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等离子体对撞过程的混合流体-PIC数值模拟
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作者 王艺澎 康洞国 +5 位作者 刘庆康 张旭 林伟胜 孟凡琦 罗慧 蔡洪波 《计算物理》 北大核心 2025年第4期407-415,共9页
基于准一维平板内爆模型,利用混合流体-PIC程序ASCENT-H与一维流体力学程序MULTI-IFE,对比研究两团等离子体的对撞过程。混合流体-PIC模拟表明存在显著离子对穿现象,且离子速度分布偏离热平衡状态;延长了动能转化时间,影响对撞过程中的... 基于准一维平板内爆模型,利用混合流体-PIC程序ASCENT-H与一维流体力学程序MULTI-IFE,对比研究两团等离子体的对撞过程。混合流体-PIC模拟表明存在显著离子对穿现象,且离子速度分布偏离热平衡状态;延长了动能转化时间,影响对撞过程中的能量转化和温度分布。相应地,离子温度峰值较流体模拟低、空间分布出现更大展宽。此外,还探讨壳层速度不对称性对等离子体对撞后温度密度状态的影响。本工作深化了对ICF内爆过程和点火热斑形成过程的理解。 展开更多
关键词 内爆减速阶段 对穿效应 混合流体-PIC建模
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中子半影成像的数值模拟 被引量:9
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作者 赵宗清 丁永坤 +3 位作者 刘东剑 唐昶环 温树槐 蒲以康 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1203-1207,共5页
半影成像具有灵敏度高的特点,该技术是未来惯性约束聚变(ICF)中子成像的主要技术路线。基于中子半影成像的基本要求,利用蒙特卡罗方法,采用偏移抽样法和面通量的体通量替代技巧,模拟中子在半影成像系统中的输运,得到2维图像,并通过图像... 半影成像具有灵敏度高的特点,该技术是未来惯性约束聚变(ICF)中子成像的主要技术路线。基于中子半影成像的基本要求,利用蒙特卡罗方法,采用偏移抽样法和面通量的体通量替代技巧,模拟中子在半影成像系统中的输运,得到2维图像,并通过图像重建程序得到重建的源区图像。利用模拟结果,对编码孔屏蔽材料的选择和外径设计进行了初步优化,最终选择5 cm厚的钨屏蔽材料,其编码孔外径为1 cm。 展开更多
关键词 半影成像 MCNP程序 编码孔 中子
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快点火锥壳靶压缩对称性及燃料分布测量实验研究 被引量:6
3
作者 周维民 谷渝秋 +3 位作者 单连强 刘红杰 刘东晓 张保汉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3135-3138,共4页
快点火激光惯性约束聚变将压缩与点火过程分开,与中心点火方式相比,大大放宽了对压缩对称性和能量的要求,是国际惯性约束聚变研究的热点方向。在神光Ⅱ装置上开展的快点火锥壳靶预压缩实验中,背光分幅图像显示导引锥及输运丝对靶丸预压... 快点火激光惯性约束聚变将压缩与点火过程分开,与中心点火方式相比,大大放宽了对压缩对称性和能量的要求,是国际惯性约束聚变研究的热点方向。在神光Ⅱ装置上开展的快点火锥壳靶预压缩实验中,背光分幅图像显示导引锥及输运丝对靶丸预压缩过程无明显影响,实验结果与一维数值模拟结果吻合也证明了该结论;实验中通过调节导引锥尺寸和相对靶丸的位置,可保证最大压缩时刻导引锥保存完好,这对超热电子的输运以及能量沉积是至关重要的。 展开更多
关键词 快点火 锥壳靶 预压缩 对称性 密度测量
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皮秒激光在激光状态方程靶制备中的应用 被引量:6
4
作者 叶君建 谢志勇 +3 位作者 黄秀光 方智恒 舒桦 傅思祖 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期110-114,共5页
介绍了激光状态方程靶中金属薄膜台阶的切割方法。采用皮秒激光加工技术切割了宽度百μm量级的金属薄膜台阶,研究了金属薄膜台阶宽度控制的方法,讨论了切割过程中产生热效应的因素,优化了激光加工参数。实验加工中,采用加工的参数:功率... 介绍了激光状态方程靶中金属薄膜台阶的切割方法。采用皮秒激光加工技术切割了宽度百μm量级的金属薄膜台阶,研究了金属薄膜台阶宽度控制的方法,讨论了切割过程中产生热效应的因素,优化了激光加工参数。实验加工中,采用加工的参数:功率为0.5W,脉宽10ps,波长355nm,扫描速率为100mm/s,获得了宽度400μm和120μm的金属薄膜。测量结果表明,金属薄膜的宽度能精确控制,切割后金属薄膜表面质量能保持切割前的质量。 展开更多
关键词 状态方程 薄膜 皮秒激光
