一、激光等离子体空间分布的理论模型（论文文献综述）
谭军豪[1]（2021）在《超短超强激光驱动的直接电子加速及高品质辐射》文中研究说明高能粒子加速器及高亮度辐射源在基础科学研究、工业生产测试及医疗健康等领域的应用日益广泛,在国民生活中也发挥着越来越不可替代的作用,应用需求持续增强。伴随着超强激光技术的发展,激光等离子体加速及辐射源的相关研究日趋成熟,并取得了一系列里程碑式的进展;由于其加速梯度高、脉宽短、亮度高、源尺寸小等特点,被认为在高能电子加速器、先进X光光源的小型化甚至普及化方面将发挥重要作用。本文介绍了作者攻读博士学位期间在超短超强激光驱动的直接电子加速及X-ray辐射方面开展的研究工作,论文主要分为以下几个部分:第一部分为绪论,作为全文的基础,重点介绍了激光等离子体电子加速的基本原理、重要物理过程及研究现状。具体介绍了超强飞秒激光的产生原理,激光在等离子体中的传输效应及加速结构的产生,不同加速机制的物理原理及电子注入机制等。第二部分是激光驱动的短周期强磁场波荡器及高亮度准单色X-ray辐射源研究。首先论述了激光尾波场加速电子在驱动高亮度Undulator辐射甚至是自由电子激光时电子能散过大这一主要瓶颈问题;利用理论分析结合数值模拟,详细介绍了一种短周期强磁场波荡器方案,说明了短周期强磁场的波荡器在激光尾波场电子束驱动高亮度、可调谐的单色辐射源以及降低自由电子激光Pierce参量及增益长度方面的显着优势。第三部分是啁啾激光直接电子加速理论及实验研究。介绍了激光直接加速的研究现状,重点介绍了啁啾激光脉冲在直接电子加速过程中提升电子电量、电子能量的作用;在理论上分析了啁啾对激光电场的影响,并结合了PIC模拟说明当二阶色散产生最大的啁啾强度时,电子电量及能量获得最佳提升。第四部分是PW激光与近临界密度等离子体相互作用的实验研究。介绍了PW飞秒激光与近临界密度等离子体作用,通过激光直接加速机制利用PW激光的超强电场和近邻界密度等离子体增强对激光的吸收,获得了目前为止最高能量转换效率(10-4)的Betatron辐射;结合PIC模拟,说明了通过控制电子加速过程提升电子能量能够进一步增加能量转换效率,证明了陡峭的等离子体密度梯度对提升电子能量的重要影响。第五部分是实验诊断技术研究,主要涉及超快X/γ射线的聚焦及能谱诊断。具体包括Compton伽马能谱仪、Betatron温稠密物质吸收谱学系统、Von-Hamos晶体谱仪。第六部分是总结与展望,该部分归纳总结了作者博士期间研究工作的重要进展及意义,并对后续研究方向进行了展望。
周文长[2]（2021）在《离子速度成像技术研究带电粒子的空间电荷效应》文中研究说明空间电荷效应是带电粒子间库仑相互作用集体效应的一种体现。在单一成分的带电粒子束（团）中,空间电荷效应使得粒子的库仑势能向动能快速转化,因此是导致带电粒子束加热和退相干的最主要原因之一。由于多体相互作用过程复杂、实验精度有限以及粒子束内禀热效应明显等原因,实验上对空间电荷效应的认识比较有限。超冷电子束和离子束技术的产生和快速发展,对空间电荷效应的理解提出了更高的要求。本论文中我们利用离子速度成像技术开展了富勒烯分子多光子电离和磁光阱冷原子单光子电离过程中空间电荷效应的研究,将空间电荷效应的密度阈值的可观测下限降低了一个数量级,并定量描述了空间电荷效应导致的低密度超冷离子团扩散动力学,结果可以为超冷带电粒子束开发和超冷等离子体扩散动力学研究提供重要参考。针对富勒烯分子多光子电离过程,我们利用时间切片技术选择不同延迟电离时间下的+60和+70离子进行速度成像,测量了低电荷密度富勒烯分子离子的空间电荷效应和热电子发射行为。实验充分利用了大分子的库仑势能转化率高和延迟电离过程中密度连续可调的优点,在密度阈值3×107 cm-3条件下探测到了空间电荷效应,比之前利用质谱加宽方法获得的阈值3×108 cm-3低了一个数量级,为多光子电离实验中的精密测量提供了基准。同时,通过速度成像技术归属了来自不同退激通道的离子的种类和来源,消除了碎片离子对富勒烯分子母体离子产额测量的污染,定量给出了污染率随延迟时间的关系,实现了富勒烯分子热电子发射行为的精确测量,为精确测量富勒烯分子的基本衰变参数提供了参考。基于磁光阱-离子速度成像（MOT-VMI）实验平台,我们开展了COMSOL软件仿真模拟工作和稀薄超冷离子束（团）空间电荷效应的研究。首先,利用COMSOL软件对装置进行了全面的仿真模拟,并明确了MOT-VMI图像发生畸变的主要原因是不对称的边缘场效应;接着,利用双色双光子共振电离方法对MOT-VMI图像进行了定标,与COMSOL模拟结果吻合;最后,对初始密度低至3×107 cm-3的离子团进行速度成像,观测到空间电荷效应驱动的离子团膨胀过程,与空间电荷效应驱动单一成分带电粒子团扩散的理论模型计算结果对比,定量描述了低密度超冷离子团扩散动力学。综上所述,我们利用离子速度成像技术在两种稀薄离子团中开展了空间电荷效应的研究,把对空间电荷效应的认知推广到了新的电荷密度阈值下限,并为超冷离子束技术开发和超冷等离子体扩散动力学研究奠定了基础。
张云[3]（2021）在《飞秒激光在空气中成丝诱导氮荧光发射的空间分布》文中提出强飞秒激光脉冲在空气中传输引起的非线性效应比如成丝现象一直备受关注。自聚焦现象是由空气的光克尔效应产生的,而散焦效应是由电离后产生的等离子体所带来的。自聚焦现象和散焦效应共同作用,从而实现了一种动态的平衡。会形成长而明亮的低密度等离子体通道,这就是“丝”。等离子体经历复杂的跃迁过程会辐射特征荧光光谱。通过测量飞秒激光成丝过程中的荧光光谱,可以了解激光强度、电子温度、等离子体密度及其它信息,也有助于理解原子分子经历的激发、电离和其他动力学过程。对空气中飞秒激光诱导等离子体发射光谱的研究可以更好地对其产生机制进行描述。氮气作为空气中的主要成分,在与强激光场相互作用时发出荧光,荧光来源于N2+的第一负带系（B2∑u+→X2∑g+跃迁）和N2的第二正带系（C3 ∏u+→B3 ∏g+跃迁）。研究表明,强飞秒激光与N2相互作用后,N2会直接发生光电离产生N2+（B2∑u+）,经由B2∑u→X2∑g+跃迁,产生N2+荧光发射。我们主要研究氮分子和氮分子离子的荧光发射,因为在飞秒激光成丝过程中,氮分子的电离和激发等动力学过程受激光强度分布和激光偏振方向的影响,其产物在传播方向和径向呈现出不同的分布情况,进而影响其光发射。因此,有必要进一步通过氮气荧光的空间分布来研究其产生机制。本论文研究了线偏振飞秒激光脉冲在空气中成丝产生的氮荧光发射的空间分布。通过改变激光的偏振方向研究成丝过程中氮荧光发射的径向角分布,发现N2+荧光发射在垂直于激光偏振方向上更强,而在平行于激光偏振方向上较弱;N2荧光发射在所有方向上具有近乎相同的强度。通过实验结果从理论上讨论了N2+荧光发射强度在垂直于激光偏振方向时更强的原因。这是由于线性分子的电离几率取决于激光偏振方向和分子轴之间的夹角,夹角为0°时电离概率最大,夹角为90°时最小。若激光偏振方向固定,当N2+转动到分子轴的方向与激光偏振方向一致时,其荧光发射较强。沿着激光传播方向,发现N2荧光先于N2+荧光出现且在N2+荧光消失之后消失。这是由于在激光强度足够高的位置,N2可以被电离产生N2+（B2∑u+）,发射N2+荧光。但是,在激光传输的始末位置,激光能量不足以使氮分子电离,但足以激发产生N2*,通过系间窜越过程产生N2（C3∏u+）,发出N2荧光。本论文基于氮荧光信号的空间分布情况进行了理论分析,对N2（C3∏u+）的形成机理进行了探讨,此研究有助于理解氮荧光发射的机理。
