強激光與等離子體相互作用產(chǎn)生的微波輻射研究
發(fā)布時間：2021-06-27 17:09
隨著激光技術的飛速發(fā)展和激光功率密度的不斷提升,利用超強激光與等離子體相互作用,可以在單位時間、單位空間內(nèi)實現(xiàn)極高的能量密度,從而在實驗室中產(chǎn)生一系列原本只存在于核爆或者天體中的極端物理條件,這使得人們可以在實驗室中進行激光核爆模擬和實驗室天體物理等相關研究。在激光等離子體相互作用過程中,可以產(chǎn)生大量的高能粒子以及高亮的γ射線和X射線、超強的太赫茲輻射、微波輻射等。作為激光等離子體相互作用過程中最為常見的產(chǎn)物之一,微波輻射還需要更為深入和全面的研究。本論文利用不同的高功率激光裝置與固體靶或氣體靶相互作用,系統(tǒng)地研究了不同實驗條件下微波輻射的產(chǎn)生機制和輻射特性。論文主要包括以下幾個部分。第一部分為緒論,介紹了激光等離子體相互作用產(chǎn)生微波輻射的主要機制以及相關的研究進展。已有的研究表明,激光等離子體相互作用過程中,微波輻射可以通過:偶極輻射、靶桿上電流回流、X射線離化金屬材料、氣體通道中的電流振蕩等過程產(chǎn)生�；诓煌妮椛錂C制,我們分析了利用微波輻射的時域和頻域特征輔助診斷電子溫度、電子密度、逃逸電子行為等參量的辦法。在許多大型激光裝置的實驗研究中,微波輻射強度可以高達MV/m,利用其強度...
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市
【文章頁數(shù)】：133 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
大氣對電磁波譜的吸收Figure1.1Atmosphericopacityofelectromagneticspectrum
移動通訊基站 與移動設備傳送無線電波 10–100 W醫(yī)用手術微波刀（針）微波刀集中作用于局部并產(chǎn)生高熱效應，使蛋白質變性，凝固，達到切割的手術功效。500 W–1500 W雷達 通過目標對雷達波的反射來確定目標的位置和特性 100 kW 量級加速器 利用微波場加速高能電子 10–100 MW微波武器 定向微波場干擾或損毀電子設備 100 MW 量級基于高功率激光裝置中微波輻射特性的測量，研究者們發(fā)現(xiàn)激光等離子體作用可以在距離靶 0.5m 的位置處產(chǎn)生近 MV/m 的輻射電場，如圖 1.2 所示[31]。假設輻射場在空間各向同性分布，這一輻射電場的峰值功率可達到 GW 量級，這使得激光等離子體作用產(chǎn)生的微波輻射強度可以滿足許多微波應用的需求，從而具有一定的應用價值。
國科學院大學博士學位論文 強激光與等離子體相互作用產(chǎn)生的微波輻射研究開展對激光等離子體相互作用過程中微波輻射產(chǎn)生機制的研究有助于人們深對激光等離子體相互作用物理過程的認識，可以為減弱高功率激光裝置打靶產(chǎn)生的電磁干擾提供參考，也具有作為一種新型激光驅動的微波輻射源的潛力。.2 激光等離子體相互作用產(chǎn)生微波輻射的幾種主要機制偶極輻射產(chǎn)生的微波輻射在高功率激光與固體靶相互作用的過程中，產(chǎn)生的高能電子會率先從靶面逃，并在靶面形成電荷分離的電場。由臨界密度面決定的高密等離子體區(qū)域以外，對低能的電子容易受到靶面電場的影響回流到靶面上，這一過程類似于靶面上在偶極振蕩，如圖 1.3 所示[17,32,33]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]神光Ⅱ激光裝置研制[J]. 朱健強,陳紹和,鄭玉霞,黃關龍,劉仁紅,唐賢忠,張明科,徐振華,沈麗青,陳慶浩,彭增云,朱寶強,竺慶春,唐永興,張偉清,唐福林,劉鳳翹,毛楚生,朱儉,馬偉新,李學春,楊琳,王樹森,楊義,蔡希潔,林尊琪,范滇元,王世績,顧援,鄧錫銘. 中國激光. 2019(01)
[2]納秒激光誘導空氣等離子體射頻輻射特性研究[J]. 戴宇佳,宋曉偉,高勛,王興生,林景全. 物理學報. 2017(18)
[3]小型電場傳感器分析與設計[J]. 蔣丹,李奇威,荊曉鵬,何鵬軍. 火控雷達技術. 2016(04)
[4]神光-Ⅲ原型高功率激光裝置電磁脈沖輻射[J]. 楊為明,王傳珂,易濤,李廷帥,高崇信,王銳,張健,王保清,劉慎業(yè),丁永坤,江少恩. 太赫茲科學與電子信息學報. 2016(06)
[5]探秘宙斯之杖——球狀閃電之謎[J]. 武慧春,羅會仟. 現(xiàn)代物理知識. 2016(05)
[6]HPM武器電子毀傷效能評估方法[J]. 唐鑫,楊建軍,嚴聰,任寶祥. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2016(10)
[7]球形閃電及其形成的一種等離子體模型[J]. 杜改紅,田楊萌,王彩霞,陳穎聰,姜峰. 核聚變與等離子體物理. 2015(01)
