?＇Ｈｅ?＋?ｎ，??Ｄ?＋?Ｔ?—?４Ｈｅ?＋?ｎ，??Ｄ?＋７?Ｌｉ?８Ｌｉ?＋?ｎ，??其中部分核反应截面如图１．４所示Ｄ（ｄ，ｎ）３Ｈｅ核反应产生的中子能量为２．４５??ＭｅＶ。Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ核反应产生的中子能量为１４．１ＭｅＶ，而且在很宽的离子质心能??量范围内，其截面远高于Ｄ（ｄ，ｎ）３Ｈｅ反应，因此Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ反应通常应用于惯性??约束核聚变的实验中［２１］。然而氚元素具有毒性和放射性，也极不易保存，因此??Ｔ（ｄ，ｎ）４Ｈｅ反应于很少用于中子源产生的实验。??１５?—?＿?■?■?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ?里?Ｉ?Ｉ?Ｉ?窗■?Ｉ?Ｉ?Ｉ?■?Ｉ?？?Ｉ?一??圣?１．０＿｜?／?－??｜?：，?／?：??Ｗｎ）?「??Ｓ?：?：??－／???Ｄ（ｄ，ｎ）?＿????￣￣?—?—■■■??一??ＶＪ?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?｜?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?一??０?５?１０?１５?２０??Ｉｏｎ?Ｅｎｅｒｇｙ?（ＭｅＶ）??图１．４几种通过离子核反应产生中子的反应通道截面。在这几种常见的反应中，离子能量大??于１?ＭｅＶ时７Ｌｉ（心？）８Ｂｃ的反应截面最高。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｕｓｉｎｇ?ｉｏｎｓ．?Ａｂｏｖｅ?１?ＭｅＶ?ｔｈｅ?７Ｌｉ（Ｊ，ｎ）８Ｂｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ
【参考文献】：
博士论文
[1]飞秒激光等离子体光学诊断和自生磁场实验研究[D]. 李玉同.中国工程物理研究院 2001
本文编号：3250665
【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】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２（ａ）Ｘ射线、中子分别与不同元素的散射截面的比较，截面的大小用圆的面积表示
?Ａｕｌ＊）７?１?２?—＇—?—－—?—．—?—．—???Ｆｅ５６??Ｃ１２??１０００?－?（ｃ）?Ｐｅｕｔｒｏｎ?Ｊ?１?（ｄ）?，????１１００?＾??＾?〇８?／／??！?１０「?ｆ?百〇．６??Ｉ?１：?／＾￣?ｊｒ〇－４??专?０．１?ｒ?Ｉ?Ｉ?０．２?／?１０—６?匕??／?２?４?６?８??〇〇１〇?１０?２０?３０?４０?〇?２０?４０?６０?８０?１００??Ｅｙ?（ＭｅＶ）?Ｓｌｏｐｅ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（ＭｅＶ）??图１．３（ａ）?（ｙ，；ｍ）反应原理示意图，激光等离子体作用中电子－光子－中子的转换过程；（ｂ）１９７Ａｕ??核能级与核激发示意图；（ｃ）不同元素的光核反应截面［１３］；?（ｄ）不同温度的电子在Ｔａ中??的光核中子产生效率。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?（ｙ，?ｘｎ）?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｗｉｔｈ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｐｈｏｔｏｎ－ｎｅｕｔｒｏｎ?ｄｒｉｖｅｎ??ｂｙ?ｌａｓｅｒ；?（ｂ）?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?（ｙ，?ｎ）?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｗｉｔｈ?ｌａｓｅｒ?Ｃｏｍｐｔｏｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ?ｇａｍｍａ－ｒａｙｓ?ｏｎ??１９７?Ａｕ；?（ｃ）?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?ｐｈｏｔｏｎｕｃｌｅａｒ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?（７，?ｘｎ）?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ；?（ｄ）?Ｅｌｅｃｔｒｏｎ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?ｐｈｏｔｏｎｅｕｔｒｏｎ?ｙｉｅｌｄ?ｐｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｉｎ?Ｔａ?
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【参考文献】：
博士论文
[1]飞秒激光等离子体光学诊断和自生磁场实验研究[D]. 李玉同.中国工程物理研究院 2001
本文编号：3250665
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