姚静锋[4]（2021）在《气体放电低温等离子体非局域模型及其应用》文中认为自上世纪初在实验室实现气体放电等离子体以来,历经百年发展,气体放电等离子体理论及其应用硕果累累。气体放电等离子体在国民生活以及国防军事领域都实现了重要应用。随着技术的发展,人们对气体放电等离子体的控制要求越来越高,需要更加完善的理论和方法进行指导。动理论是描述气体放电等离子体常用的一种理论工具。基于动理论发展了局域近似理论和非局域近似理论。局域近似理论在描述气体放电等离子体时忽略了空间梯度项,在低气压等条件下不能与实验吻合。非局域近似理论用于解决和空间梯度相关的问题,尤其是在低气压下等离子体中的空间梯度对等离子体特性的影响。对于气体放电等离子体的实际应用方面,特别是在航空航天中等离子体与电磁波相互作用领域,还存在一些物理问题需要解决。本论文以气体放电低温等离子体为研究对象,主要探究了非局域理论模型、探针诊断、等离子体绝对负电导率及其与电磁波相互作用。（1）气体放电低温等离子体非局域动理论模型的研究。首先基于气体放电等离子体动理论,利用空间平均的Holstein-Tsendin非局域近似玻尔兹曼方程,研究了气体放电等离子体中亚稳态原子对等离子体电子分布函数及等离子体相关反应特性的影响;电子与亚稳态原子的超弹性碰撞会强烈影响电子分布函数的形式和反应速率常数,而且电子分布函数的复制现象会随着激发阈值周期出现;探究了非局域等离子体中双极性电场对等离子体电子分布函数的影响,并与局域近似进行了比较,当等离子体中的双极性电场超过加热电场时,都不能忽略双极性电场对电子分布函数形成的影响,阐明了非局域双极性电场对等离子体的重要影响。（2）研究了气体放电低温等离子体的产生及诊断。研究了实验室中空心阴极的放电特性,实验上得到了空心阴极无正常辉光或短正常辉光的特性;基于非局域等离子体探针诊断理论和时间同步电路等,改进了朗缪尔探针诊断方法;解决了对等离子体进行探针诊断时,等离子体电势的振荡对测量结果的影响,实现了对交流放电等离子体的准确诊断,并利用微波法诊断等离子体作为辅助测量方法进行验证。（3）利用非局域理论对气体放电等离子体进行理论分析及电导率研究。通过引入非局域电离源,较为完整地复现了典型直流辉光放电结构;准确估计了近阴极区以及正柱区的等离子体参数;该模型具有能够快速进行直流辉光放电仿真的能力,给出直流辉光放电的纵向结构并将其与实验中观测到的现象进行比较,对等离子体的产生和诊断具有重要应用价值;研究了等离子体绝对负电导率的形成,通过相应的理论建模和分析,研究中利用非局域等离子体的空间梯度,使辉光放电等离子体在一定气压范围内实现两次电场反转,进而在大于第二电场反转点形成电子能量分布函数的反转;利用氩气动量转移截面具有的Ramsauer最小值的特点产生了稳定的等离子体绝对负电导率。（4）研究了电磁波与局域及非局域等离子体相互作用。利用数值优化方法,研究了均匀等离子体对电磁波的衰减作用与等离子体参数的依赖关系;考虑鞘层存在下,研究非均匀等离子体对电磁波传输的影响,基于势阱的思想,提出了“Tick”分布可用于调控电磁波在等离子体中的传输;实验上利用网络分析仪和同轴空心阴极放电装置,在特定气压强下,实现了非局域等离子体的绝对负电导率及等离子体对电磁波的放大作用。
高春丽[5]（2021）在《多元素激光等离子体的时空演化特性研究》文中进行了进一步梳理多元素激光等离子体已广泛应用于示踪元素状态诊断、脉冲激光沉积（PLD）技术和激光诱导击穿光谱（LIBS）技术等领域。多元素激光等离子体具有比单元素情况更为复杂的辐射和动力学演化过程。目前,受实验瞬态检测条件和理论分析方法的限制,人们对其演化过程中的微观物理过程和演化机制尚不是非常清楚。因此,对于多元素激光等离子体的实验和理论研究将有助于人们对其微观演化机制的深入认识和为上述领域的应用提供数据和方法参考。本文针对多元素激光等离子体辐射特性和动力学演化行为认识不深入、状态诊断困难的问题,搭建了高精度时空分辨的激光等离子体光谱测量和瞬态成像装置,选取Cu-Al合金标准样品和黄芪道地药材典型多元素样品为研究对象,系统测量了真空环境中两种样品的时空分辨光谱和时间演化图像。并利用基于辐射流体动力学模型开发的多元素激光等离子体模拟程序,实现了等离子体演化过程中不同离子时空演化行为的重构和状态参数的诊断。具体工作如下:（1）首先选择较为简单的双元素Cu-Al合金靶材为研究对象,系统地同步测量了不同延迟时间的等离子体羽瞬态图像和距靶面不同探测距离、不同延迟时间的可见光波段光谱。选取AlⅠ396.15 nm,Al Ⅱ 358.66 nm,Al Ⅲ452.89nm,CuⅠ521.82 nm和CuⅡ495.37 nm 5条谱线作为分析线,明确了等离子体中不同离子的时间演化轮廓;并利用多元素激光等离子体模拟程序实现了CuAl合金等离子体的状态诊断,理论上重构了等离子体不同离子数密度和等离子体温度的瞬态演化图像。（2）进一步选择元素构成相对复杂的多元素黄芪药材为研究对象,系统测量了不同探测距离、不同延迟时间的时空演化光谱。结合上述实验方法和理论模拟方法,构建了黄芪药材激光等离子体中不同元素的时空演化物理图像,探讨了多元素激光等离子体理论模拟方法应用于真空LIBS元素检测技术方面的可行性。
黄茂[6]（2021）在《激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性》文中研究表明激光与等离子体相互作用一直以来都是人们研究的热点。激光脉冲在等离子体中传播时,会发生各种复杂的非线性相互作用,并产生丰富的物理现象,例如相对论自聚焦、等离子体通道、激光尾场激发、自相位调制、弯曲不稳定等等。这些复杂的现象使得激光等离子体在惯性约束核聚变快点火方案、软X射线产生、高次谐波的产生、激光尾场加速和新型光源中有着重要的应用价值。经过多年的发展,强激光脉冲在均匀等离子体中传播的理论和实验研究取得了很大的进展。人们发现当激光功率高于阈值功率时,激光脉冲就可以在一定等离子体密度范围内保持稳定的传播。激光脉冲在等离子体中的稳定传播,对今后电子的自注入和加速过程起到重要影响,也在粒子加速以及聚变上起到重要的应用。然而,目前对于强激光脉冲在非均匀等离子体的传播特性研究甚少。因此,本学位论文主要研究激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性,详细地讨论了激光脉宽、等离子体密度和等离子体密度分布类型对激光特性的影响。具体内容安排如下:第1章对激光技术的发展、等离子体基础以及激光等离子体相互作用的热点问题做了简单介绍。第2章讨论了相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性。基于Maxwell方程组与冷等离子体运动方程,通过利用哈密顿原理得出系统的拉格朗日方程,讨论了相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性。研究发现,当长脉冲激光在均匀等离子体中传播时,脉冲宽度的变化不影响激光强度和空间分布的变化。相应地,电子密度的分布是不变的。然而,激光脉冲的强度和电子密度的空间分布可以通过调制等离子体频率来调节。在具有高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着高斯型密度分布振幅的增大,长脉冲激光的强度逐渐增强,激光脉冲的横向分布逐渐呈现出尖锐状分布。在具有反高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着反高斯型密度分布振幅的减小,长脉冲激光的强度逐渐减弱,激光脉冲的横向分布呈平台状分布。因此,等离子体的非均匀性对长脉冲激光的传播有着重要的影响。高斯型密度分布和反高斯型分布的振幅和宽度对激光脉冲的强度和空间分布起着重要的调制作用。第3章对相对论超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性展开了讨论。基于Maxwell方程组与冷等离子体方程,我们通过利用哈密顿原理得出系统的拉格朗日方程,讨论了相对论超短激光脉冲在均匀等离子体与非均匀等离子体中的传播的情况。我们通过数值模拟对相对论超短激光脉冲在非均匀等离子体中传播的进行了研究。结果表明,相对论超短激光脉冲在均匀等离子体中可以实现稳定传输,通过调节入射激光的脉宽和等离子体频率,可以调节激光脉冲的强度和电子密度的空间分布。更有趣的是,在具有密度纹波的非均匀等离子体中,当密度纹波的波幅小于某一临界值时,激光脉冲的强度几乎不变,激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性与均匀等离子体中的传播特性基本保持一致。然而,当密度纹波的波幅大于临界值时,等离子体的非均匀性对激光特性有明显的影响,激光脉冲的强度和空间分布会受到等离子体密度纹波的调制。第4章对本文的工作进行总结以及展望该领域的研究前景。
