【摘 要】
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在激光团簇打靶实验中,超短超强激光可以诱发氘团簇的聚变,团簇空间分布的研究对于优化打靶位置、提高反应产额等具有重要的作用;在磁约束聚变中,团簇的空间分布研究对于提高氘和氚的加料效率同样具有重大意义;因此团簇的空间分布研究具有广泛的研究价值.本文基于瑞利散射方法研究了氩气团簇的空间分布,利用高压气体和真空靶室之间的压强差通过锥形喷嘴产生超声喷流,进而产生团簇,同时利用高速相机采集瑞利散射光的信号来获
【机 构】
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辐射物理及技术教育部重点实验室,四川大学物理科学与技术学院,四川大学原子核科学技术研究所,成都,610064
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在激光团簇打靶实验中,超短超强激光可以诱发氘团簇的聚变,团簇空间分布的研究对于优化打靶位置、提高反应产额等具有重要的作用;在磁约束聚变中,团簇的空间分布研究对于提高氘和氚的加料效率同样具有重大意义;因此团簇的空间分布研究具有广泛的研究价值.本文基于瑞利散射方法研究了氩气团簇的空间分布,利用高压气体和真空靶室之间的压强差通过锥形喷嘴产生超声喷流,进而产生团簇,同时利用高速相机采集瑞利散射光的信号来获取团簇的空间分布及其随时间的演化规律.本文将团簇的空间分布分为径向分布和轴向分布分别进行描述.实验发现团簇在径向分布曲线呈现明显的高斯分布规律,即喷嘴中心轴线上的瑞利散射信号最强、两边较弱,用高斯函数拟合曲线即得到曲线的峰值和半高宽.散射信号的强度随着背压的增大而增大,即团簇的平均尺度随着背压的增大而增大,并且团簇在离开喷嘴后基本限制在喷嘴锥角区域内运动.实验还研究了背压对径向分布的影响规律,发现在相同轴向距离下,散射信号的峰值S与背压P满足S,基本符合Hagena的经验公式.径向分布的半高宽随背压的增大而线性增大.通过改变激光同喷嘴之间的相对位置,用高速相机获得了不同轴向距离下的瑞利散射光信号.实验发现在相同背压下,散射信号的强度随着轴向距离的增加而迅速衰减,而且不同背压下的衰减趋势基本相同.用乘幂函数拟合散射信号同轴向距离的曲线后发现,散射信号近似和轴向距离平方的倒数呈正比.同时在相同背压下,半高宽随轴向距离的增大而增大,呈线性关系,并且不同背压下的直线基本平行,其斜率值K都在0.85左右.若假设超声喷流在离开喷嘴后按照喷嘴的张角扩散,则可估算出喷嘴锥角的大小.由此估算出该喷嘴的半锥角大小大约为42度.
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