超高密度高温等离子体诊断

条目

历史版本

超高密度高温等离子体诊断是指离子数密度、温度范围分别为、的等离子体的各种物理参量的测量。

正文

在实验室中，这类等离子体一般都是在高功率密度的激光或带电粒子束与靶物质相互作用的过程中产生的，也称为惯性约束等离子体。这类等离子体的特点是尺寸小(10µm～1cm)，时间短(10ps～100ns), 而且它包含有参量范围和物理特性差别很大的各种等离子体区，即冕区、靶区和中心的燃料区。这就使得许多常规的等离子体诊断方法（见等离子体诊断学）在这里不适用了，而必须采用许多具有高空间分辨(1µm～1cm)和时间分辨1ps～20ns特点的诊断方法，形成了等离子体诊断学中的独特领域。惯性约束等离子体的诊断方法有：测量从等离子体内部发射出来的一切物质，包括各种频区的电磁辐射（这里主要是 X射线）、电子、离子以及热核反应产物（中子、α 粒子）等，以及主动地送入各种形式的探测束，例如紫外激光探测束、X射线探测束等，并根据它们与等离子体的相互作用，对等离子体进行诊断。下文以激光爆聚等离子体为主要对象, 对惯性约束等离子体中常用的诊断方法，作一简述。

激光诊断　在激光或粒子束与靶相互作用实验中，靶吸收入射束能量后，在靶的周围产生一个密度较低的等离子体区，通常称为冕层等离子体。入射束能量的吸收和输运过程都发生在冕区。因而，为了更好地了解束靶相互作用过程，就需要细致地测量该区中电子密度分布的细节。

如等离子体诊断学所述，干涉法或全息干涉法是测量等离子体电子密度的一种成功的方法，它是利用相干的探测光束通过等离子体时，由于等离子体折射率（它与电子密度有关）的变化所产生的相移来测量电子密度的。与常规的实验室等离子体相比，惯性约束的冕区等离子体的密度仍较高，且密度梯度大，这就要求探测束的波长要十分短。此外，由于这类等离子体密度的瞬态变化很快，它也要求探测束的脉冲宽度要足够窄。例如，在某些激光－靶相互作用实验中，利用主激光束（铷[rú]玻璃激光）的四倍频的紫外线束（波长2660┱）作探测束，并用全息干涉法探测了冕区等离子体电子密度分布，它所测的电子数密度高达1027米-3，并观测到了临界层附近的密度梯度变陡，等密度面存在小尺度波纹等现象，这些测量对束靶相互作用过程的理解起了重要的作用。