闫鹏宇[7]（2020）在《电场对激光损伤铝靶材的影响研究》文中认为随着激光加工技术的日渐成熟和加工范围的广泛扩展,如何提高激光的加工效率成为主要关注点之一。在激光焊接、激光切割和激光打孔等以激光烧蚀为主要加工过程的领域中,激光与金属相互作用过程和物理机制,以及多场相互耦合的过程和机制等仍存在着许多问题需要探讨,如金属对激光的吸收率低导致激光加工效率低,激光加工过程中产生的各种工艺缺陷、辅助场对激光加工效率的影响等。针对这些问题,论文以铝靶材为研究对象,研究了辅助电场条件下,毫秒脉冲激光和纳秒脉冲激光的损伤特性,通过在靶材与电极间施加电压,分析了辅助电场对激光损伤形貌特征的影响。为辅助电场下激光加工金属材料效率的提高提供了一定的理论支持与实验依据。针对辅助电场下激光辐照铝靶材的作用机理,论文采用Comsol有限元计算软件,从激光与金属靶材相互作用过程出发,以金属铝靶材为研究对象,探讨了毫秒脉冲激光作用下辅助电场对烧蚀效果的影响。通过辅助电场下激光烧蚀过程和机理分析,获得不同脉宽激光在电场辅助下的损伤规律,为后续开展辅助电场下脉冲激光烧蚀铝靶材的实验研究提供了理论指导。针对辅助电场下毫秒脉冲激光对铝靶材的损伤特性研究,论文采用单脉冲激光1-on-1的烧蚀损伤形式,开展了辅助电场对激光烧蚀铝靶材形貌特征的影响研究。研究发现:电场强度对毫秒脉冲激光烧蚀铝靶材形貌影响较小。在电场强度达到某一阈值时,激光击穿空气诱导电场放电,产生电弧等离子体,造成激光烧蚀损伤效果增强。针对辅助电场下纳秒脉冲激光对铝靶材的损伤特性研究,使用S-on-1的多脉冲作用形式。在能量为30m J纳秒脉冲激光作用下,辅以130V/mm、265V/mm、395V/mm以及525V/mm电场,研究了激光对铝靶材的损伤特性。研究发现:电场强度与激光辐照铝靶材损伤深度的增强基本呈线性关系,即随着脉冲次数的增加,积累效应导致损伤深度有较明显的提升。针对辅助电场下激光脉冲能量对损伤的影响问题,在525V/mm的辅助电场条件下,研究了不同脉冲能量的纳秒脉冲激光对铝靶材的损伤特性。研究发现:在激光能量较低时,电场对损伤结果的影响有限,随着脉冲激光能量的提高,损伤效率的提升明显。最后,针对电场对纳秒脉冲激光诱导等离子体的影响问题,分析了激光诱导等离子体光谱及其空间分布特性,研究发现电场对纳秒脉冲激光诱导等离子体具有促进作用,等离子体的光谱强度有一定提高,同时存在一定的空间膨胀。上述实验测试结果与理论研究结果相一致。论文的研究工作可为激光加工技术的发展和激光加工工艺的改进提供一定的理论依据与实验支持。
张翌航[8]（2019）在《强激光与等离子体相互作用中的核反应研究》文中进行了进一步梳理随着激光技术的蓬勃发展,利用高功率激光和物质相互作用成为研究原子核物理的新型方法。近年来,在激光驱动的核反应中,离子输运、中子产生等方面的新现象、新规律引起了研究者们的广泛关注。在本文中,我们讨论了改变靶结构来调控其中的离子加速机制,从而提高中子产额的方法;并研究了等离子体中的核反应动力学过程,尤其是离子在不同状态的等离子体中阻止本领的改变对核反应率的影响。另外,我们设计了一套角分辨离子能谱仪,用于诊断离子在等离子体中的能量损失,为核反应截面的研究提供离子角分布、能谱等关键信息。我们还设计了一套基于闪烁体和光学成像系统的电子能谱实时诊断谱仪,可用来监测激光到超热电子的能量吸收效率,从而了解激光等离子体中粒子的加速、辐射的产生等次级过程背后的物理机制。为了提高核反应率,优化中子产额,我们通过二维PIC程序模拟研究了强激光分别与固体靶、近临界密度（near-critical density,NCD）靶和泡沫靶相互作用中的中子产生。与固体靶和NCD靶相比,泡沫靶中存在更强的离子碰撞,使中子产额大幅度提升。这是由于泡沫靶中的层状结构周围存在双极静电场,加剧了靶内部离子在多个方向上的加速。激光能量到泡沫靶内部的离子的转换效率为11%,是固体靶的12倍。在模拟中我们还发现,具有更薄的层状结构和更大孔隙的泡沫靶对激光能量的吸收效率更高,其内部的离子能量更高,碰撞也更加剧烈,因此中子产额能够获得进一步的提升。在功率密度为1020 W/cm2的激光与30 μm厚的泡沫靶的相互作用下,单发的中子产额可以达到107。通过激光与物质相互作用形成的高温、高密、高压的等离子体,可以在实验室中模拟天体核反应的等离子体环境,这将有助于我们探究重元素的起源,为元素丰度之未解谜题提供新的思路。同时,对等离子体中核反应的研究也与惯性约束聚变（inertial confinement fusion,ICF）中燃料装药量设计息息相关。与常温常压的环境相比,等离子体中的核反应过程涉及到许多复杂的问题。为了获得等离子体环境下的核反应率,需要定量地分析核反应截面的修正以及等离子体对离子束阻止本领的变化。我们在实验中研究了皮秒激光驱动的高能氘离子束与纳秒激光驱动的碳氘等离子体的相互作用。通过改变两束激光间的时间延时,使得D+D→3He+n反应在不同等离子体参数（温度、密度等）下发生。实验中测量了等离子体密度,具有角分辨的离子能谱,以及中子的角分布。结果显示,较高温度等离子体环境下的中子产额相对于冷靶环境有明显的提高。通过对结果的分析,我们还发现相比于冷靶,等离子体对中等能段（<2.5 MeV）氘离子的阻止本领有所减弱,这会使得D-D碰撞的有效能量变大,带来更高的反应率。此外,通过该实验方案能够在单发次下同时诊断离子经过等离子体的能损和中子的产额,以及等离子体的状态参数,这也为等离子体环境下核反应截面的测量提供了帮助。离子在等离子体中的输运过程,尤其是离子的阻止本领,是造成核反应率改变的关键因素。为了分析离子在经过等离子体后的能量损失,我们设计了一套基于多针孔通道的,具有角分辨的离子谱仪,来诊断不同出射方向的离子能谱。它可以同时得到离子的种类、角分布和能谱信息,可以对离子束多方面信息进行诊断,且紧凑简洁,占用空间较小,方便使用。我们在实验中利用角分辨离子谱仪测量了TNSA机制加速的质子和氘离子,并得到了离子发散角对能量的依赖关系。在激光与固体靶相互作用中,超热电子的产生与输运是绝大多数次级过程（如高能粒子和电磁辐射）的来源。在实验中往往需要对超热电子进行实时的监测,从而了解每一发次激光的聚焦情况以及能量的吸收效率。对逃逸电子能谱的诊断,能够帮助我们分析超热电子的数目、温度等信息。因此我们发展了一套基于闪烁体和光学成像系统的电子谱仪。通过CCD相机的图像可以得到实时的电子能谱,省去了大量数据读出的时间成本。在物理实验方面,我们通过验证了在一定的正向离焦量（焦前打靶）下,逃逸电子温度有所提高,并通过PIC模拟证明了这是由于预等离子体中激光的自聚焦效应使聚焦位置从靶后提前到了靶前临界密度表面处。这对激光-固体靶相互作用中激光能量的吸收以及超热电子的调控具有一定的参考意义。
