神光Ⅲ激光裝置直接驅(qū)動(dòng)內(nèi)爆靶產(chǎn)生的連續(xù)譜X光源.pdf

1、光滑連續(xù)譜X光源可應(yīng)用于高密度等離子體的點(diǎn)投影射線(xiàn)照相和吸收譜診斷，但是通常激光輻照固體平面靶的產(chǎn)生方法，光子能量往高能方向只能推進(jìn)到3.5keV左右，僅能滿(mǎn)足原子序數(shù)Z＜18的中低Z物質(zhì)的診斷需求。因此需要高于3.5keV的光譜平滑的X光源來(lái)研究較高Z的材料的物態(tài)性質(zhì)。激光驅(qū)動(dòng)的內(nèi)爆靶通過(guò)軔致輻射過(guò)程可以產(chǎn)生覆蓋1-100keV能區(qū)的小尺寸、短脈沖和高亮度的光滑連續(xù)譜X光源。盡管目前內(nèi)爆光源已經(jīng)成功應(yīng)用于3-7 keV光子能量范圍內(nèi)的

2、中Z材料的研究，但對(duì)內(nèi)爆靶產(chǎn)生的X光源的專(zhuān)門(mén)研究還非常稀少，其中的物理機(jī)制和物理規(guī)律還不清楚，因此需要研究?jī)?nèi)爆X光源的特征，并以此為基礎(chǔ)來(lái)優(yōu)化內(nèi)爆光源。
　　本文首先對(duì)30-180kJ輸出能量的神光Ⅲ激光裝置直接驅(qū)動(dòng)氘氚冷凍靶產(chǎn)生的連續(xù)譜X光源輻射特性進(jìn)行了模擬研究。采用美國(guó)OMEGA激光裝置和NIF激光裝置使用的定標(biāo)率來(lái)給出不同驅(qū)動(dòng)能量時(shí)的靶參數(shù)和激光脈沖參數(shù)。利用Multi-1D（一維輻射流體程序）計(jì)算內(nèi)爆靶的時(shí)空演化。根據(jù)M

3、ulti-1D程序輸出的等離子體溫度和密度分布分布來(lái)計(jì)算輻射光譜。我們調(diào)節(jié)了激光吸收率以及靶丸結(jié)構(gòu)以確保中子產(chǎn)額與OMEGA的一維模擬結(jié)果一致。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)爆靶丸在停滯階段瞬時(shí)的密度和溫度劇增可以產(chǎn)生尺寸約100μm、發(fā)光時(shí)間約150ps的X光脈沖;X光輻射主要產(chǎn)生于被壓縮的氘氚冰殼層內(nèi)側(cè)、而不是中心的高溫氣體熱斑區(qū);等離子體的自吸收可以顯著降低1-3keV的較低能區(qū)的X光發(fā)射，但對(duì)更高能區(qū)沒(méi)有影響;X光輻射主要集中在＜30keV的較低

4、能區(qū)，DT聚變反應(yīng)可以增強(qiáng)＞30keV的硬X光輻射、但對(duì)＜30keV的較軟的X光輻射沒(méi)有明顯貢獻(xiàn)，因此聚變反應(yīng)對(duì)內(nèi)爆X射線(xiàn)源的亮度影響可以忽略不計(jì)，可以嘗試采用較高Z塑料靶來(lái)優(yōu)化內(nèi)爆光源。
　　另外，本文利用CH替換冷凍DT靶的DT冰內(nèi)層，對(duì)內(nèi)爆光源進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明CH等離子體更高的原子序數(shù)可以提高軔致輻射的發(fā)射率，并且存在最優(yōu)的CH厚度，使主要的X光來(lái)源于CH層，且X光穿過(guò)外層等離子體時(shí)被吸收的份額最少，從而X光源的總輻射能