[8]高功率微波武器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 張長亮,陳雷,趙然,陳文靈,姚廣峰. 中國航天. 2008(12)
[9]抗電磁干擾材料及器件的開發(fā)動向[J]. 張繼松. 磁性材料及器件. 1995(01)
博士論文
[1]脈沖強激光與金屬靶相互作用中的電磁脈沖研究[D]. 陳自宇.中國工程物理研究院 2012
碩士論文
[1]電磁脈沖診斷系統(tǒng)的研制及其在神光Ⅲ激光器上的應用研究[D]. 楊鳴.電子科技大學 2018
[2]瞬態(tài)電場測試傳感器的研制[D]. 張曉明.清華大學 2011
本文編號：3253255
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市
【文章頁數(shù)】：133 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
大氣對電磁波譜的吸收Figure1.1Atmosphericopacityofelectromagneticspectrum
移動通訊基站 與移動設備傳送無線電波 10–100 W醫(yī)用手術微波刀（針）微波刀集中作用于局部并產(chǎn)生高熱效應，使蛋白質變性，凝固，達到切割的手術功效。500 W–1500 W雷達 通過目標對雷達波的反射來確定目標的位置和特性 100 kW 量級加速器 利用微波場加速高能電子 10–100 MW微波武器 定向微波場干擾或損毀電子設備 100 MW 量級基于高功率激光裝置中微波輻射特性的測量，研究者們發(fā)現(xiàn)激光等離子體作用可以在距離靶 0.5m 的位置處產(chǎn)生近 MV/m 的輻射電場，如圖 1.2 所示[31]。假設輻射場在空間各向同性分布，這一輻射電場的峰值功率可達到 GW 量級，這使得激光等離子體作用產(chǎn)生的微波輻射強度可以滿足許多微波應用的需求，從而具有一定的應用價值。
國科學院大學博士學位論文 強激光與等離子體相互作用產(chǎn)生的微波輻射研究開展對激光等離子體相互作用過程中微波輻射產(chǎn)生機制的研究有助于人們深對激光等離子體相互作用物理過程的認識，可以為減弱高功率激光裝置打靶產(chǎn)生的電磁干擾提供參考，也具有作為一種新型激光驅動的微波輻射源的潛力。.2 激光等離子體相互作用產(chǎn)生微波輻射的幾種主要機制偶極輻射產(chǎn)生的微波輻射在高功率激光與固體靶相互作用的過程中，產(chǎn)生的高能電子會率先從靶面逃，并在靶面形成電荷分離的電場。由臨界密度面決定的高密等離子體區(qū)域以外，對低能的電子容易受到靶面電場的影響回流到靶面上，這一過程類似于靶面上在偶極振蕩，如圖 1.3 所示[17,32,33]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]神光Ⅱ激光裝置研制[J]. 朱健強,陳紹和,鄭玉霞,黃關龍,劉仁紅,唐賢忠,張明科,徐振華,沈麗青,陳慶浩,彭增云,朱寶強,竺慶春,唐永興,張偉清,唐福林,劉鳳翹,毛楚生,朱儉,馬偉新,李學春,楊琳,王樹森,楊義,蔡希潔,林尊琪,范滇元,王世績,顧援,鄧錫銘. 中國激光. 2019(01)
[2]納秒激光誘導空氣等離子體射頻輻射特性研究[J]. 戴宇佳,宋曉偉,高勛,王興生,林景全. 物理學報. 2017(18)
[3]小型電場傳感器分析與設計[J]. 蔣丹,李奇威,荊曉鵬,何鵬軍. 火控雷達技術. 2016(04)
[4]神光-Ⅲ原型高功率激光裝置電磁脈沖輻射[J]. 楊為明,王傳珂,易濤,李廷帥,高崇信,王銳,張健,王保清,劉慎業(yè),丁永坤,江少恩. 太赫茲科學與電子信息學報. 2016(06)
[5]探秘宙斯之杖——球狀閃電之謎[J]. 武慧春,羅會仟. 現(xiàn)代物理知識. 2016(05)
[6]HPM武器電子毀傷效能評估方法[J]. 唐鑫,楊建軍,嚴聰,任寶祥. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2016(10)
[7]球形閃電及其形成的一種等離子體模型[J]. 杜改紅,田楊萌,王彩霞,陳穎聰,姜峰. 核聚變與等離子體物理. 2015(01)
[8]高功率微波武器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 張長亮,陳雷,趙然,陳文靈,姚廣峰. 中國航天. 2008(12)
[9]抗電磁干擾材料及器件的開發(fā)動向[J]. 張繼松. 磁性材料及器件. 1995(01)
博士論文
[1]脈沖強激光與金屬靶相互作用中的電磁脈沖研究[D]. 陳自宇.中國工程物理研究院 2012
碩士論文
[1]電磁脈沖診斷系統(tǒng)的研制及其在神光Ⅲ激光器上的應用研究[D]. 楊鳴.電子科技大學 2018
[2]瞬態(tài)電場測試傳感器的研制[D]. 張曉明.清華大學 2011
本文編號：3253255
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