换一批
项目年度编号
1700350380
成果公布年份
2016
关键词
激光等离子体膨胀理论 超短超强激光驱动 激光离子加速
成果简介
超短超强激光驱动加速离子在高能加速器、粒子物理、医学治疗、天体物理、惯性核聚变上有着重要的应用前景。由于其物理高度非线性（皮秒尺度，1000GV/m和高能量密度），经典的解析理论无法适用，这对机制的理论研究提出了重大挑战。已有的2003年Mora离子的最大速度公式中重要参量是无法同时确定的，需要对其进行人为的调整和截断。研究目的：建立和拓展激光等离子体真空膨胀理论，进而建立激光离子加速的非相对论和相对论的解析模型，克服前人模型中参数人为截断的问题，更为合理地预测激光离子加速获得离子的最大能量。主要科学发现点包括：发现了高度各向异性激光等离子体膨胀在近90度方向奇异的能量发射现象。该结果不仅对于激光离子加速，对于空间等离子体的研究也具有重要意义。得到了非麦克斯韦电子分布以及高能电子尾状分布决定的离子加速的最大能量解析表达式。在超短超强激光加速离子过程中，时间尺度约为ps，高能电子束的分布更接近于尾状分布而不是热平衡的Maxwell分布。结果表明增强的高能电子尾巴诱导的离子加速比基于Maxwell分布假设的靶法线鞘层电场加速（TNSA）更为有效。建立解析模型详细阐明了超热电子回流效应对离子加速的影响，并被实验证实。通过和大量实验对比发现，超热电子回流效应确实是薄膜靶厚度对质子最大能量影响的主要因素。明确了不同能量环状质子分布并非来源于靶后沾污层。结果表明靶后产生的等离子体束团的自生磁场很小不足以使离子发生大的偏转，所以不会形成Clark等人所观察到的环状结构。明确了相对论辐射压力加速中离子被捕获的临界速度，以及靶法线壳层加速中加速电势为有限值，并得出了离子最大能量的解析表达式及极限值。对于相对论靶法线桥层加速，离子所能被加速得到的最大能量与相对论电子束的温度的平方根成正比。该项目所作理论成果在国际著名物理学杂志Applied Physics Letters，Physics of Plasmas，Phys. Rev. E，Physics Letters A，Laser and Particle Beams等发表数21篇SCI和EI学术论文，获得了国际上学术同行专家的认可。发表文章期刊总影响因子29.991，总被引次数达57次，其中他引34次。其中代表性论文10篇，总影响因子23.886，总被引次数42次，其中他引21次。该研究工作创新性突出，是中国在该领域取得的重要理论成果，达到国际先进水平。为激光加速离子及其实用化打下重要的理论基础。
完成单位
中国原子能科学研究院
完成人
学术成果认领
- 浏览0
- 被引0
- 下载0
相似文献
- 中文期刊
- 外文期刊
- 学位论文
- 会议论文
