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《激光直接加热自背光法辐射不透明度测量方法探索》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、物理学报ActaPhys.Sin.Vol.62,No.19(2013)195201激光直接加热自背光法辐射不透明度测量方法探索*张继彦1)杨家敏1)杨国洪1)丁耀南1)李军1)颜君2)吴泽清2)丁永坤1)张保汉1)郑志坚1)1)(中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳621900)2)(北京应用物理与计算数学研究所,北京100088)(2013年2月1日收到;2013年6月16日收到修改稿)本文提出一种基于单束激光直接加热多层平面靶开展稠密等离子体辐射不透明度特性研究的靶物理设计并对其进行了实验验证.在XG-II激光装置上,采用三倍频束
2、匀滑激光辐照Au/CH/Al/CH多层平面靶产生背光源和Al样品等离子体,通过观测背光源经样品等离子体衰减后的透过谱得到样品等离子体的辐射吸收性质.采用Multi-1D程序对激光加热多层靶进行了辐射流体力学数值模拟,给出了样品等离子体状态及其时间演化过程.利用细致谱项模型(DTA)对实验测量的Al等离子体吸收谱进行理论分析,表明等离子体温度在2070eV之间,该结果与辐射流体力学模拟结果基本一致.关键词:吸收光谱,自背光,激光等离子体PACS:52.25.Os,52.50.Jm,61.05.CjDOI:10.7498/aps.62.195
3、201源的黑腔靶内部复杂的激光和等离子体环境对实1引言验测量的干扰.为此,LLNL设计了一种内部带挡板的柱腔靶,成功解决了腔内散射激光及填充等离辐射不透明度是最基本的物态参数之一,对高子体的屏蔽问题,获得了很好的结果[2−6].与辐射温物质的辐射能量输运起支配作用,在惯性约束聚加热法相比,激光直接加热法的主要优点是加热效变、天体物理等研究领域具有重要应用背景[1].美率高,缺点是存在复杂的激光等离子体相互作用,国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室(LLNL)、洛斯-阿样品状态不易控制[7],因此在目前的大型激光装置拉莫斯国家实验室(LANL)和桑
4、地亚国家实验室上一般很少采用.最近,随着实验技术的发展,基(SNL)等研究机构将辐射不透明度与高压状态方于自背光技术的辐射不透明度研究方法开始受到程、辐射流体力学不稳定性等一起作为高能量密重视,例如,SNL提出了基于Z-pinch装置的辐射加度物理领域的重要研究方向.热自背光法,它利用电磁内爆W等离子体产生高目前,辐射不透明度实验研究中的最主要方法温辐射场,并将其作为辐射加热源与背光源,成功是吸收光谱法,也即通过测量样品等离子体的辐射测量了温度约160eV的Fe等离子体辐射不透明透过率和面密度,再根据Beer定律给出样品辐射不透明度参数的
5、一种实验测量方法.吸收光谱法主度[8].另外,近期Hoarty等人提出了采用激光直要采用两条技术路线,一是激光直接加热法,另一接加热多层薄膜靶开展高密度等离子体辐射不透种是辐射加热法.基于辐射加热的吸收光谱法是目明度研究的实验方案并报道了一些初步的实验结前辐射不透明度研究中最为重要的一种实验方法,果[7].本研究小组在LLNL不透明度靶结构的基础其优点是易于获得均匀和接近局域热动平衡状态上,采用泡沫塑料代替重金属挡板,获得了在较小的等离子体样品,其难点是不易屏蔽作为辐射加热激光驱动能量条件下产生较高样品等离子体温度*国家自然科学基金(批准
6、号:10875109)和激光与物质相互作用国家重点实验室基金(批准号:SKLLIM0903)资助的课题.通讯作者.E-mail:zhangjiyanzjy@sina.com⃝c2013中中中国国国物物物理理理学学学会会会ChinesePhysicalSocietyhttp://wulixb.iphy.ac.cn195201-1物理学报ActaPhys.Sin.Vol.62,No.19(2013)195201的实验结果[9−11].本工作拟采用自背光技术和激光直接加热方法,在辐射流体力学数值模拟基础上,设计了用于辐射不透明度实验研究的多层平
7、面靶,并通过实验和理论对比分析探讨了激光直接加热自背光法开展辐射不透明度实验研究的可能性.首先,采用一维辐射流体力学数值模拟程序Multi-1D对样品等离子体的温度密度空间分布及其时间演化情况进行理论预估,并在此基础上确定了靶结构参数.然后,采用该靶型在XG-II高功率激光装置上开展吸图1激光直接加热自背光法实验所用的辐射不透明度靶结构收谱测量实验并将实验结果与基于细致组态模型示意图(DTA)的理论计算进行比对分析.最后,探讨在较低激光驱动能量条件下采用激光直接加热自背光法尽管激光直接加热自背光法辐射不透明度测开展辐射不透明度实验测量的可
8、行性及条件需求.量方案在原理上并不复杂,不过,要将这种方法应用于实际测量尚需解决以下问题:1)如何控制样品2数值模拟加热状态(包括样品的均匀性、平衡性等)?2)背光源亮度是否足以确保获得高质量
