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《软x射线激光汤姆逊散射实验尝试》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、物理学报ActaPhys.Sin.Vol.62,No.13(2013)135203软X射线激光汤姆逊散射实验尝试王琛1)安红海1)乔秀梅2)方智恒1)熊俊1)王伟1)孙今人1)郑无敌2)1)(上海激光等离子体研究所,上海201800)2)(北京应用物理与计算数学研究所,北京100094)(2012年12月26日收到;2013年3月13日收到修改稿)汤姆逊散射是诊断高温稠密等离子体状态参数的重要方法之一,受到广泛的关注.但是目前用于进行汤姆逊散射的探针光波长多局限于可见光或紫外光,能够诊断的区域电子密度远低于
2、驱动激光的临界密度.相比较而言,以软X射线激光作为探针,有希望诊断更高密度区域的等离子体.利用神光Ⅱ高功率激光装置产生的类氖锗软X射线激光作为探针,开展了软X射线激光汤姆逊散射实验的尝试.根据散射的条件,分别进行了非相干散射和相干散射的实验,但均未能获得明显的散射谱.理论分析表明,主要原因可能是实验中作为探针的类氖锗软X射线激光的聚焦功率密度不够,通过优化实验条件,有希望在今后的研究中获得相干汤姆逊散射的结果.关键词:等离子体诊断,软X射线激光,汤姆逊散射PACS:52.70.−m,42.55.VcDOI:
3、10.7498/aps.62.135203界密度,通常上限只有1020cm−3.而基于keV量级1引言的硬X射线汤姆逊散射[8;9]尽管测量区域大大增加,但还存在难以聚焦、实施困难等问题.相比较等离子体的状态诊断对于ICF以及等离子体而言,波长介于两者间的软X射线激光(SXRL)具的理论模拟和研究都具有重要的价值.通常情况测有波长短(临界密度可以达到1024cm−3)、发散角量等离子体电子温度等状态的方法是通过测量线小、高亮度以及窄线宽的优势,这表明利用X射线辐射谱的强度,然后经过理论计算给出的.在计算激光
4、进行汤姆逊散射可以诊断更高的电子密度范中,原子参数以及对离子占据数的近似理论对计算围.同时,短波长激光在等离子体中的散射谱分离结果有很大影响,因而可靠性差.与之不同的是,利现象将更加明显,这对于实验诊断而言是极为有利用激光在等离子体中的汤姆逊散射来诊断等离子的,可以大大提高实验精度,因此利用X射线激光体电子温度等参数,要直接的多.汤姆逊散射方法完全有能力诊断驱动激光临界密汤姆逊散射是指等离子体中的带电粒子对入度附近的高密度等离子体.射光子的散射作用,散射谱中,包含了大量的关于由于实验的难度,迄今为止,X射线
5、激光汤姆待测等离子体的信息.从汤姆逊散射信号可以得到逊散射实验研究尚未取得比较好的结果[10−12].本等离子体电子温度、离子温度的信息,还可以获得文描述了在神光II装置上开展的基于类氖锗软电子密度分布.多年以来,汤姆逊散射一直是诊断X射线激光[13−15]探针的汤姆逊散射实验尝试,尽等离子体状态的非常有用的工具之一,已经应用于管也同样未能获得理想的结果,但对于进一步开展诊断Tokamak等离子体、激光产生的等离子体以相关的研究具有很好的参考意义.及低温电磁等离子体等方面的应用[1−9].但是目前用于进行汤
6、姆逊散射的探针光波长多局限于可见2汤姆逊散射基本原理光或紫外光(UV)[1−7],受临界电子密度和等离子体吸收及折射的限制,难以穿越到较高电子密度的区汤姆逊散射就是指等离子体中的带电粒子对域,能够诊断的区域电子密度远低于驱动激光的临入射光子的散射作用,在低温散射理论无碰撞等离通讯作者.E-mail:wangch@mail.shcnc.ac.cn⃝c2013中中中国国国物物物理理理学学学会会会ChinesePhysicalSocietyhttp://wulixb.iphy.ac.cn135203-1物理学报A
7、ctaPhys.Sin.Vol.62,No.13(2013)135203子体的假设下,汤姆逊散射谱函数可表示为同样,当β≪1时,散射谱主要受离子独自无规则热运动的影响,称为非相干离子散射.谱形状S(k;ω)=Se+Si;(1)同非相干电子散射谱一样,只需要把(4)式中的me其中第一项Se是电子散射谱项,第二项Si是离子换成离子质量mi即可.由于mi≫me,离子非相干散射谱项.原则上通过实验测量的得到汤姆逊散射散射的谱宽度要比电子的窄很多.谱,通过与(1)式进行比较就能够得到等离子体的当α>1时,入射光将会被
8、等离子体中离子及状态参数.但是全面和细致的比较是不现实的.因其束缚电子集体散射,称之为相干散射或集体散射,此,引入了两个参数来区分不同的散射过程.这两其中有两种散射最为显著,分别是电子等离子体波个参数是散射和离子声波散射.电子等离子体波散射主要是1入射光受到等离子体中电子等离子体波散射引起α=2k0sin(θ=2)λD√的,散射谱会在入射频率ω0两侧出现两个共振峰,−11λ[nm]ne[cm−3]频移即等于等离子