刘洋[9]（2019）在《飞秒激光等离子体通道电磁脉冲传输性能研究》文中认为作为一种特殊的电磁介质,等离子体具有导行电磁脉冲的能力,因此,基于飞秒激光等离子体通道的电磁脉冲传输研究具有重要的现实意义。本文从理论分析、仿真计算和实验验证三个方面开展了飞秒激光等离子体通道的电磁脉冲传输性能研究,主要研究内容和结论归纳如下:（1）进行了飞秒激光等离子体通道的产生与复合研究。根据飞秒激光大气传输中的非线性物理过程,讨论了等离子体丝的形成原理和过程;利用移动焦点模型研究了自由空间传输情况下和透镜聚焦情况下的成丝位置;研究了等离子体的复合机制。结果表明:基于强场条件下空气中三阶非线性效应,自由传输时自聚焦焦点位置与激光脉冲功率和光束半径均有关;加入透镜后,最终焦点位置与透镜焦距、激光脉冲功率及光束半径均有关;当电子密度较高时,在等离子体弛豫过程中离子-电子复合占优,当电子密度较低时,分子对电子的吸附占优。（2）进行了单通道、平行双通道飞秒激光等离子体电磁脉冲传输的理论与仿真研究。基于麦克斯韦方程和电磁场边界条件研究了电磁波与平面型飞秒激光等离子体的相互作用,考察了表面波的传输特性;建立了电磁脉冲与单通道等离子体传输线相互作用的物理模型,基于时域有限差分方法仿真分析了相互作用过程中等离子体通道周围空间电磁场分布,研究了电磁脉冲沿单通道等离子体的传播特性;建立了高功率微波与双通道激光等离子体相互作用的物理模型,基于有限积分方法进行了相关研究。主要结论如下:对于单通道等离子体,电磁波以表面波的形式传播,其传播速度小于光速,波长小于自由空间中电磁波波长;当等离子体的有效电子密度为1016cm-3时,微波信号强度是自由空间传播时的3倍;在TE极化时等离子体通道具有较好的引导性能;对于低频电磁波的传输性能优于高频电磁波;双通道等离子体上传输的为TEM波;高功率微波（HPM）电场、磁场和感应电流以光速沿双通道传播,且振幅与HPM的传播长度和通道间距呈负相关;还研究了等离子体参数、电磁波参数和传输线结构参数等对两种等离子体通道传输性能的影响。（3）进行了V型双通道及多通道型等离子体天线对高功率微波的传输和发射性能研究。建立了V型双通道和多通道型等离子体天线与高功率微波相互作用的物理模型,通过分析相互作用过程中电场分布和辐射方向图,研究了天线的HPM传输和发射性能。主要结论如下:等离子体天线对不同频率电磁波发射性能不同;等离子体碰撞频率越小,天线的HPM发射性能越好;通过调整V型双通道等离子体的夹角,可以使得主波瓣恰好在天线的角平分线上,即在目标方向上HPM辐射最大;随激光等离子体通道长度的增大,天线的最佳夹角越来越小;随着通道夹角逐渐增大,天线的最大方向性系数先增大后减小;在同等参数条件下,通常开口喇叭型多通道等离子体天线的定向辐射性能最好。（4）实验验证了飞秒激光等离子体通道对电磁脉冲的引导性能。研究发现:飞秒激光等离子体通道的持续时间大约在十几纳秒左右;等离子体通道的传输性能与通道尺寸和电导率均呈正相关;TE极化,透镜焦距越短,飞秒激光脉冲能量越大,等离子体通道电磁脉冲传输性能越强;当透镜焦距分别为50cm、100cm和200cm时,飞秒激光等离子体通道的长度分别可达4.7cm、7cm和23cm;通道上强度最大值一般出现在透镜焦点位置附近;当传输距离为4cm有双丝时测得的微波信号强度是自由空间传播时的30倍。综上所示,飞秒激光等离子体通道具有较好的电磁脉冲引导性能,可以实现HPM的远距离、低损耗传输。
王慧超[10]（2019）在《强激光驱动级联离子加速的理论与数值模拟研究》文中提出作为激光强场物理领域重要的潜在应用之一,近二十年来强激光驱动离子加速在理论与实验研究方面均取得了快速发展。与传统射频加速器相比,激光等离子体加速器具有加速梯度大、加速距离短、成本低等优点,同时它也为建设粒子对撞机提供了一种新的技术途径。特别是随着啁啾脉冲放大技术的诞生,激光强度已可以达到相对论激光强度,在此强度下电子在激光电场中的振荡速度将接近光速。同时,激光与靶相互作用中可以通过各种加热机制产生大量的超热电子,通过这些超热电子还可以实现对质子、离子的有效加速产生高能离子束。这些激光驱动的高能离子束在基础科学研究、医学、工业等领域都具有重要的应用前景,现在科研人员已提出了一系列激光驱动的离子加速机制及其改进模型以期获得高能量、高品质的离子束。迄今为止,激光驱动的离子加速机制主要包括:靶后鞘层加速（Target normal sheath acceleration,TNSA）,辐射压加速（Radiation pressure acceleration,RPA）,库仑爆炸加速（Coulomb explosion,CE）和无碰撞冲击波加速（Collisionless shock acceleration,CSA）等。然而,很多应用都对离子束的能量和品质具有一定的要求,目前激光驱动所能产生的离子束普遍来说能量还偏低且能散较大。基于上述背景,本论文以靶后鞘层加速、库仑爆炸以及辐射压加速三种离子加速机制作为切入点,通过设计相应的级联离子加速方案或采用双色激光脉冲等手段以进一步提升激光驱动的离子束能量和品质。本论文包括以下主要内容:第一章对激光技术的发展、激光等离子体相互作用的主要参数和概念、论文选题的意义以及采用的数值模拟手段即粒子模拟方法进行了简单的介绍;第二章则对一些常见的激光驱动的离子加速机制及其级联或混合加速方案进行了简单的介绍和概括。第三章研究利用超强激光脉冲与微型管相互作用来实现离子级联加速的方案,该方案能够同时提升入射离子束的能量和品质。首先我建立了两束或多束激光脉冲径向辐照微型管时所产生的静电场和静电势的描述模型。当微型管被强激光辐照时,微型管被迅速离化后管中大量自由电子将被剥离出管外。在管内,由于电子向管轴心的膨胀,管中将产生朝内的径向电荷分离场,由此可起到聚焦入射离子束的作用。而滞留的离子则形成带有正电荷的中空圆柱,这将在微型管的两个端口产生沿轴向朝外的电场可用于加速入射离子束。利用三维粒子模拟,我验证了对沿轴入射质子束的再加速。模拟中,通过控制激光脉冲与入射质子束的时间延迟,可确保质子束在轴向电场产生前进入微型管而当轴向电场较强后才出射微型管,同时在微型管中运动时感受到强度适中的径向聚焦电场,从而在这过程中质子束不仅能够获得能量增益而且其发散角也有所降低。我们发现基于库仑爆炸的这种级联离子加速方案对初始能量为100MeV的入射质子束也依然适用。最后,我还研究了利用激光脉冲沿轴向辐照微型管时库仑爆炸来实现的级联离子加速的方案,此方案也同样能对入射质子束进行纵向再加速和横向聚焦;并且具有更高的从激光到离子束的能量转换效率。第四章研究靶后鞘层加速机制,并提出基于该机制的离子级联加速方案,该方案通过利用鞘层电场的时间演化规律可实现对入射离子束的纵向尺寸压缩,从而提升多级加速后的离子束品质。当一束超短超强激光脉冲斜入射固体薄靶时,由于无碰撞加热将产生大量超热电子;部分超热电子将穿过靶向靶后的真空膨胀,从而在靶后鞘层处形成超强的电荷分离场。我们研究发现该鞘层场需要经过一段时间其峰值才能达到最大值。如果离子束在鞘层场上升阶段入射进入该鞘层场,则可以想象入射离子束的后端离子将受到比前端离子更强的加速场。因此即使一般离子束中后端离子的速度往往低于前端离子,但是当它们离开逐渐增强的靶后鞘层场后,后端离子的速度有可能反超前端离子的速度。随着离子束出射后的继续传播,原来的后端离子还将在空间位置上反超原来的前端离子。在这整个加速过程中,发现我们离子束刚好在相空间中完成了半圆周翻转。结合PIC模拟,我们发现入射离子束通过这样的在相空间中的翻转可使其纵向尺寸得到很好的控制,即离子束实现了纵向压缩。同时,我们通过多级连续的TNSA加速模拟对比了不同入射时间的两束离子束的最终品质,其中一束存在离子束相空间翻转而另一束不存在;我们发现有相空间翻转的离子束其纵向尺寸和能散都能维持在一个较低的水平,从而更适合多级级联加速;而没有发生相空间翻转的离子束虽然在第一级加速中其能散可以降低到更低的水平,但因为其纵向尺寸扩散很严重将很难实现后续的高质量级联加速。第五章研究钻孔辐射压加速机制中的横向瑞利-泰勒不稳定性的发生与演化。我们提出利用两束不同强度的双色圆偏振激光脉冲来抑制靶前表面的瑞利-泰勒不稳定性发展,其中一束为高强度高频率的主激光脉冲,另一束为相对低强度和低频率的辅助激光脉冲。理论研究发现在两束圆偏振激光脉冲的共同作用下,靶前表面能够产生局部超热电子,这些超热电子将带动并增强离子的横向扩散速度。离子的横向运动可平滑靶前表面发展起来的横向周期性结构从而在一定程度上抑制不稳定性的发展。通过二维PIC模拟,我们发现在两束圆偏振激光的共同作用下等离子体前表面结构相对平整,表面横向瑞利-泰勒不稳定性的增长率明显下降。同时,我们发现离子束相空间有着稳定的平台型结构,大量的离子被一致加速至两倍钻孔速度。此低能散的离子束能谱也反过来佐证了不同强度的双色圆偏振激光脉冲抑制横向瑞利-泰勒不稳定性的有效性。第六章是对全文内容的简单总结以及未来工作的展望。
