飛秒強(qiáng)激光場(chǎng)中Ar原子團(tuán)簇的電離機(jī)制與超熱電子在DT靶核中的能量沉積等的理論分析.pdf

1、最近十幾年來(lái)，在獲取高功率、高強(qiáng)度脈沖的能力上發(fā)生了革命性的變化，“啁啾”脈沖放大技術(shù)使人們可以得到超強(qiáng)、超短脈沖激光，從而開(kāi)辟了超強(qiáng)激光場(chǎng)與物質(zhì)相互作用的新領(lǐng)域。其中激光和團(tuán)簇相互作用的研究非?；钴S，這些研究將有助于建立強(qiáng)場(chǎng)下單個(gè)原子的性質(zhì)和集體效應(yīng)的橋梁；慣性約束核聚變的研究一直是一個(gè)熱點(diǎn)，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，“快點(diǎn)火”核聚變的研究受到人們的廣泛關(guān)注；同時(shí)，強(qiáng)脈沖激光束的出現(xiàn)也開(kāi)辟了新的物理鄰域——非線性動(dòng)力學(xué)，如非線性光學(xué)、非線性

2、原子(分子)物理學(xué)、相干態(tài)與宏觀量子疊加態(tài)等。本文中一方面我們?cè)诶碚撋涎芯苛薃r原子團(tuán)簇在飛秒強(qiáng)激光作用下的電離機(jī)制，考慮了Ar原子團(tuán)簇經(jīng)過(guò)庫(kù)侖爆炸過(guò)程和流體力學(xué)膨脹過(guò)程兩種膨脹機(jī)制情況下，對(duì)離子的能譜進(jìn)行了計(jì)算、分析。另一方面我們研究了非秒強(qiáng)脈沖激光所產(chǎn)生的相對(duì)論電子束(REB)在DT靶中的能量沉積，分析了在激光核聚變中實(shí)施“快點(diǎn)火的”可能性。此外，對(duì)真核細(xì)胞微管內(nèi)由廣場(chǎng)相干態(tài)產(chǎn)生宏觀量子疊加態(tài)可能性進(jìn)行了探討。 論文主要工作

3、包括以下三個(gè)部分內(nèi)容：一、近年來(lái)，飛秒強(qiáng)激光與團(tuán)簇的相互作用的研究成為一個(gè)熱點(diǎn)。氣體原子團(tuán)簇兼有氣體和固體的特征，因此團(tuán)簇與飛秒強(qiáng)激光的相互作用和單原子或分子與飛秒激光相互作用完全不同，可以引起高電荷態(tài)、MeV離子和keV電子的產(chǎn)生，以及超短X射線輻射等一系列的新現(xiàn)象。我們考慮了團(tuán)簇依次發(fā)生流體力學(xué)膨脹過(guò)程和庫(kù)侖爆炸過(guò)程兩種膨脹機(jī)制情況下，對(duì)離子的能譜進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合，能夠很好的解釋離子高能端特征，同時(shí)對(duì)低能端的能

4、譜也進(jìn)行了分析。得到團(tuán)簇中離子來(lái)自庫(kù)侖排斥作用的能量和半徑的關(guān)系，來(lái)自有質(zhì)動(dòng)力勢(shì)的能量和激光強(qiáng)度的關(guān)系，即：離子的能量隨團(tuán)簇尺寸的增加而增加，隨照射激光強(qiáng)度的增加而增加。 二、對(duì)高溫等離子體采用相對(duì)論性的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)Moller截面推導(dǎo)得出了電子——電子兩體碰撞引起的相對(duì)論性電子束(REB)能量損失，同時(shí)對(duì)集體激發(fā)所導(dǎo)致的REB能量損失也進(jìn)行了相對(duì)論修正。結(jié)果表明：隨著等離子體溫度的增大，集體激發(fā)引起的能量損失逐漸減小，而兩

5、體碰撞引起的能量損失逐漸增加，但是總能量損失基本保持不變。隨后，研究了由超快強(qiáng)激光所產(chǎn)生的能量在0.5MeV～1.5MeV的REB與密度為300g/cm3～1000g/cm3、溫度為5keV～100keV的超壓縮DT靶的相互作用。通過(guò)計(jì)算連續(xù)曲折射程、最大穿透深度和特征時(shí)間三個(gè)重要的物理參量來(lái)重新估算了REB對(duì)超壓縮DT靶產(chǎn)生點(diǎn)火熱斑的能力，重新檢驗(yàn)了對(duì)超壓縮DT靶實(shí)施“快點(diǎn)火”的可行性。 三、微管是細(xì)胞骨架中的重要組成部分和功