激光等离子体X射线谱研究

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1、四川大学硕士学位论文激光等离子体X射线谱研究专业粒子物理与原子核物理研究生朱托指导教师杨朝文在激光惯性约束聚变装置中，高温高密度的等离子体会产生大量的x射线辐射。这些辐射既包括连续辐射也包括线辐射，它们决定了等离子体中与辐射相关的各种性质。激光等离子体x射线谱是研究等离子体形成、发展并进行诊断的有力工具之一。本文结合原子结构理论模型、等离子体中的主要原子物理过程以及等离子体模型对等离子体x射线进行了研究，对激光与氪气体靶作用产生的X射线谱进行了仔细的分析及辨识；对比分析了ps激光和ns激光分别与铝平面靶作用产生的x射线

2、谱。首先，在“星光一II”激光装置上，聚焦1．06f肼激光束于真空室内氪气体喷射靶上，产生氪元素激光等离子体。用PET(2d=0．8742nm)平面晶体谱仪测量了氪激光等离子体O．525--0．755nm范围的X射线发射谱。发现测量光谱较强的谱线是氪的类Ne离子4—2，3—2的共振跃迁，此外还有大量氪的类Ne离子的双电子复合伴线以及类N、类0、类F离子的共振线。基于准相对论多组态理论，考虑了cI作用和Breit修正，采用Cowan程序计算了氪的类C到类Mg离子3—2和4--2共振跃迁波长和跃迁几率。16条氪的类N至类F

3、离子3，一2，7共振线得到辨识和归类。本工作丰富了氪元素离子谱线数据，具有重要的意义。．其次，在“SILEX．I”强激光装置上，聚焦O．8／an激光束于真空室内铝平面靶和铝埋层靶上，激光功率密度达到了10”W／cm2，获得了高密度铝等离子体，通过RAP平面晶体分光，使用x射线CCD记录铝等离子体O．6—0．85nm范围内的x射线发射谱。考虑到CCD的量子效率、RAP晶体的积分衍射效率等因素，对得到的x射线谱做半定量处理。探索了不同打靶情况下，铝Ly-a谱线和He。a谱线相对转换效率随激光功率密度的变化规律，为获得高密度

4、铝等离I四川大学硕士学位论文子体进行了实验条件的摸索。将处理后的光谱和2004年“星光．II”激光装置上获得的铝等离子体光谱比较。发现两种打靶条件下，铝类氦口线和互组合线的半高全宽度以及伴线总宽度均有变化，认为利用谱线展宽对等离子体状态进行诊断是有潜力的。为利用谱线展宽诊断高密度等离子体状态做了有意义的探索。最后，分析了引起谱线展宽的各种因素，并讨论了如何利用多普勒展宽和斯塔克展宽诊断等离子体状态。关键词：激光等离子体X射线展宽II四川大学硕士学位论文TheresearchofX—rayspectrumoflaser-

5、plasmaMajor：ParticleandNuclearPhysicsPostgraduate：TunZhuSupervisor：ChaowenYangIntheinertialconfinementfusion,thehotanddenseplasmaproducealotofradiations．Theemissionspectrumincludeslinespectrumandcontinuousspectrum．Accordingtotheemissionspectrum，manypropertiesofp

6、lasmaCanbededuced．X-rayspectrumoflaserplasmaisapowerfulinstrumentforresearchingtheformationandevolutionofplasmaanddiagnosingtheplasma．Onthebasisoftheorymodelsofatom，atomicprocessesinplasmaandmodelsofplasma，．X—rayspectrumofplasmawasstudiedinthispaper．Then，theemis

7、sionspectrumobtainedfromalaser-irradiatedKrgas—pufftargetwasanalyzedandidentified．Inaddition，emissionspectraemittedfromtheplasmasrespectivelygeneratedbynsandfslaserirradiatedtheflataluminiumtargetswerecompared．First，OntheXG—IIlaserdevice，the1．06／．tmlaserbeamWasf

8、ocusedonthekryptongas-pufftarget．Thenahigh-temperatureplasmawasgeneratedandtheX—rayspectrumbetween0．525nmand0．755nmWasrecordedbyusingPETcrystalspectrometer．Many4-2and