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点火黑腔二维模拟设计 被引量:8
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作者 李欣 吴畅书 +5 位作者 邹士阳 赵益清 李敬宏 古培俊 郑无敌 裴文兵 《计算物理》 CSCD 北大核心 2013年第3期371-378,共8页
基于二维激光靶耦合流体力学程序,研究设计惯性约束聚变间接驱动点火黑腔的方法.提出先调控X射线驱动温度再调控辐照均匀性的设计顺序.给出总激光功率(特别是主脉冲激光功率)的设计方法.模拟表明,填充气体密度的上限受到槽脉冲P2辐照不... 基于二维激光靶耦合流体力学程序,研究设计惯性约束聚变间接驱动点火黑腔的方法.提出先调控X射线驱动温度再调控辐照均匀性的设计顺序.给出总激光功率(特别是主脉冲激光功率)的设计方法.模拟表明,填充气体密度的上限受到槽脉冲P2辐照不均匀性的限制.另外,增加腔长可以抑制靶丸烧蚀层物质的膨胀.最后给出点火黑腔二维设计结果. 展开更多
关键词 间接驱动惯性约束聚变 点火靶黑腔 二维设计 激光传输
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辐射驱动冲击波速度被动式测量 被引量:5
6
作者 王哲斌 蒋小华 +10 位作者 李三伟 张惠鸽 况龙钰 王传珂 刘永刚 于瑞珍 彭晓世 杨冬 章欢 李志超 张继彦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期375-380,共6页
在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上采用了辐射驱动冲击波速度被动式测量技术,对冲击波发光图像信噪比进行了理论分析和实验研究,结果表明:靶室内杂散光比冲击波信号至少强4个量级以上,是影响信噪比的关键因素。据此提出了信噪比控制技术,通过... 在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上采用了辐射驱动冲击波速度被动式测量技术,对冲击波发光图像信噪比进行了理论分析和实验研究,结果表明:靶室内杂散光比冲击波信号至少强4个量级以上,是影响信噪比的关键因素。据此提出了信噪比控制技术,通过电磁屏蔽优化,采用了基于光触发的快时间分辨测量技术,提高了冲击波速度测量精度。基于冲击波测量辐射温度,对辐射驱动冲击波速度被动式测量技术进行了考核。实验测量的冲击波发光图像清晰,数据信噪比及冲击波速度和物理预期一致,验证了技术的可靠性。 展开更多
关键词 激光聚变 冲击波发光图像 冲击波速度测量 光学条纹相机
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短脉冲强激光在次临界密度等离子体中的传播 被引量:8
7
作者 熊晗 刘三秋 +1 位作者 廖晶晶 刘笑兰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期272-274,284,共4页
为了更完善地研究强的短脉冲激光在次临界密度冷等离子体中传播时的自聚焦现象,采用了包括洛伦兹项和牵连项的更为完整的有质动力形式。通过理论推导可知,牵连项的加入对自聚焦有一定的影响,使得产生自聚焦的非线性效应更强。同时也考... 为了更完善地研究强的短脉冲激光在次临界密度冷等离子体中传播时的自聚焦现象,采用了包括洛伦兹项和牵连项的更为完整的有质动力形式。通过理论推导可知,牵连项的加入对自聚焦有一定的影响,使得产生自聚焦的非线性效应更强。同时也考虑到在激光达到一定强度的时候,需要计入相对论效应。结果表明,相对论效应的计入虽然增强了体系的非线性度,但与长脉冲激光中的相对论自聚焦效应不一样的是,它减弱了非线性效应对自聚焦的影响。 展开更多
关键词 激光物理 有质动力 理论推导 自聚焦
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基于神光Ⅲ主机装置的中子半影锥成像系统设计 被引量:4
8
作者 余波 苏明 +5 位作者 黄天晅 陈伯伦 蒋炜 蒲昱东 晏骥 刘慎业 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2604-2610,共7页
针对半影孔加工和检测困难的缺点,设计了半影锥成像系统。根据神光Ⅲ主机装置中子产额条件,确定成像系统排布参数;根据点扩展函数的尖锐性和等晕性要求,确定半影锥参数;模拟半影锥系统的分辨率,以及在不同加工精度、偏心误差、旋转误差... 针对半影孔加工和检测困难的缺点,设计了半影锥成像系统。根据神光Ⅲ主机装置中子产额条件,确定成像系统排布参数;根据点扩展函数的尖锐性和等晕性要求,确定半影锥参数;模拟半影锥系统的分辨率,以及在不同加工精度、偏心误差、旋转误差和物距误差时,对成像质量的影响。模拟结果表明,系统分辨率能达到15μm,半影锥椭圆度的加工误差要小于0.1,瞄准的偏心误差要小于60μm,旋转误差要控制在0.35mrad以内,物距误差要控制在1mm以内。 展开更多
