对激光等离子体中x射线的产生与辐射加热研究

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1、第2!卷第,期"--"年,月物理学报#HC$2!，QH$,，4+G)*，"--"!---0,"3-:"--":2（!-,）:-23-0-L>M7>NOP&8M>&8Q8M>""--"M*E($N*J=$&H)$"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""对激光等离子体中!射线的产生与辐射加热研究!!）"）!）,）王薇张杰#$%$&’(’)*+!（）中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京!---.-）"（）首都师范大学

2、物理系，北京!---,/）,（）!"#$%&’"#(")*+*#*,-，.$-/%$0,%12+"-3$24$35-,’,67，8-2,%$012"-!,，8-2*"）（"--!年.月"-日收到；"--!年3月"-日收到修改稿）利用一维辐射流体力学程序45678数值模拟研究了功率为!-!1"、脉冲宽度为,--<=、波长为-$11的强9:);!;激光辐照平面>?靶时产生@射线的过程，给出了@射线转换效率和能谱分布$通过将靶物质划分为对所产生的@射线光学薄的转化区和光学厚的再发射区，得到了作为黑体辐射热源

3、的最佳靶厚度，并给出了辐射加热靶所产生的等离子体的密度和温度的空间分布$关键词：辐射流体力学，激光等离子体，@射线转换，辐射热波"#$$：2""2，32,-长为-$11的短脉冲强激光辐照平面>?靶时@!;!引言射线的转换过程；给出了@射线转换效率和能谱分布；分析了温度和密度的时间和空间的演化过程$将"-世纪3-年代以来，随着超短脉冲激光放大激光等离子体划分为转化区、辐射热波区和冲击波技术的重大突破，激光功率开始变得越来越强，通过区三个区，根据转化区与辐射热波区的特点，通过选更好地控制激光等离子体的状态

4、，使得在实验室里择靶的厚度将两个区分开，得到了作为辐射热源的［!，"］进行天体物理过程的研究成为可能$例如利用激最佳的靶厚度，给出了辐射加热产生的等离子体的光等离子体模拟天体等离子体的辐射输运过程可以密度和温度的空间分布$该研究对于模拟天体物理［,，1］直接测量天体的不透明度，它有助于解释一些天过程的实验设计具有重要价值$体物理问题，并可以为验证不透明度的计算值提供"数值模拟研究有力的支持$由于激光等离子体一般是远离局域热力学平衡状态的，它具有很高的电子温度梯度和密%&’()*+,程序简介度梯度，而对

5、大多数天体等离子体则是满足局域热力学平衡条件的$为此在研究中通常采用辐射加热45678程序是平面一维辐射流体力学程序，它靶的方式，获得与天体等离子体相关的均匀等离子用于解决拉格朗日动力学和多群辐射扩散传播问体$激光B靶耦合过程中在靶的表面形成向外膨胀题$它包括在临界密度处的由逆韧致吸收导致的激的高温等离子体，高温等离子体通过电子热传导和光能量沉积、能流受限的电子热传导和表列物态方辐射热传导可以将能量传至高密度的区域$激光等程，以及非局域热力学平衡原子物理过程$45678程离子体中被热电子加热的一薄层烧

6、蚀区是一个极强序可以将辐射场与流体动力学运动很强地耦合在一［2］的@射线发射源，利用它的辐射加热靶可以获得起，用来求解耦合到辐射输运方程中的一维平面流电子温度梯度和密度梯度均很小的等离子体$体力学方程$在辐射输运方程中采用多群方法处理$本文利用一维辐射流体力学程序（;?CDEFGH?<利用45678程序可以研究激光等离子体中@射线［L］G+IE+DEH(DG+(=

7、);、脉冲宽度为,--<=、波长、脉宽、靶材料和靶厚度等对@射线转换效率的!国家自然科学基金（批准号：!3."2!!-）、国家高技术惯性约束聚变基金、国家重点基础研究专项基金（批准号：A!333-/2"--）及中国科学院研究生科学与实践专项基金（创新研究类）资助的课题$+期王薇等：对激光等离子体中F射线的产生与辐射加热研究)G*影响!的平面JK靶时，靶材料的温度和密度在不同时间该程序容许两个温度，分别为物质温度!和辐下随拉格朗日质量坐标空间的变化!从右向左，可以射温度!，在局域热力学平衡状态下（黑体）

8、，辐射明显地看到激光等离子体的转化区、再发射区（辐射"#$温度可以表为热波区）和冲击波区（激光从右边辐照JK靶）!分析&’()"!"#$%()，（*）!.,+5其中!%*+,-*&/012034，"为辐射能量密度!靶材料的光学性质可以分别由67#89和:;<<37#8$平均不透明度"和"描述!6，#:，#基本方程为!$!&.%&，（(）!%!’!&!(=%&，（+）!%!’!)!$!*>!*3!*#=(%...，（5）!%!%!’!’!!’图*物质温度在