二、激光等离子体空间分布的理论模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、激光等离子体空间分布的理论模型（论文提纲范文）
（1）超短超强激光驱动的直接电子加速及高品质辐射（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光等离子体加速概述 |
| 1.2.1 啁啾脉冲放大技术 |
| 1.2.2 激光在等离子体中的传输 |
| 1.2.3 激光尾波场电子加速器 |
| 1.2.4 激光直接加速 |
| 1.3 激光等离子体加速器驱动的X-ray辐射 |
| 1.3.1 Betatron辐射 |
| 1.3.2 激光尾波场电子束驱动的undulator辐射 |
| 1.4 小结 |
| 第2章 激光驱动的短周期强磁场波荡器及高亮度辐射 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 短周期强磁场波荡器方案 |
| 2.2.1 激光驱动双螺旋电容线圈靶波荡器 |
| 2.2.2 双螺旋电容线圈靶磁场结构 |
| 2.3 LWFA耦合双螺旋波荡器高亮度辐射源 |
| 2.3.1 高亮度辐射源能谱及调谐 |
| 2.3.2 双螺旋波荡器驱动自由电子激光的优势 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 啁啾激光直接电子加速 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光直接加速电子电量的提升 |
| 3.3 啁啾激光直接加速实验研究 |
| 3.3.1 激光啁啾的度量与控制 |
| 3.3.2 激光啁啾对电子能量的影响 |
| 3.3.3 实验结果的PIC模拟分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 PW激光与近临界密度等离子体X射线源 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PW激光与近临界密度等离子体相互作用实验研究 |
| 4.2.1 等离子体密度梯度对电子加速的影响 |
| 4.2.2 高能量转化效率超快X射线辐射 |
| 4.2.3 不同机制Betatron辐射能量转换效率对比 |
| 4.3 PIC模拟分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 实验诊断技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Compton伽马能谱仪 |
| 5.3 Von-Hamos晶体谱仪 |
| 5.4 Betatron温稠密物质吸收谱学系统 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）离子速度成像技术研究带电粒子的空间电荷效应（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 空间电荷效应的简介 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.2.1 分子束实验 |
| 1.2.2 冷原子实验 |
| 1.3 强耦合体系中的空间电荷效应 |
| 1.3.1 超冷强耦合等离子体 |
| 1.3.2 库仑晶体 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 离子速度成像技术 |
| 2.1 离子速度成像的发展过程 |
| 2.2 离子速度成像技术和实验方法 |
| 2.2.1 离子速度成像静电透镜 |
| 2.2.2 反阿贝尔变换数值反演方法 |
| 2.2.3 时间切片方法 |
| 2.3 离子速度成像技术的应用 |
| 2.3.1 离子速度成像的能量(速度)分辨 |
| 2.3.2 离子速度成像的角分布测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 C_(60)分子的光电离解离中的空间电荷效应 |
| 3.1 弱空间电荷效应及密度阈值 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 多光子电离C_(60)分子实验 |
| 3.1.3 实验结果与讨论 |
| 3.1.4 总结 |
| 3.2 C_(60)和C_(70)热电子发射行为的精确测量 |
| 3.2.1 研究背景 |
| 3.2.2 实验过程 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 总结 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 MOT-VMI实验平台 |
| 4.1 磁光阱中冷~(87)Rb原子团参数的的测量与估算 |
| 4.2 MOT中的VMI装置 |
| 4.3 COMSOL模拟MOT-VMI |
| 4.3.1 Comsol-Multiphysics软件介绍 |
| 4.3.2 MOT-VMI电磁场仿真模拟 |
| 4.3.3 VMI图像畸变的模拟 |
| 4.4 MOT-VMI的标定 |
| 4.4.1 双色双光子共振电离实验 |
| 4.4.2 COMSOL模拟标定实验 |
| 4.5 VMI电极的改进设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 MOT-VMI的空间电荷效应实验研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验和模拟 |
| 5.3 空间电荷效应讨论 |
| 5.4 新设计VMI电极的空间电荷效应模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表学术论文和研究成果 |
（3）飞秒激光在空气中成丝诱导氮荧光发射的空间分布（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 飞秒激光成丝的机制 |
| 1.3 飞秒激光成丝的物理模型 |
| 1.3.1 自引导模型 |
| 1.3.2 移动焦点模型 |
| 1.3.3 空间动态补偿模型 |
| 1.4 飞秒激光成丝的控制 |
| 1.4.1 调节激光初始参数 |
| 1.4.2 脉冲整形技术 |
| 1.4.3 外界环境因素 |
| 1.5 本章小结及本论文的主要工作 |
| 第二章 飞秒激光成丝的基本介绍 |
| 2.1 飞秒激光成丝产生的现象 |
| 2.1.1 光强钳制 |
| 2.1.2 自相位调制 |
| 2.1.3 光电离 |
| 2.2 飞秒激光成丝的应用 |
| 2.2.1 激光诱导闪电 |
| 2.2.2 远程探测 |
| 2.2.3 飞秒激光成丝诱导击穿光谱 |
| 2.3 等离子体细丝的形成和测定方法 |
| 2.3.1 等离子体细丝的形成 |