关键词 中子成像 半影锥 MONTE CARLO方法 瞄准精度
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惯性约束聚变中内爆混合的模型构建 被引量:10
9
作者 于承新 范征锋 +1 位作者 刘杰 贺贤土 《计算物理》 CSCD 北大核心 2017年第4期379-386,共8页
从热斑质量方程和能量守恒方程入手,重新计算考虑混合后聚变燃料的比内能和比热容等热力学参数,分析混合效应在轫致辐射损失等能量输运方面的作用,构建有杂质混合情况的热斑燃烧动力学模型.根据静态模型中的热斑燃烧的功率平衡条件,研... 从热斑质量方程和能量守恒方程入手,重新计算考虑混合后聚变燃料的比内能和比热容等热力学参数,分析混合效应在轫致辐射损失等能量输运方面的作用,构建有杂质混合情况的热斑燃烧动力学模型.根据静态模型中的热斑燃烧的功率平衡条件,研究烧蚀层杂质混合比例与点火阈值和热斑自持燃烧的关系.理论分析和数值计算表明,混合效应导致热斑中的轫致辐射增强是点火失败的重要因素之一.通过调整不同掺杂材料、混合浓度及混合方式,得到壳层混合与热斑面密度、热斑离子温度的演化之间的关系.最后,基于模拟结果给出两种降低混合影响的方法. 展开更多
关键词 惯性约束聚变 内爆混合 热斑燃烧 混合效应
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ICF中子针孔成像数值模拟研究 被引量:9
10
作者 陈法新 杨建伦 温树槐 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期883-887,共5页
在激光驱动的惯性约束聚变(ICF)实验中,中子针孔成像能够为不同靶丸设计的性能提供重要的诊断信息。为了能够在实验上获得较好的结果,需要实验前对各种针孔设计方案进行定性和定量的判断。成像的理论计算可简单分为针孔成像和图像解谱... 在激光驱动的惯性约束聚变(ICF)实验中,中子针孔成像能够为不同靶丸设计的性能提供重要的诊断信息。为了能够在实验上获得较好的结果,需要实验前对各种针孔设计方案进行定性和定量的判断。成像的理论计算可简单分为针孔成像和图像解谱两部分,为了解决成像的针孔设计问题,基于蒙特卡罗方法建立了一套模拟中子针孔成像过程的程序,并且通过编写的图像显示程序可以直观地观察到记录介质所成的2维图像,同时可以对图像的某些参数进行判读。 展开更多
关键词 针孔成像 蒙特卡罗 ICF
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丝阵Z箍缩可见光辐射区径向变化过程 被引量:4
11
作者 李林波 杨建伦 +1 位作者 钟耀华 宁家敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1570-1574,共5页
在“强光一号”上进行的Z箍缩实验中,利用1维可见光成像系统获取了丝阵内爆可见光辐射区径向变化过程图像。采用的负载包括单层钨丝阵、单层铝丝阵,驱动电流为1.3~1.5MA,上升时间89~140ns。实验结果表明:丝阵内爆产生轴向先驱... 在“强光一号”上进行的Z箍缩实验中,利用1维可见光成像系统获取了丝阵内爆可见光辐射区径向变化过程图像。采用的负载包括单层钨丝阵、单层铝丝阵,驱动电流为1.3~1.5MA,上升时间89~140ns。实验结果表明:丝阵内爆产生轴向先驱等离子体柱,尺寸为0.3~0.5mm;丝阵在内爆和内爆到芯及冷却飞散阶段,外围区域始终存在较弱的可见光辐射;获得的可见光条纹像提供了丝阵等离子体内爆可见光轨迹,内爆径向压缩比为2.84~7.84,丝阵内爆速度为4.60×10^6~1.73×10^7cm/s。 展开更多
关键词 Z箍缩 金属丝阵 等离子体 可见光
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丝阵Z箍缩实验1维X光辐射功率分布 被引量:3
12
作者 李林波 杨建伦 +1 位作者 钟耀华 宁家敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1822-1826,共5页
在Angara-5-1联合实验中,利用条纹像机和光纤阵列实现时间分辨和1维空间分辨,得到了丝阵条纹像,观察到丝阵负载箍缩区X光辐射的1维轴向空间分布信息随时间的演化过程,考察了内爆的同步性和均匀性。通过对比不同结构负载内爆等离子体X光... 在Angara-5-1联合实验中,利用条纹像机和光纤阵列实现时间分辨和1维空间分辨,得到了丝阵条纹像,观察到丝阵负载箍缩区X光辐射的1维轴向空间分布信息随时间的演化过程,考察了内爆的同步性和均匀性。通过对比不同结构负载内爆等离子体X光1维时空分布信息,发现由于内层等离子体对磁流体瑞利-泰勒不稳定性的抑制作用,(40+20)根双层钨丝阵比60根单层钨丝阵的内爆轴向同步性好,产生的X光辐射功率高;由于负载存在弯曲、断丝、扭曲等现象,(60+30)根双层钨丝阵比90根单层钨丝阵的轴向同步优势不明显;轴向同步性好与辐射功率高之间存在相关性;辐射波形前沿较快时,X光功率较高。 展开更多
