【摘 要】
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激光尾波场加速的电子束可达到较高品质,具有尺度小、准单能、高准直和脉宽短等特性,应用前景广阔。目前,电子束诊断是激光与等离子体相互作用领域的先进诊断技术之一,对于高
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激光尾波场加速的电子束可达到较高品质,具有尺度小、准单能、高准直和脉宽短等特性,应用前景广阔。目前,电子束诊断是激光与等离子体相互作用领域的先进诊断技术之一,对于高能量密度物理以及惯性约束聚变的研究具有重要意义。通过高品质电子束的主动式诊断,一方面可以给出等离子体本身的一些重要信息,诸如面密度大小、内部密度分布情况等:另一方面,电子束作为探针可以用于激光等离子体相互作用过程中电磁现象的诊断研究。本论文针对高温稠密等离子体诊断,就发展MeV电子束诊断方法进行了数值模拟研究。为研究高能电子在高温稠密等离子体中的运动,自行编写了蒙特卡罗程序追踪电子的运动过程。电子在等离子体中运动的物理过程十分复杂,本程序的编制基于多次散射理论,采用连续慢化模型,采用更精确的超热电子在聚变等离子体中的阻止本领公式及相对论微分散射截面,从而能够模拟得到高能电子束穿过等离子体区域的径迹以及透射后在探测器上的通量密度分布。基于自编蒙特卡罗程序,模拟研究了MeV电子束对高温稠密等离子体平面靶的放射照相,研究了电子束在等离子体中的输运以及透射后的性质。结果表明,由于电子在等离子体中散射,透射电子束的一维通量密度曲线角宽度(Φ)与等离子体的密度与厚度的乘积,即面密度(pR)有关,而等离子体温度的影响很小。通过分析和拟合,给出面密度与角宽度的定标率:pR∝Φ2,’。此外,还初步探索了锥型电子束对等离子体透视照相方面的应用,并在此基础上讨论了靶后探测器位置和电子束的初始动能对成像效果的影响。这些结果表明,利用激光加速产生的准直、准单能MeV电子束透视可为聚变燃烧等离子体面密度以及不均匀性诊断提供新方法。
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