| 2.3.2 等离子体细丝的测定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 飞秒激光在空气中成丝诱导氮荧光发射的空间分布 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（4）气体放电低温等离子体非局域模型及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 气体放电低温等离子体非局域动理论研究进展 |
| 1.2.1 局域及非局域动理论的发展需求 |
| 1.2.2 基于玻尔兹曼动理论方程的局域和非局域理论 |
| 1.3 气体放电低温等离子体诊断方法研究现状 |
| 1.3.1 等离子体光谱诊断和微波诊断 |
| 1.3.2 等离子体探针诊断的发展 |
| 1.4 等离子体与电磁波相互作用研究现状 |
| 1.4.1 等离子体与电磁波相互作用的早期发展 |
| 1.4.2 等离子体与电磁波相互作用快速发展阶段 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 气体放电等离子体非局域模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 气体放电等离子体动理论简介 |
| 2.2.1 气体放电等离子体动理论基础 |
| 2.2.2 局域近似 |
| 2.2.3 非局域近似 |
| 2.2.4 适用范围的判定标准 |
| 2.3 非局域双极性电场对气体放电等离子体的影响 |
| 2.3.1 非局域双极性电场对等离子体影响的分析理论基础 |
| 2.3.2 非局域双极性电场影响的分析模型及方法 |
| 2.3.3 非局域双极性电场对等离子体EDF的影响 |
| 2.3.4 非局域双极性电场被总场或加热场替代的差异性分析 |
| 2.4 亚稳态原子对气体放电等离子体的影响 |
| 2.4.1 亚稳态原子对等离子体的影响简介 |
| 2.4.2 非局域空间平均玻尔兹曼方程 |
| 2.4.3 非局域空间平均玻尔兹曼方程模型的验证 |
| 2.4.4 均匀分布的亚稳态原子对等离子体的影响 |
| 2.4.5 非均匀分布的亚稳态原子对等离子体的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 改进的基于非局域理论探针诊断技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空心阴极辉光放电产生及其特性 |
| 3.2.1 直流辉光放电的典型电压-电流特征 |
| 3.2.2 同轴网格空心阴极辉光放电装置 |
| 3.2.3 空心阴极辉光放电特性测量 |
| 3.2.4 空心阴极辉光放电特性分析 |
| 3.3 改进的Langmuir探针用于诊断交流放电等离子体 |
| 3.3.1 基于非局域EEDF的 Langmuir探针诊断理论 |
| 3.3.2 Langmuir探针诊断理论—经典法 |
| 3.3.3 改进的Langmuir探针诊断空心阴极交流辉光放电 |
| 3.3.4 空心电极AC氦气放电的电子密度空间非局域性分布 |
| 3.3.5 等离子体密度随功率的变化 |
| 3.3.6 不同氦气气压对等离子体参数的影响 |
| 3.4 微波法诊断等离子体 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 等离子体非局域动理论应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 典型辉光放电的非局域动理学描述 |
| 4.2.1 直流辉光放电结构 |
| 4.2.2 非局域电离源及激发源 |
| 4.2.3 直流辉光放电结果和讨论 |
| 4.3 非局域等离子体电导率调控分析 |
| 4.3.1 调控等离子体电导率的理论基础及分析 |
| 4.3.2 调控等离子体电导率的结果与讨论 |
| 4.4 非局域等离子体绝对负电导率的理论预测 |
| 4.4.1 等离子体绝对负电导率 |
| 4.4.2 非局域等离子体绝对负电导率理论基础 |
| 4.4.3 非局域等离子体负电导率形成 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 电磁波与局域及非局域等离子体的相互作用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电磁波在均匀局域等离子体中的传输优化 |
| 5.2.1 均匀局域等离子体阻抗 |
| 5.2.2 阻抗法模拟电磁波在均匀等离子体中传输的可行性验证 |
| 5.2.3 单频电磁波在等离子体-金属模型的反射优化 |
| 5.2.4 宽频电磁波在等离子体-金属模型的反射优化 |
| 5.3 不同密度分布的局域等离子体对电磁波传输的影响 |
| 5.3.1 局域非均匀等离子体数值模拟论基础 |
| 5.3.2 局域等离子体密度分布对电磁波反射的模拟 |
| 5.4 非局域等离子体实现绝对负电导率的实验测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）多元素激光等离子体的时空演化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光等离子体 |
| 1.1.1 激光等离子体简介 |
| 1.1.2 激光等离子体产生过程 |
| 1.1.3 激光等离子体的特征 |
| 1.1.4 激光等离子体的应用领域 |
| 1.2 多元素激光等离子体的研究现状 |
| 1.3 激光等离子体理论模拟研究现状 |
| 1.4 论文研究方案 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第2章 多元素激光等离子体辐射流体力学模型 |
| 2.1 流体力学方程 |
| 2.2 辐射输运方程 |
| 2.3 辐射损耗项 |
| 2.4 等离子体中的电荷态分布和能级布居 |
| 2.4.1 局域热力学平衡(LTE) |
| 2.4.2 碰撞辐射(CR)模型 |
| 2.5 光谱线型 |
| 2.6 初始条件和边界条件 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 实验装置 |
| 3.1 实验装置总体介绍 |
| 3.2 实验仪器介绍 |
| 3.2.1 Pro-350激光器 |
| 3.2.2 光栅光谱仪及探测器 |
| 3.2.3 sCMOS瞬态相机 |
| 3.2.4 三维移动控制器MC600 |
| 3.2.5 数字延迟发生器DG645 |
| 3.2.6 真空系统 |
| 3.3 时空分辨的激光等离子体光谱测量 |
| 3.3.1 时间分辨测量 |
| 3.3.2 空间分辨测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双元素激光等离子体时空演化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Cu-Al合金激光等离子体的实验测量 |
| 4.2.1 可见波段光谱测量 |
| 4.2.2 瞬态成像测量 |
| 4.3 Cu-Al合金激光等离子体的动力学演化 |
| 4.3.1 光谱强度的时间演化 |
| 4.3.2 各粒子的空间分布 |
| 4.3.3 等离子体温度和电子密度的空间分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 黄芪激光等离子体时空演化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 黄芪激光等离子体光谱测量 |