关键词 Z箍缩 丝阵 时空分辨 X光辐射诊断 功率分布 等离子体
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4MA以下电流驱动垂直动态黑腔的自适应性 被引量:2
13
作者 周秀文 刘旭东 +5 位作者 杨波 钟华 余斌 白黎 吴卫东 唐永建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1563-1566,共4页
在4 MA以下电流驱动Z箍缩黑腔辐射特性和耦合效率研究牵引下,研制出了柱型动态黑腔。利用CHO低密度泡沫的自持能力,结合辅助夹具解决了泡沫柱的装配及定位问题。基于负载丝受小应变作用,丝阵和泡沫柱通过μm量级的自由滑动和转动,具备... 在4 MA以下电流驱动Z箍缩黑腔辐射特性和耦合效率研究牵引下,研制出了柱型动态黑腔。利用CHO低密度泡沫的自持能力,结合辅助夹具解决了泡沫柱的装配及定位问题。基于负载丝受小应变作用,丝阵和泡沫柱通过μm量级的自由滑动和转动,具备自动适应靶室环境变化能力。实验结果表明:研制出的动态黑腔在Angara-5-1装置环境中具有自动适应能力,各项参数满足物理实验的需求,获得的最高动力学黑腔X光辐射温度为62.7 eV,实验结果重复性优于91.5%。 展开更多
关键词 Z箍缩 动态黑腔 垂直自适应 靶制备 ICF靶
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激光脉冲波形优化与材料压缩特性 被引量:2
14
作者 方智恒 张梦洁 +10 位作者 王伟 董佳钦 叶君建 熊俊 王瑞荣 王琛 孙今人 吴江 傅思祖 顾援 王世绩 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期859-862,共4页
结合快点火靶丸预压缩涉及的基本物理问题,分析了驱动激光脉冲波形对材料压缩过程的影响,并利用辐射流体力学程序MULTI模拟了不同激光波形下的材料压缩情况。结果表明:通过调节激光脉冲波形,优化激光初始强度、激光强度开始上升时间和... 结合快点火靶丸预压缩涉及的基本物理问题,分析了驱动激光脉冲波形对材料压缩过程的影响,并利用辐射流体力学程序MULTI模拟了不同激光波形下的材料压缩情况。结果表明:通过调节激光脉冲波形,优化激光初始强度、激光强度开始上升时间和上升速度,控制压缩过程中的熵增,可以获得更高的材料压缩度。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 快点火 材料压缩 激光脉冲波形 数值模拟
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点火黑腔等离子体定标关系及350 eV靶黑腔设计 被引量:4
15
作者 李欣 郝亮 +1 位作者 郑无敌 葛峰俊 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期142-147,共6页
点火黑腔内环激光通道内靠近黑腔壁的区域是内环激光受激拉曼散射(SRS)背向散射产生与发展的主要区域。根据内环通道在该区域满足通道内外压力平衡和能量平衡,提出了间接驱动惯性约束聚变点火黑腔等离子体定标关系。该定标关系在一定程... 点火黑腔内环激光通道内靠近黑腔壁的区域是内环激光受激拉曼散射(SRS)背向散射产生与发展的主要区域。根据内环通道在该区域满足通道内外压力平衡和能量平衡,提出了间接驱动惯性约束聚变点火黑腔等离子体定标关系。该定标关系在一定程度上统筹考虑靶丸性能、激光器指标和激光等离子体相互作用(LPI)。在此基础上,根据靶丸抑制流体不稳定的需求,提出了一个350eV点火黑腔设计,该设计可以较好地抑制内环LPI的发展,并对激光器设计提出了更高的要求。 展开更多
关键词 间接驱动惯性约束聚变 激光等离子体相互作用 等离子体定标关系 点火黑腔设计
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等离子体光学的研究现状与发展前景 被引量:3
16
作者 李平 张君 魏晓峰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期31-41,共11页
等离子体介质由于具有极高的储能密度、无光致损伤阈值和丰富的光学特性,利用它改善光束输出性能是发展高功率激光技术的一条重要技术路线。系统介绍了近年来等离子体光学的研究现状,并论述了今后等离子体光学的发展趋势。
关键词 高功率激光 等离子体光学 等离子体放大 等离子体光子晶体
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量纲分析法求解辐射热传导自相似解 被引量:2
17
作者 张璐 晏骥 +1 位作者 杨家敏 丁永坤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1424-1428,共5页
