Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
30. Создание плазмы и нейтронов сфокусированными пучками мощных лазеровВ гл. 28 мы рассмотрели пробой газов под действием сфокусированного лазерного пучка. В небольшой области фокуса можно получить плазму с концентрацией электронов порядка 1) в области фокуса пучка должно находиться как можно больше атомов, иначе говоря, число атомов в единице объема должно быть велико; 2) отношение энергии, поглощенной мишенью, к падающей энергии должно быть возможно больше, особенно в процессе интенсивного разогрева образовавшейся плазмы; 3) для достижения высокой плотности энергии необходимо затормозить расширение плазмы, например с помощью сильного магнитного поля. Ниже будут рассмотрены основные эксперименты, в которых получали горячую плазму путем бомбардировки твердых мишеней лазерными импульсами с плотностью мощности от § 1. ОБЗОР ВАЖНЕЙШИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО СОЗДАНИЮ ПЛАЗМЫ НА ТВЕРДОЙ МИШЕНИВопрос создания плазмы в лазерном пучке, сфокусированном на твердую мишень, был предметом многочисленных исследований, начиная с 1963 г. (рис. 30.1). Важнейшие результаты этих исследований изложены в обширных обзорах, например Мейеранда [1] и Малсера и др. [2]. Особое место занимают работы группы Басова ([3-7] и др.). Создание плазмы с температурой порядка нескольких миллионов кельвинов требует световых потоков с плотностью мощности В настоящее время применяют более сложные лазерные системы. Световой пучок от генератора усиливается до уровня мощности, который несколько ниже порога повреждения активного элемента, а затем разделяется, например, на три пучка, направляемых в следующие усилительные каскады. Каждый из этих пучков может быть в свою очередь разделен на три пучка, которые вновь усиливаются. Такая лазерная система содержит несколько десятков
Рис. 30.1. Фотография пробоя в воздухе вблизи твердой мишени. Импульс рубинового лазера с энергией около 1 Дж и длительностью 50 нс фокусировался линзой (кликните для просмотра скана) (кликните для просмотра скана) активных элементов, например из неодимового стекла. Все световые потоки затем направляются на маленький шарик или плоскую мишень. На рис. 30.3 показана типичная схема лазерной установки для генерации нейтронов [6]. В одном из первых экспериментов группы Басова в 1968 г. [7] для нагревания плазмы, образующейся на твердой мишени из дейтерида лития, были применены очень мощные пикосекундные световые импульсы. При этом впервые зарегистрированы нейтроны, возникающие при реакции
Рис. 30.4. Схема камер для получения нейтронов на мишени из дейтерида лития в фокусе мощного лазерного импульса 14].
Рис. 30.5. Угловое распределение числа ионов и их кинетической энергии. Мишень из твердого дейтерия. Параметры лазерного импульса: КПД детектора составлял 10%. Детектор был соединен с фотоумножителем и осциллографом. В процессе расширения плазмы ее температура резко понижается; внутренняя энергия почти целиком переходит в кинетическую энергию компонентов плазмы. Благодаря наличию электростатических сил, электроны и ионы удаляются от мишени с одинаковыми скоростями [2]. Поскольку масса электронов мала, их кинетической энергией можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией ионов. Количество ионов и их скорости измеряют с помощью зонда. Большая часть ионов удаляется в направлении, перпендикулярном поверхности мишени, что проиллюстрировано на рис. 30.5. На рисунке представлены результаты эксперимента, в котором пучок неодимового лазера фокусировался на поверхность твердой дейтериевой мишени. Твердый дейтерий находился в не-
Рис. 30.6. Схема оправы для мишени из твердого дейтерия [2].
Рис. 30.7. Схема установки для исследования развития плазмы методом теневой фотографии. Импульс, «просвечивающим» плазму, имеет регулируемое затаздывание по отношению к началу процесса. В эксперименте Басова и др. [5] для анализа плазмы была применена вторая гармоника основного лучка, служившего для создания плазшы.
Рис. 30.8. Схема установки для определения электронной температуры плазмы методом анализа мягкого рентгеновского излучения [5]. Ф — бериллиевый фильтр, С — сцинтилляционный счетчик, ФЭУ — фотоэлектронный умножитель. большом круглом отверстии охлаждающей системы (рис. 30.6). Развитие плазмы во времени исследовали с помощью известного метода теневой фотографии, а мягкое рентгеновское излучение плазмы — с помощью системы двух детекторов-зондов. Схемы этих устройств показаны на рис. 30,7 и 30.8. В настоящее время развитие плазмы во времени чаще всего наблюдают с помощью электронно-оптического преобразователя с линейной разверткой (который описан в гл. 27). Электронная температура плазмы определяется по поглощению ее излучения. Горячая плазма является источником рентгеновского излучения. Не углубляясь в теорию плазмы, приведем здесь формулу, связывающую спектральную плотность энергии рентгеновского излучения с электронной температурой плазмы:
индекс диапазону. На практике электронную температуру определяют с помощью измерений относительного поглощения рентгеновского излучения в тонкой фольге. Интересно, что при увеличении электронной температуры плазмы до нескольких килоэлектронвольт теория тормозного излучения не дает точного описания наблюдаемого рентгеновского излучения. Флаукс и др. [10] исследовали мягкую и жесткую составляющие рентгеновского излучения плазмы, в которой происходили реакции ядерного синтеза типа
|
1 |
Оглавление
|