| 5.3.1 黄芪激光等离子体的LIBS光谱 |
| 5.3.2 黄芪中元素含量分析 |
| 5.3.3 时空分辨的等离子体光谱 |
| 5.4 黄芪激光等离子体的动力学演化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（6）激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光技术发展与应用 |
| 1.2 等离子体基础 |
| 1.3 激光与等离子体相互作用 |
| 1.4 本文主要研究内容与结构安排 |
| 第2章 相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论模型 |
| 2.3 长脉冲激光在均匀等离子体中的传播特性 |
| 2.4 长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 相对论超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 超短激光脉冲在均匀等离子体中的传播特性 |
| 3.4 超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（7）电场对激光损伤铝靶材的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第2章 电场作用下激光辐照铝靶材理论研究 |
| 2.1 电场作用下毫秒脉冲激光烧蚀损伤铝靶材理论 |
| 2.1.1 电极与铝靶材间电场分布理论 |
| 2.1.2 激光能量的吸收与转换 |
| 2.1.3 毫秒脉冲激光热烧蚀理论 |
| 2.1.4 电场力理论 |
| 2.1.5 电场对激光烧蚀过程的影响 |
| 2.2 电场对纳秒脉冲激光诱导等离子体影响 |
| 2.2.1 纳秒脉冲激光诱导等离子体产生 |
| 2.2.2 等离子体屏蔽现象 |
| 2.2.3 电场对激光诱导等离子体影响 |
| 2.2.4 等离子体辐射光谱 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 辅助电场下毫秒脉冲激光烧蚀的数值模拟研究 |
| 3.1 电极与靶材间电场分布数值计算研究 |
| 3.1.1 电场分布模型建立 |
| 3.1.2 数值计算结果分析 |
| 3.2 电场下毫秒脉冲激光烧蚀的数值计算 |
| 3.2.1 激光辐照模型建立 |
| 3.2.2 靶材参数 |
| 3.2.3 激光热源设置 |
| 3.2.4 数值计算结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 电场对脉冲激光损伤铝靶材实验研究 |
| 4.1 辅助电场下毫秒脉冲激光损伤实验特性研究 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验结果分析 |
| 4.2 辅助电场下纳秒脉冲激光损伤特性研究 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论及创新性工作 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）强激光与等离子体相互作用中的核反应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光驱动的中子源 |
| 1.2.1 基于光致核反应的中子源 |
| 1.2.2 基于离子核反应的中子源 |
| 1.3 激光驱动的核聚变反应及其动力学过程 |
| 1.3.1 聚变反应能 |
| 1.3.2 聚变反应率 |
| 1.3.3 离子的阻止本领 |
| 1.4 激光驱动的惯性约束聚变 |
| 1.4.1 简介 |
| 1.4.2 新型点火方案——快点火 |
| 1.4.3 快点火方案的研究现状 |
| 1.5 本论文主要内容 |
| 第2章 靶结构对激光中子源产生的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模拟参数设置 |
| 2.2.1 PIC模拟 |
| 2.2.2 基于MC方法的后处理程序 |
| 2.3 模拟结果 |
| 2.3.1 中子产生 |
| 2.3.2 氘离子加速 |
| 2.3.3 激光和靶参数的优化 |
| 2.4 讨论 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 等离子体环境下的核反应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.3.1 预加热等离子体对中子产生的影响 |
| 3.3.2 靶前等离子体密度 |
| 3.3.3 氘离子在碳氘等离子体中的能量损失 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 离子在等离子体中阻止本领的变化 |
| 3.4.2 库仑势垒对核反应截面的修正 |
| 3.4.3 等离子体膨胀引起的对撞效应 |
| 3.4.4 离子束对等离子体的加热 |
| 3.4.5 等离子体中的自生磁场对离子输运的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 角分辨离子谱仪的设计与应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原理与设计 |
| 4.2.1 离子在电磁场中的偏转与入射角度的关系 |
| 4.2.2 磁铁、电极板及针孔板的设计 |
| 4.3 实验与结果 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 逃逸电子的实时诊断与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 超热电子的常用诊断法 |
| 5.3 电子能谱实时探测系统的设计 |
| 5.3.1 元件的选择与装配 |
| 5.3.2 电子能谱实时探测系统的标定 |
| 5.3.3 关于设计方案的讨论 |
| 5.4 激光离焦量对逃逸电子的影响 |
| 5.4.1 背景 |
| 5.4.2 实验结果 |
| 5.4.3 模拟结果 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（9）飞秒激光等离子体通道电磁脉冲传输性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 飞秒激光等离子体通道电磁脉冲传输研究现状 |
| 1.2.1 飞秒激光等离子体单通道传输线 |
| 1.2.2 飞秒激光等离子体双通道传输线 |
| 1.2.3 飞秒激光等离子体圆柱形空芯波导 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第二章 飞秒激光等离子体通道的产生与复合 |
| 2.1 飞秒激光大气成丝理论 |
| 2.1.1 飞秒激光的基本特征 |
| 2.1.2 飞秒激光大气成丝理论 |
| 2.1.3 飞秒激光的成丝位置 |
| 2.2 飞秒激光等离子体的基本物理参数 |
| 2.3 飞秒激光等离子体的复合机制 |
| 2.3.1 飞秒激光等离子体的复合类型 |
| 2.3.2 飞秒激光等离子体的复合过程 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 飞秒激光等离子体通道电磁波传输理论研究 |
| 3.1 电磁波在空气-飞秒激光等离子体分界面的传输特性 |
