質子診斷在高能量密度等離子體物理中的應用.pdf

1、質子診斷技術是目前高能量密度等離子體物理診斷技術的前沿技術，其研究對強場物理以及激光驅動核聚變研究都具有重要意義和應用價值。在基于激光技術的高能量密度物理研究中，通過對研究客體發(fā)出的質子束進行被動式診斷，可以給出等離子體本身的信息，如強場激光質子加速特性，激光等離子體面密度等;另一方面，激光產生的質子束作為探針可以用于高能量密度等離子體中各種電磁現(xiàn)象的診斷研究。本文圍繞高能量密度等離子體物理的診斷，開展了激光加速質子束品質優(yōu)化研究以及多

2、項質子診斷方法的研究。
　　在激光質子加速診斷方面，介紹了激光加速質子的探測方法和探測設備。設計了一套質子能譜診斷范圍0.1-20MeV的Thomson譜儀。通過磁鐵結構和探測器排布的設計，可以實現(xiàn)更寬范圍的能譜測量。并在星光Ⅲ裝置上首次開展實驗研究，獲得了多種離子（質子，碳離子）能譜信號。
　　針對激光加速產生的質子束特性，為了實現(xiàn)更多的應用，同時也便于規(guī)律性質子診斷研究，開展了基于傳統(tǒng)加速器技術的質子束品質優(yōu)化研究。分別

3、研究了四極磁鐵組和RF腔對激光加速質子束能譜的優(yōu)化，前一種方法獲得了相對增強的單能質子，而后一種則可以獲得絕對增強的單能質子;利用螺線管的高收集效率和RF腔的絕對單能質子增強，提出了一種組合螺線管和RF腔產生準直準單能質子束的方法;在上面方法的基礎上，發(fā)明了一種光陽極質子源。該質子源具有能量可調的特點。
　　開展了主動式質子診斷技術，即質子照相技術研究。根據激光加速質子束的寬能譜特性，提出了啁啾質子束照相的概念，并在此基礎上提出了

4、兩種時間分辨的啁啾質子照相方法，包括質子分幅照相和質子條紋照相。其中質子分幅照相可以獲得二維的空間分辨，但是由于高能質子會在前面層RCF沉積能量，從而造成圖像模糊;質子條紋照相只有一維的空間分辨，但是不存在高能質子造成的圖像模糊，空間分辨率更高。開展了質子束對內爆過程的照相研究，分析了質子數量、能量等因素對照相效果的影響。開展了質子束對電磁孤立子的照相模擬研究，模擬結果顯示可以通過質子分幅照相的結果給出孤立子演化速度。開展了質子束對電容

5、線圈靶磁場的照相，模擬結果顯示可以通過質子照相圖內環(huán)半徑的大小來判斷線圈電流及磁場的大小，為進一步實驗研究提供了理論指導。開展了質子照相和電子照相的比較研究，發(fā)現(xiàn)在透視照相方法質子照相具有電子照相不可替代的特點，而利用多次小角度散射效應照相和對電磁場的照相上，可以采用電子照相來代替。
　　在聚變反應研究中，燃料壓縮面密度以及壓縮對稱性都是影響點火成功的關鍵因素。在燃料壓縮面密度的診斷方面，提出了在低質子產額情況下利用磁譜儀診斷和質