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超短脉冲激光与液体相互作用的研究

批准号10204023 学科分类光与物质的相互作用 ( A040405 )
项目负责人李玉同 负责人职称研究员 依托单位中国科学院物理研究所
资助金额8.00
万元
项目类别青年科学基金项目 研究期限2003 年 01 月 01 日 至
2003 年 12 月 31 日
中文主题词超短脉冲激光液体等离子体高能产物..
英文主题词Ultrashort pulse laser.Liquid plasmas.High-energy products

摘要

中文摘要 本项目将采用超短激光脉冲与液体。尤其是与液体表面相互作用,研究液体激光等离子体产生的冲击波时间演化过程和高能产物(超热电子、硬X射线等)特性,并建立超短脉冲激光与液体相互作用理论模型。此外还将对其在激光手术、高能无污染粒子源和X射线源等方面的应用前景进行探索。此研究不仅可以丰富对激光等离子体的认识,而且具有应用基础。
英文摘要
结题摘要 研究了飞秒激光脉冲和液体等离子体相互作用的三个主要物理过程:超热电子产生、向空气中膨胀的爆轰波和向水下传播的等离子体前向动力学过程。比较单脉冲和多脉冲飞秒激光和水等离子体相互作用产生的高能电子特性,发现多脉冲激光构型可以大幅度增强超热电子的产生和提高其温度。实验观测到在激光偏振面内、沿与激光轴反向夹角46 的方向对称喷射出两束能量大于25 keV的高能电子。二维粒子模拟结果和实验符合很好。实验和理论都表明, 这些超热电子是通过后续脉冲与前面脉冲形成的球形液滴相互作用产生的,具体机制为共振吸收。由水等离子体压力导致的爆轰波在向空气中膨胀时,遵从考虑了源质量的平面波模型,而不是球面波模型。在爆轰波波前顶部,观察到一个瘤状结构,该结构起因于激光脉冲在到达水面前的自聚焦效应。自聚焦效应引起的通道膨胀过程可以用柱面膨胀模型描述。此外在研究水等离子体在激光方向的前向动力学演化过程中发现,在早期等离子体密度波前以超声速运动,这和理论模拟一致。到了晚期,膨胀过程完全退化为纯流体力学过程,膨胀速度也趋向于声速。

成果

序号 标题 类型 作者
1 飞秒激光和水等离子体相互作用 会议 李玉同|

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