氘代烷烃团簇纯库仑爆炸产生氘核的最大动能及聚变中子产额的研究

摘要

随着激光技术的迅速发展以及人们对团簇更深入的研究，强激光脉冲与团簇的相互作用已受到科学家的关注，其作用机理对深入揭示强激光与物质相互作用的物理图象及其规律有着重要的意义。超强短激光与团簇相互作用能产生能量高达兆电子伏量级的高能离子以及非常强的X射线辐射等。自1999年起，Ditmire等人的实验已实现每焦耳激光能量产生105的中子产额，然而只有当每焦耳激光能量产生107至108的中子产额时才能达到实际应用的要求，因此国内外研究人员不断寻找各种优良靶材以提高中子产额，经过大量研究发现氘代异核团簇比氘团簇更适合作为靶材。
　　本文采用简化库仑爆炸模型，计算了两种赶超效应的参数，对强激光脉冲照射氘代乙烷团簇发生的纯库仑爆炸过程进行数值模拟，主要研究了氘代乙烷团簇纯库仑爆炸产生的氘核动能、中子产额与团簇尺寸的关系，且与氘代甲烷团簇、氘代丙烷团簇产生的氘核动能及中子产额进行了相关比较。
　　研究表明，氘代乙烷团簇在发生纯库仑爆炸后氘核的最大动能和中子产额比同尺寸氘代甲烷团簇产生的氘核最大动能及中子产额更大，此结论与2013年中国科学院上海光学精密机械研究所的研究人员用强激光照射乙烷团簇使之发生库仑爆炸的相关实验所得结论定性一致，即相对于氘代甲烷团簇，大尺寸的氘代乙烷团簇更适合作为激光驱动团簇库仑爆炸获得高额中子的靶材。此外本文又采用同样的模型计算了氘代丙烷团簇纯库仑爆炸产生的氘核最大动能及中子产额，通过比较氘代丙烷团簇和氘代乙烷团簇的相关数据，推论氘代丙烷团簇比氘代乙烷团簇更适合作为靶材。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 激光与团簇

1．1．1 激光及激光技术的发展

1．1．2 团簇的基本性质及制备

1．2 超强短脉冲激光与团簇相互作用取得的理论成果

1．3 本文研究意义及内容安排

1．3．1 本文研究意义

1．3．2 内容安排

2 异核团簇在强场中的纯库仑爆炸动力学行为研究

2．1 引言

2．2 激光与异核团簇相互作用物理模型

2．3 纯库仑爆炸过程

2．4 理论计算

2．5 两种赶超效应

3 纯库仑爆炸过程中氘核动能的数据分析

3．1 引言

3．2 数据及分析

3．3 三种团簇纯库仑爆炸后氘核的最大动能与团簇尺寸的关系

4 中子产额理论模拟计算

4．1 激光加热氘团簇产生等离子体细丝引发的核聚变过程

4．2 团簇间核聚变和束靶核聚变中子产额的计算公式

4．3 三种团簇产生的中子产额与其尺寸的关系图

4．4 中子产额相关比较及结论

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

硕士在读期间发表的论文

致谢