一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置，该诊断方法包括以下步骤：包括以下步骤：S1，产生能量为100兆电子伏特以上、束长为0.1μm～100μm的电子束探针；S2，获得电子束探针的原始密度信息；S3，激发激光等离子体不稳定性静电波，将已知原始密度信息的电子束探针注入静电波，使电子束探针穿过等离子体时在静电波电场的作用下产生密度调制；S4，结合步骤S2获得的电子束探针的原始密度信息，获得穿过静电波后电子束探针的密度调制空间分布信息；S5，对密度调制空间分布信息进行反演重构，获得静电波绝对强度信息。本发明专利技术解决了现有技术存在的搭建诊断平台难度大、无法获得静电波的绝对强度信息、不能够同时诊断同一位置同时发生的两种及以上激光等离子体不稳定性静电波等问题。等离子体不稳定性静电波等问题。等离子体不稳定性静电波等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置


[0001]本专利技术涉及激光惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性静电波诊断
，具体是一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置。

技术介绍

[0002]激光等离子体不稳定性是制约激光惯性约束聚变成功点火的关键因素之一，在激光聚变中是人们极力抑制的物理过程。通过细致研究激光等离子体不稳定性的物理机制可以从理论上获得有效抑制它的方法，而实验研究激光等离子体不稳定性物理机制则主要通过诊断其两大产物——散射光和静电波开展。当前实验上获得的散射光信号是路径积分的结果，仅利用散射光信号无法推断不稳定性发生的位置及路径上的增长规律，因此需要静电波诊断结果辅助研究。然而当前仅有的静电波诊断方法是超热相干汤姆逊散射方法，该方法要求探针光传播方向、静电波传播方向以及探针光收光方向严格匹配，实验上搭建该平台难度较大；同时，该诊断方法无法获得静电波的绝对强度信息，且限于收光系统的分辨率，测得的静电波信号也是数十皮秒的时间积分结果。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置，解决现有技术存在的搭建诊断平台难度大、无法获得静电波的绝对强度信息、不能够同时诊断同一位置同时发生的两种及以上激光等离子体不稳定性静电波等问题。
[0004]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0005]一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法，包括以下步骤：
[0006]S1，产生能量为100兆电子伏特以上、束长为0.1μm～100μm的电子束探针；
[0007]S2，获得电子束探针的原始密度信息；
[0008]S3，激发激光等离子体不稳定性静电波，将已知原始密度信息的电子束探针注入静电波，使电子束探针穿过等离子体时在静电波电场的作用下产生密度调制；
[0009]S4，结合步骤S2获得的电子束探针的原始密度信息，获得穿过静电波后电子束探针的密度调制空间分布信息；
[0010]S5，对密度调制空间分布信息进行反演重构，获得静电波绝对强度信息。
[0011]本专利技术利用超快电子束探针诊断激光等离子体不稳定性静电波，可直接诊断静电波绝对强度信息；相比超热相干汤姆逊散射，没有角度匹配要求，诊断更容易实现，诊断平台容易搭建，调试难度降低；能够同时诊断同一位置同时发生的多种激光等离子体不稳定性静电波。
[0012]作为一种优选的技术方案，步骤S2包括以下步骤：
[0013]S21，利用磁场对步骤S1产生的电子束探针进行聚焦；
[0014]S22，将聚焦后的电子束探针注入未激发静电波的等离子体中，使电子束探针穿过
等离子体；
[0015]S23，利用渡越辐射介质收集电子束探针，使电子束探针穿过渡越辐射介质后产生渡越辐射；
[0016]S24，通过渡越辐射空间分布及时间谱分布获得电子束探针的原始密度信息。
[0017]这便于获得背景等离子体(背景等离子体也被称为被诊断等离子体)对电子束探针密度空间分布的影响，从而提升电子束探针密度空间分布信息的信噪比，使得诊断更加准确可靠。
[0018]作为一种优选的技术方案，步骤S3中电子束探针注入静电波的方向垂直于静电波的传播方向。
[0019]这样便于使电子束探针穿过等离子体时在静电波电场的作用下产生与电子束探针传播方向垂直的密度调制空间分布信息，从而使密度调制空间分布信息更加精确，诊断效果更佳。
[0020]作为一种优选的技术方案，步骤S4中产生的密度调制空间分布信息包含一种或多种静电波的波数信息、绝对强度信息及相速度信息。
[0021]若步骤S4中产生的密度调制空间分布信息包含一种静电波的波数信息、绝对强度信息及相速度信息，则可以获得静电波的绝对强度信息；
