在強場物理中,超強激光與低密度等離子體相互作用為新的高能電子源和高亮度輻射源提供了實現(xiàn)平臺。其中,最具代表性的應(yīng)用是電子在尾波場中的加速和輻射產(chǎn)生。為了獲得能量更高、能散更小、電量更大的粒子加速以及更高強度的輻射,需要對電子的加速和注入機制提出創(chuàng)新和優(yōu)化。同時,作為強場物理的另一重要組成,激光與超臨界密度等離子體相互作用中的鞘層質(zhì)子加速,一直以來因診斷方法的限制而無法獲得鞘層電場的空間結(jié)構(gòu)。在闡述分析電子在尾波場的注入和加速機制以及強場物理中的電場診斷方法后,通過解析和數(shù)值模擬的方法,本文主要對以下三個方面進行了研究:1)解析分析了圓偏振激光與等離子體相互作用中,外加軸向磁場對尾波場內(nèi)俘獲電子與激光之間betatron共振的影響機制,發(fā)現(xiàn)外加軸向磁場可以通過調(diào)制電子的betatron振蕩頻率來對依賴共振的激光直接加速過程產(chǎn)生作用。當(dāng)外加磁場逆著自生軸向磁場時,電子的共振加速和betatron輻射均被增強。同時,因為軸向磁場對俘獲電子螺旋運動的徑向約束作用,電子的俘獲效率也得到了提升,這進一步增強了產(chǎn)生的硬X射線輻射強度。我們也使用數(shù)值模擬的方法予以了驗證。2)分析separatrix發(fā)... 

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 強場物理與激光等離子體相互作用簡介
    1.2 國內(nèi)外的最新進展
        1.2.1 激光尾波場電子加速
        1.2.2 輻射產(chǎn)生
        1.2.3 質(zhì)子加速
    1.3 論文安排
    參考文獻
第二章 激光與等離子體的相互作用
    2.1 激光尾波場的產(chǎn)生
        2.1.1 等離子體波與有質(zhì)動力
        2.1.2 尾波場的產(chǎn)生
        2.1.3 電子的俘獲和加速
        2.1.4 電子注入
    2.2 電子的激光直接加速與betatron輻射產(chǎn)生
    2.3 鞘層
        2.3.1 超熱電子的產(chǎn)生
        2.3.2 鞘層電場質(zhì)子加速
    參考文獻
第三章 軸向外加磁場對Betatron輻射的影響
    3.1 粒子運動的解析理論
    3.2 粒子運動的數(shù)值模擬
        3.2.1 單粒子軌道模擬
        3.2.2 多粒子模型
    3.3 Betatron輻射
        3.3.1 單粒子輻射
        3.3.2 多粒子輻射
    本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 側(cè)向注入和軟X射線輻射的產(chǎn)生
    4.1 側(cè)向注入
    4.2 PIC模擬和二維俘獲截面
    4.3 Betatron輻射產(chǎn)生
    本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 等離子體中的自生電場診斷
    5.1 偏轉(zhuǎn)法
    5.2 Abel還原法
    本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 高能發(fā)散質(zhì)子束對局域超強鞘層場的診斷
    6.1 Abel還原原理
    6.2 鞘層場的PIC模擬
    6.3 還原結(jié)果分析
    6.4 參數(shù)影響
        6.4.1 質(zhì)子動能的影響
        6.4.2 質(zhì)子束能散的影響
        6.4.3 質(zhì)子束發(fā)散角的影響
        6.4.4 鞘層電場強度
        6.4.5 電子探針
    本章小結(jié)
    參考文獻
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
附錄
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
博士論文
[1]超強激光驅(qū)動高能離子的產(chǎn)生、操控及其能量沉積過程研究[D]. 鄒德濱.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]激光尾波場加速電子的實驗研究[D]. 董克攻.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



本文編號：3660264