飞秒激光等离子体相互作用中快电子能量分布

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1、!第"#卷!第$期强激光与粒子束%&’("#，)&($!!*++,年$月-./-01234567346)80649.:53;36<76=>(，*++,!文章编号：!"++"?$@**（*++,）+$?+A#B?+A飞秒激光!等离子体相互作用中!快电子能量分布"，*******蔡达锋，!谷渝秋，!郑志坚，!周维民，!焦春晔，!温天舒，!淳于书泰（""内江师范学院物理系，四川内江C$"""*；*"中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳C*"#++）!!摘!要：!采用不同量程的电子谱仪与5DE热释光探测器相配合，测量了飞秒激光

2、?等离子体相互作用中产生的快电子能量分布。结果显示快电子能量分布的一致性和多个重要特征与国外同类实验和计算机模拟结果相似。快电子能谱在低能处产生凹陷是由于冷电子的回流产生的；几种加速机制共同作用是能谱在"++F@A+GH%范围内出现平台的原因；快电子的有效温度较好地满足共振吸收的温度定标律是由于反射激光加速与共振吸收机制均是通过朗道阻尼或波破对电子进行加速的。!!关键词：!飞秒激光；!快电子；!能量分布；!加速机制；!有效温度!!中图分类号：!1$@$("*!!!!文献标识码：!6!!超短超强激光?等离子体相互作用过程中产生的

3、快电子倍受人们的关注。这是由于快电子可能被用于惯［"］性约束聚变（.:E）中的快点火。在激光?物质相互作用过程中，快电子可以通过不同的吸收或加速机制产［*］［@?$］［A］［C?,］生。例如，共振吸收（46）、真空加热（%-）、有质动力!I"加速和激光尾流场加速等。通常情况［B?"@］下，快电子能量分布是类

4、作用长度相匹配，获得了准单能的电子束，其能谱在某个特定的能量处出现一个尖锐的峰，这完全不同于类

5、图"所示，激光通过靶室侧壁的法兰口进入靶室。采用E[A离轴抛物面镜将光束直径为$+PP（E2-<）的激光聚焦在平面靶上。激光与靶法线方向成$A角度入射，0偏振，无预脉冲。靶为厚*+!P的:U膜，靶架由一个*维步进电机控制，确保每发脉冲能够打在靶面的不同位置上。抛物面镜架由另一个步进电机控制，EDM("!7NOHPH&QROHHK=H>DPHSRJ’THRU=用于调节激光聚焦。靶室外设置一台长焦距显微图"!实验布局简图镜，用于监测激光聚焦状态；同时设置一台塑料闪烁体并与示波器连接，用于监测打靶过程中]射线的发射。激光焦斑采用针

6、孔相机与]射线::8配合测量，测量结果如图*所示。所测激光焦斑直径约为*+!P",Z*（E2-<），由此给出靶面激光峰值功率密度约为,(+I"+2·NP。!收稿日期：*++C?+#?*A；!!修订日期：*++,?+*?+*基金项目：国家自然科学基金资助课题（"+*,A+AC）；四川省教育厅资助课题（*++$6","）作者简介：蔡达锋（"#C@—），男，博士，教授，从事超短强激光与物质相互作用研究；^JQHSM_NJD‘aJO&&(N&P(NS。第J期蔡达锋等：飞秒激光R等离子体相互作用中不同能量区域的快电子分布=FF!"#$%

7、&’()#*+,-.*,+/01+,-.*"2/"3*2/*4)1*5图%&针孔相机测量的激光焦斑&&快电子能谱采用电子谱仪测量，电子谱仪的磁感应强度分别为6$678，6$696和6$:%6;，对应的量程分别［:F］为8<=:6，86<:%=6和%>6<7:66?*@。电子谱仪的探测元件采用A"!（B#，C0，D）热释光探测器（;AE），其规格为7$%((G7$%((G6$7>((，这样能量分辨率可达到%H。为了提高测量的精度，对A"!;AE进行了［%6］逐片刻度。!"实验结果和讨论&&实验中将磁场强度分别为6$678，6$6

8、96和6$:%6;的电子谱仪置于激光反射方向（如图:所示），电子谱I7仪收集立体角约为:$==G:615。&&图7给出了不同能量范围内快电子的能谱。图7（)）为采用6$678;的电子谱仪在8<=:6?*@能量范围内测量的快电子能谱（累积%6发），显示出7个明显的特点：能谱在大