| 3.1.1 表面波传输模型 |
| 3.1.2 表面波电场分布 |
| 3.1.3 表面波磁场分布 |
| 3.1.4 表面波传输特性 |
| 3.1.5 结果及讨论 |
| 3.2 单通道等离子体传输线(SCPTL)表面波传输特性理论研究 |
| 3.2.1 单通道等离子体表面波传输特性理论分析 |
| 3.2.2 结果及讨论 |
| 3.3 双通道等离子体传输线(DCPTL)TEM波传输特性理论研究 |
| 3.3.1 双通道等离子体TEM波传输特性理论分析 |
| 3.3.2 结果及讨论 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 飞秒激光等离子体通道电磁脉冲传输仿真研究 |
| 4.1 单通道等离子体传输线电磁脉冲传输仿真研究 |
| 4.1.1 计算模型 |
| 4.1.2 影响因素分析 |
| 4.2 双通道等离子体传输线电磁脉冲传输仿真研究 |
| 4.2.1 仿真原理 |
| 4.2.2 计算模型 |
| 4.2.3 影响因素分析 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 飞秒激光等离子体通道电磁脉冲传输实验研究 |
| 5.1 单通道等离子体传输线电磁脉冲传输实验研究 |
| 5.1.1 实验系统 |
| 5.1.2 单金属丝电磁脉冲传输实验 |
| 5.1.3 单通道等离子体传输线电磁脉冲传输实验 |
| 5.2 双通道传输线电磁脉冲传输实验研究 |
| 5.2.1 实验系统 |
| 5.2.2 结果及讨论 |
| 5.3 飞秒激光等离子体通道电磁辐射特性实验研究 |
| 5.3.1 实验系统 |
| 5.3.2 结果及讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 飞秒激光等离子体V型双通道及多通道型天线电磁脉冲传输及发射性能研究 |
| 6.1 V型双通道飞秒激光等离子体天线理论研究 |
| 6.2 V型双通道飞秒激光等离子体天线仿真研究 |
| 6.2.1 不同双通道夹角下天线性能研究 |
| 6.2.2 不同电磁波频率下天线性能研究 |
| 6.3 多通道型飞秒激光等离子体天线仿真研究 |
| 6.3.1 V型多通道等离子体天线 |
| 6.3.2 开口喇叭型多通道等离子体天线 |
| 6.3.3 不同类型等离子体天线对比分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）强激光驱动级联离子加速的理论与数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光技术的发展 |
| 1.2 激光与等离子体重要参数 |
| 1.2.1 激光参数 |
| 1.2.2 等离子体参数 |
| 1.2.3 带电粒子在平面电磁波中的运动 |
| 1.2.4 有质动力 |
| 1.3 激光驱动离子加速的研究背景 |
| 1.3.1 离子束癌症治疗 |
| 1.3.2 惯性约束聚变的“快点火”方案 |
| 1.3.3 质子束成像 |
| 1.3.4 核物理领域 |
| 1.4 Particle-In-Cell数值模拟 |
| 1.5 本论文内容结构安排 |
| 第二章 强激光驱动离子加速 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 靶后鞘层加速 |
| 2.2.1 复合靶增强加速 |
| 2.2.2 斜入射激光 |
| 2.3 辐射压加速 |
| 2.3.1 钻孔辐射压加速 |
| 2.3.2 光帆加速 |
| 2.4 库仑爆炸加速 |
| 2.4.1 双层靶库仑爆炸 |
| 2.4.2 重离子库仑爆炸 |
| 2.5 无碰撞冲击波加速 |
| 2.5.1 离子声孤波 |
| 2.5.2 兰金-于戈尼奥关系 |
| 2.6 混合加速 |
| 2.6.1 光压-靶后鞘层混合加速 |
| 2.6.2 光压-尾波场混合加速 |
| 2.7 级联加速 |
| 2.7.1 级联靶后鞘层加速 |
| 2.7.2 级联辐射压加速 |
| 2.8 离子束品质的提升和控制技术 |
| 2.8.1 周期型结构靶的准直装置 |
| 2.8.2 电场整形技术 |
| 第三章 基于库仑爆炸机制的级联离子加速研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 库仑爆炸理论介绍 |
| 3.2.1 库仑爆炸的激光阈值 |
| 3.2.2 库仑爆炸的流体描述 |
| 3.3 激光与微型管耦合作用下的库仑爆炸加速机制 |
| 3.3.1 多束激光径向辐照微管相互作用下的库仑爆炸 |
| 3.3.2 单激光轴向辐照微管相互作用下的库仑爆炸 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 基于靶后鞘层加速机制的级联离子加速研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 靶后鞘层加速机制理论介绍 |
| 4.2.1 鞘层场的形成 |
| 4.2.2 膨胀模型 |
| 4.3 靶后鞘层级联加速下的质子束纵向压缩 |
| 4.3.1 二维PIC模拟靶后鞘层场演化 |
| 4.3.2 靶后鞘层场演化调制压缩离子束纵向尺寸 |
| 4.3.3 靶后鞘层离子级联加速方案 |
| 4.4 靶后表面结构对于离子束横向聚焦的作用 |
| 4.4.1 带孔靶材对于离子束横向聚焦的作用 |
| 4.4.2 小孔直径对于横向聚焦能力的影响 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 通过抑制瑞利-泰勒不稳定性提升RPA离子加速品质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 瑞利-泰勒不稳定性理论简介 |
| 5.3 钻孔辐射压加速机制下的瑞利-泰勒不稳定性的增长 |
| 5.4 利用两束激光抑制瑞利-泰勒不稳定性并提升离子束品质 |
| 5.5 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、激光等离子体空间分布的理论模型（论文参考文献）
- [1]超短超强激光驱动的直接电子加速及高品质辐射[D]. 谭军豪. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [2]离子速度成像技术研究带电粒子的空间电荷效应[D]. 周文长. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [3]飞秒激光在空气中成丝诱导氮荧光发射的空间分布[D]. 张云. 吉林大学, 2021(01)
- [4]气体放电低温等离子体非局域模型及其应用[D]. 姚静锋. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [5]多元素激光等离子体的时空演化特性研究[D]. 高春丽. 西北师范大学, 2021
- [6]激光脉冲在非均匀等离子体中的传播特性[D]. 黄茂. 西北师范大学, 2021
- [7]电场对激光损伤铝靶材的影响研究[D]. 闫鹏宇. 长春理工大学, 2020(02)
- [8]强激光与等离子体相互作用中的核反应研究[D]. 张翌航. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2019(02)
- [9]飞秒激光等离子体通道电磁脉冲传输性能研究[D]. 刘洋. 国防科技大学, 2019(01)
- [10]强激光驱动级联离子加速的理论与数值模拟研究[D]. 王慧超. 上海交通大学, 2019(06)