質(zhì)子診斷在高能量密度等離子體物理中的應用.pdf

1、質(zhì)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(qū)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(zhì)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(zhì)子加速特性，激光等離子體面密度等;另一方面，激光產(chǎn)生的質(zhì)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(zhì)子束品質(zhì)優(yōu)化研究以及多

2、項質(zhì)子診斷方法的研究。
　　在激光質(zhì)子加速診斷方面，介紹了激光加速質(zhì)子的探測方法和探測設備。設計了一套質(zhì)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(zhì)子，碳離子）能譜信號。
　　針對激光加速產(chǎn)生的質(zhì)子束特性，為了實現(xiàn)更多的應用，同時也便于規(guī)律性質(zhì)子診斷研究，開展了基于傳統(tǒng)加速器技術的質(zhì)子束品質(zhì)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(zhì)子束能譜的優(yōu)化，前一種方法獲得了相對增強的單能質(zhì)子，而后一種則可以獲得絕對增強的單能質(zhì)子;利用螺線管的高收集效率和RF腔的絕對單能質(zhì)子增強，提出了一種組合螺線管和RF腔產(chǎn)生準直準單能質(zhì)子束的方法;在上面方法的基礎上，發(fā)明了一種光陽極質(zhì)子源。該質(zhì)子源具有能量可調(diào)的特點。
　　開展了主動式質(zhì)子診斷技術，即質(zhì)子照相技術研究。根據(jù)激光加速質(zhì)子束的寬能譜特性，提出了啁啾質(zhì)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(zhì)子照相方法，包括質(zhì)子分幅照相和質(zhì)子條紋照相。其中質(zhì)子分幅照相可以獲得二維的空間分辨，但是由于高能質(zhì)子會在前面層RCF沉積能量，從而造成圖像模糊;質(zhì)子條紋照相只有一維的空間分辨，但是不存在高能質(zhì)子造成的圖像模糊，空間分辨率更高。開展了質(zhì)子束對內(nèi)爆過程的照相研究，分析了質(zhì)子數(shù)量、能量等因素對照相效果的影響。開展了質(zhì)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(zhì)子分幅照相的結果給出孤立子演化速度。開展了質(zhì)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(zhì)子照相圖內(nèi)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(zhì)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(zhì)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(zhì)子產(chǎn)額情況下利用磁譜儀診斷和質(zhì)