辐射加热金X 光再发射时间测量

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1、第9卷　第4期强激光与粒子束Vol.9,No.41997年11月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSNov.9,1997辐射加热金X光再发射时间测量孙可煦　易荣清　黄天暄　崔延莉　陈久森丁耀南　丁永坤　唐道源　郑志坚　温树槐(中物院核物理与化学研究所,高温高密度等离子体物理实验室,成都525信箱,610003)　　摘　要　利用星光Ê三倍频激光打双盘靶,研究了辐射加热材料的X光发射时间。激光脉冲能量40～60J、脉冲宽度600～700ps。通过两台时间关联的亚千X光能谱仪分别监测双盘靶初、次级发射X光谱,给出了辐射加热次级X光再发射时间。　　关

2、键词　双盘靶　辐射加热　时间关联　X光再发射　　激光驱动惯性约束聚变(ICF)研究中,X光产生机制研究具有特殊重要的意义。实验已证[1～3]明,激光等离子体产生X光发射以线发射为主,理论模拟计算必须考虑等离子体中离子组态的占据概率。由于激光等离子体具有强烈的非平衡特性,离子组态占据概率不是温度和密度的状态函数,必须把时间相关的占据概率方程与流体力学方程耦合求解,可见,X光发射时间过程的测量是十分必要的。　　特别是在间接驱动ICF研究中,驱动源通常由辐射加热高Z材料产生的X光再发射形成。辐射加热与激光加热的差别首先应是能量沉积的区域:激光能量吸收出现在临界面密度附近,

3、而X光比激光具有更高的穿透能力,能量沉积应主要发生在超临界面密度区。不论是何种加热形式,等离子体都要经由初始时刻的强烈非平衡特性,通过区域间的能量传递或离子组态间的能量交换,逐步达到某种相对稳定状态,即热动平衡状态,这就是X光发射的弛豫过程。[4]这是黑腔物理及ICF模拟计算中十分关心的问题。　　我们进行了星光Ê三倍频激光打双盘靶实验,以初级盘靶X光发射时刻作为零时,进行时间关联测量,测量了辐射加热的次级盘靶X光再发射时间。1　实验安排　　实验采用双盘靶结构,初级盘靶直径约<600Lm,次级盘靶直径约<300Lm,两盘靶间隔500[5]～900Lm,用两台亚千电子伏

4、能谱仪(SXRES)分别测量初级盘和次级盘X光发射,两台谱仪采取时间关联测量,实验布局如图1所示。图1(a)为镀金球靶实验布局,作时间归一,给出两台谱仪间的光电通道固有时间差;图1(b)为双盘靶实验布局,测量辐射加热金盘不同能区X光再发射时间。　　实验在星光Ê激光装置上进行,激光波长约0.35Lm,激光脉冲能量40～60J,激光脉冲宽-3度600～700ps,透镜比3öf,初级和次级靶都是金圆盘靶,靶室真空度约10Pa。两台谱仪用11台1000MHz快写速示波器(24条线)记录。国家863惯性约束聚变领域资助项目。1997年7月4日收到原稿,1997年9月4日收到修

5、改稿。孙可煦,男,1941年3月出生,副研究员©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.544强激光与粒子束第9卷Fig.1Experimentalset2up图1　实验装置2　实验结果　　图1(a)实验条件下,两台谱仪可同时观测镀金球靶发射X光脉冲,把SXRES-2的各道信号与时标脉冲叠加,用同一示波器记录,给出两个通道间的固有时间差t1=t0,时标信号来自SXRES-1的白光信号(一道分成8路)。实验时(见图1(b)),SXRES-2观测次级靶发射,时标脉冲来自初级靶发射,此时两

6、个通道间的时间差t2=t0-$t,则辐射加热次级盘的X光再发射时间$t=t2-t1。图2给出球靶实验典型通道记录波形,图3给出双盘靶实验典型通道记录波形,根据这些波形,采取光电转换计算机模拟读数,可给出辐射加热X光再发射时间。表1给出不同间隙双盘靶实验辐射加热金不同能区X光再发射时间。Fig.2FiducialtimeisproducedwithsphericaltargetcoatedbyAu(1nsödiv)图2　镀金球靶实验产生的时间基准Fig.3Reradiationtimefromsecondarydiskheatedbyradiationismeasur

7、edinthedoubledisktargetexperiment(1nsödiv)图3　双盘靶实验,测量辐射加热盘再辐射时间©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第4期孙可煦等:辐射加热金X光再发射时间测量545表1Au-Au双盘靶实验辐射加热Au材料的再发射时间Table1ReradiationtimefromAumaterialheatedbyradiationinAu-AudoublediskexperimentenergyöeV6017026046051061075