飞秒激光_等离子体相互作用中快电子能量分布.pdfVIP

　第 19 卷 　第 4 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 19 ,No . 4 　 　2007 年 4 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R TICL E B EA M S Ap r . ,2007 　 文章编号 : 　100 14322 (2007) 飞秒激光等离子体相互作用中 快电子能量分布 1 ,2 2 2 2 2 2 2 蔡达锋 , 　谷渝秋 , 　郑志坚 , 　周维民 , 　焦春晔 , 　温天舒 , 　淳于书泰 ( 1. 内江师范学院 物理系, 四川 内江 64 1112 ; 2 . 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳62 1900) 　　摘 　要 : 　采用不同量程的电子谱仪与 Li F 热释光探测器相配合 ,测量了飞秒激光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 100 ～ 350 keV 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 : 　O434 . 12 　　　　文献标识码 : 　A 　　超短超强激光等离子体相互作用过程中产生的快电子倍受人们的关注 。这是由于快电子可能被用于惯 ( ) [ 1] 性约束聚变 ICF 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生 。 ( ) [2 ] ( ) [34 ] [ 5 ] [ 67 ] 例如 ,共振吸收 RA 、真空加热 V H 、有质动力 v ×B 加速 和激光尾流场加速 等 。通常情况下 ,快 电子能量分布是类 Maxwell 分布[ 813 ] 。然而 ,也有研究小组报道快电子的能量分布既不是单温的也不是双温 的类 Maxwell 分布[ 1416 ] 。最近 , 国外几个研究小组[ 1718 ] 采用等离子体通道引导或者调节激光脉冲长度 、焦斑 尺度 、等离子体密度与相互作用长度相匹配 ,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 Maxwell 分布 。 　　本文采用不同磁场强度的电子谱仪与 Li F 热释光探测器相配合 ,测量了激光固体靶相互作用中产生的不 同能量范围内的快电子能量分布 ,并根据激光物质相互作用理论解释了其结果 。 1 　实验装置 ( ) 　　实验采用啁啾脉冲放大 CPA 技术的激光 ( ) 器 ,其技术指标为 :激光能量 300 mJ 压缩前 ,波 长 800 nm ,脉冲宽度 60 f s ,重复频率 10 Hz ,激光 能量波动在 2 %以内,激光脉冲对比度约 1 ∶10 - 6 (在主脉冲到达前 2 n s) 。 　　实验布局如图 1 所示 ,激光通过靶室侧壁的 法兰口进入靶室 。采用 F/ 5 离轴抛物面镜将光 束直径为 40 mm ( FW HM) 的激光聚焦在平面靶 上 。激光与靶法线方向成 45°角度入射 , P 偏振