“星光Ⅱ”装置上的X射线激光的研究进展.pdfVIP

“星光II装置上的X 射线激光研究进展 谷瀹秋黄文忠尤永禄淳于书泰李玉同陆丽珠何颖玲袁晓东 陈远斌郑志坚唐永健彭格生 中匿工程物理研究院激光聚变研究中心 张杰李英俊 中国科学毓物理研究所 ■薹车文介绍了近五年来在“星光II”激光装置上进行的X射线激光研究的主要研究进展。在该装 置上我们利用200ps和900ps的1．0531m的激光脉冲．采用预一主脉冲驱动摸式获得了获得了类镰一钼、 类镰一锟、类氖一钛、类氖一铬等一系列单线x射线激光，波长由32．6nm缩短到18．9衄，其中类镰x射 线激光的驱动能量只有50J，同时也表明在低z元素中实现类镶和类氟x射线激光的可行性．这同时也为 在中小性澈光装置上开展x射线激光应用打下了基础。我们比较了相同功率密度情况下200ps擞光和9000s 激光驱动的类氖一铬28．5rⅢ迸射线激光的输出特性，结果表明200ps激光比长脉冲有更高的效率．利用低 功率密度泵浦的类氖一铬28．5rJx射线激光成功获得～loire条纹图． 美■儡：X射线激光小型化应用 1． 引言 X射线激光长期以来披期待象普通激光那样被广泛应用于各个领域．对于x射线激光的 研究和发展来说，一个重要研究目标就是减少驱动能量和获得单线输出，使x射线激光获 得广泛应用。自九十年代以来，电子碰撞激发的x射线激光机制获得极大成功，在这种机 制中为了提高泵浦效率和减小折射，设计了多种靶结构和驱动脉冲结构，如爆炸膜靶、块 状靶、曲面靶、毛细管靶等，驱动脉冲由单脉冲到双脉冲、多脉冲，以及行波泵浦技术等。 预脉冲技术的发明对x射线激光小型化起了至关重要的作用。由于预脉冲技术的采用，已 经获得了从14．3rim到7．9Ⅷ的类镍离子x射线激光输出。在碰撞激发机制中，预脉冲技术 极大地减少了驱动激光能量井大大增强了J=O—l激光线。另外一个在减小驱动能量方面 的重要进展是短脉冲驱动技术的应用。卢瑟福实验室用75ps、lOOJ能量的激光脉冲获得了 波长由14Ⅻ到5．8nⅢ的系列元素的类镰离子饱和x射线激光输出。这是用纳秒脉冲无法实 现的。最近又有人报道了用16J到30J的能量获得了类隽【一铁、类镍一镶、铟、锝的x射 线激光。另外．在瞬态碰撞机制方面也取得了突破性的进展，采用纳秒预脉冲和皮秒加热 主脉冲仅用几个焦耳就获得了饱和的x射线激光输出．增益系数达到35／cm以上。在X射 线激光应用方面．基于x射线激光的莫尔偏折仪、干涉仪已在等离子体诊断中得到演示。 一55— 我们在“星光II”装置上获得了以类氖一钍32．6rim单线x射线激光为背光源的静态网 格像·波长短于30nto的软x射线激光能够穿透更高密度等离子体区，同时多层膜反射镜在 该波段能获得更高的反射率。因此为了获得低能量驱动的波长短于30n=的软x射线激光． 我们研究了类氖一铬28．5nm、类镍一钼18．9n=、类镶一铌20．4ha软X射线激光作为以后 应用演示的探针光源。到目前为止我们在“星光II”装置上已能获得波长从32．Ⅻ到18．9n= 的单线x射线激光。本文限于篇幅重点介绍200ps、S03激光驱动的类镶一钼和铌X射线激 光，同时介绍200ps和900ps不同脉宽激光驱动的类氖一铬x射线激光的特点。最后介绍 利用类氖一铬28．5rim软x射线激光进行的moire条纹成像实验。 2．实验装置 实验是在中国工程物理研究院激光聚变研究中心的“星光114钕玻璃激光装置上进行， 输出能量为703。1lO／Jm宽、23ram长的线聚焦由一块单柱面镜和一块f／2．2的非球面镜获得． 在一些发次中还采用了四单元的柱面列阵代替单柱面镜，以研究线聚焦均匀性的影响。柱 面列阵获得的线聚焦宽度为140pm、长25=m。在类氖一钛实验中我们还采用了透一反式线 聚焦系统，获得了801m宽、22mm长的线聚焦。 为了获得特定的预脉冲．我们采用了Dog-leg式预脉冲产生和调节装置。在大多数实 验中预脉冲与主脉冲之间的时间间隔为5ns．预脉冲能量为主脉冲的1％。靶为不同长度的 抛光的块状平面靶。基本诊断仪器为掠入射平场光栅谱仪，它采用标称光橱常