通过量纲分析,将辐射流体方程简化为一阶常微分方程组的形式,进而结合数值计算求得热波烧蚀自相似解。流体方程涉及的内能、状态方程表达式采用依赖于温度、密度两个参量的形式,且参数可调,适用性较广。源边界条件可为恒温、恒流、恒压... 通过量纲分析,将辐射流体方程简化为一阶常微分方程组的形式,进而结合数值计算求得热波烧蚀自相似解。流体方程涉及的内能、状态方程表达式采用依赖于温度、密度两个参量的形式,且参数可调,适用性较广。源边界条件可为恒温、恒流、恒压、常密等情况。以恒温源为例,给出了X射线加热Au壁时烧蚀质量与烧蚀压的定标关系,与文献结果及MULTI辐射流体程序计算结果吻合较好。 展开更多
关键词 辐射热波 量纲分析 自相似解 辐射烧蚀
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基于光路追踪方法的激光交叉束能量转移模型 被引量:4
18
作者 李欣 郝亮 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期136-140,共5页
提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移(CBET)耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式,该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经... 提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移(CBET)耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式,该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失(或增加),从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形,也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。 展开更多
关键词 间接驱动惯性约束聚变 激光靶耦合 交叉束能量转移 几何光路追踪 在线耦合计算
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ICF点火靶定标关系与稳定性优化设计研究 被引量:2
19
作者 李欣 戴振生 郑无敌 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期94-99,共6页
激光等离子体相互作用(LPI)和瑞利-泰勒流体不稳定性(RTI)是影响间接驱动惯性约束聚变成功的两个主要不确定性因素。点火黑腔内环激光通道在靠近黑腔壁的区域是内环激光SRS背反产生与发展的主要区域。内环通道在该区域满足通道内外压力... 激光等离子体相互作用(LPI)和瑞利-泰勒流体不稳定性(RTI)是影响间接驱动惯性约束聚变成功的两个主要不确定性因素。点火黑腔内环激光通道在靠近黑腔壁的区域是内环激光SRS背反产生与发展的主要区域。内环通道在该区域满足通道内外压力平衡和能量平衡条件。据此提出了间接驱动惯性约束聚变点火黑腔等离子体定标关系。结合描述靶丸内爆飞行阶段物理以及内爆性能的两个定标关系,提出了描述稳定性相对性能的指标。该指标可以指导点火靶设计,为LPI和RTI提供需要的裕量空间,是点火阈值因子(ITF)的补充。 展开更多
关键词 惯性约束聚变 激光等离子体相互作用 瑞利-泰勒不稳定性 等离子体定标关系 点火靶设计
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Compton散射对短脉冲强激光在次临界等离子体中自聚焦的影响 被引量:5
20
作者 闫喜亮 郝东山 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期50-52,共3页
应用相对论理论和多光子非线性Compton散射模型,研究了Compton散射对短脉冲强激光在次临界等离子体中自聚焦的影响,提出了将入射光和Compton散射光作为形成激光自聚焦的新机制,给出了三级电流密度满足的修正方程,并进行了数值模拟。结... 应用相对论理论和多光子非线性Compton散射模型,研究了Compton散射对短脉冲强激光在次临界等离子体中自聚焦的影响,提出了将入射光和Compton散射光作为形成激光自聚焦的新机制,给出了三级电流密度满足的修正方程,并进行了数值模拟。结果表明,相对论效应使等离子体中的短脉冲强激光自聚焦趋势减缓,而散射则加速了自聚焦的发展,总自聚焦趋势比无相对论时来得快一些,主要原因是由于散射光和入射光形成的耦合光频率较入射光频率增大,散射效应补偿了因相对论效应引起的自聚焦减缓效应的缘故。 展开更多
关键词 激光物理 次临界等离子体 激光自聚焦 多光子非线性COMPTON散射
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