[0022]若步骤S4中产生的密度调制空间分布信息包含多种静电波的波数信息、绝对强度信息及相速度信息，则可以获得静电波的绝对强度信息、频率信息，还可以获得等离子体的温度信息、密度信息，从而能够同时诊断同一位置同时发生的两种及以上激光等离子体不稳定性静电波。
[0023]作为一种优选的技术方案，步骤S4包括以下步骤：
[0024]S41，利用渡越辐射介质收集穿越等离子体后的电子束探针，使电子束探针穿过渡越辐射介质后产生渡越辐射；
[0025]S42，通过渡越辐射空间分布及时间谱分布获得穿过静电波后的电子束探针的密度信息；
[0026]S43，利用渡越辐射成像装置对渡越辐射信号进行成像，再对成像后的渡越辐射信号进行反解；
[0027]S44，结合步骤S2获得的原始密度信息，得到不同时刻电子束探针密度的空间分布信息。
[0028]这样便于获得电子束探针密度调制空间分布信息，为重构模型的选择提供参考。
[0029]作为一种优选的技术方案，步骤S1中采用激光驱动加速器或直线加速器产生所述的电子束探针。
[0030]激光驱动加速尤其是尾场加速，便于产生出质量可靠的电子束探针；直线加速器比较传统，通用性较强。
[0031]作为一种优选的技术方案，在步骤S5反演重构的过程中将静电波的结构假设成波形符合一个正弦函数结构、一个余弦函数结构、多个正弦函数和/或余弦函数的叠加结构之中的一种。
[0032]由于产生同一密度调制的电场分布并不唯一，在反演重构的过程中对静电波的结构进行适当的假设，将静电波的结构假设成以上结构，便以获得更准确的静电波绝对强度
信息。此外，还便于获得准确的静电波频率以及静电波相速度信息。
[0033]作为一种优选的技术方案，步骤S5还包括以下步骤：
[0034]对密度调制空间分布信息进行波数分析，获得静电波的频率信息，和/或，获得等离子体的温度信息及密度信息。
[0035]这样便获得了静电波的频率信息，此外，还具有获得等离子体的温度信息及密度信息，能够同时诊断同一位置同时发生的两种及以上激光等离子体不稳定性静电波。
[0036]作为一种优选的技术方案，还包括以下步骤：
[0037][0038]S6,若步骤S5中波数分析得到两个及以上相差大于8.5μm
‑1的波数，利用静电波相速度与等离子体温度、等离子体密度的关联得到等离子体的温度、等离子体密度信息。
[0039][0040]若步骤S5中波数分析得到两个及以上相差大于8.5μm
‑1的波数，则意味着多种不稳定性同时发生时，则本专利技术实现额外的功能，可用于计算局部的等离子体温度、密度等信息，能够同时诊断同一位置同时发生的两种及以上激光等离子体不稳定性静电波。
[0041]优选的，步骤S43中利用分幅相机对渡越辐射信号进行成像。
[0042]分幅相机的高时空分辨能力性能较好，便于保证渡越辐射信号成像效果。
[0043]分幅相机的高时空分辨能力性能较好，便于保证渡越辐射信号成像效果，能够获得高时空分辨的静电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，产生能量为100兆电子伏特以上、束长为0.1μm～100μm的电子束探针；S2，获得电子束探针的原始密度信息；S3，激发激光等离子体不稳定性静电波，将已知原始密度信息的电子束探针注入静电波，使电子束探针穿过等离子体时在静电波电场的作用下产生密度调制；S4，结合步骤S2获得的电子束探针的原始密度信息，获得穿过静电波后电子束探针的密度调制空间分布信息；S5，对密度调制空间分布信息进行反演重构，获得静电波绝对强度信息。2.根据权利要求1所述的一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：S21，利用磁场对步骤S1产生的电子束探针进行聚焦；S22，将聚焦后的电子束探针注入未激发静电波的等离子体中，使电子束探针穿过等离子体；S23，利用渡越辐射介质收集电子束探针，使电子束探针穿过渡越辐射介质后产生渡越辐射；S24，通过渡越辐射空间分布及时间谱分布获得电子束探针的原始密度信息。3.根据权利要求1所述的一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法，其特征在于，步骤S3中电子束探针注入静电波的方向垂直于静电波的传播方向。4.根据权利要求1所述的一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法，其特征在于，步骤S4中产生的密度调制空间分布信息包含一种或多种静电波的波数信息、绝对强度信息及相速度信息。5.根据权利要求1所述的一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：S41，利用渡越辐射介质收集穿越等离子体后的电子束探针，使电子束探针穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘凯强，李志超，龚韬，郭亮，李琦，赵航，李三伟，蒋小华，杨家敏，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：