MeV电荷粒子束诊断陡峭密度梯度的蒙特卡罗模拟

摘要

在惯性约束聚变(ICF)内爆过程中，瑞利-泰勒不稳定性(RTI)在初期倾向于破坏内爆壳，后期又会阻止中心热斑的形成。为精确观测密度轮廓及流体力学不稳定性，诊断的空间分辨能力需要达到1μm量级。
　　基于超短超强激光驱动的电荷粒子源（电子和质子）具有源尺寸小、准单能、脉宽窄以及与激光严格同步等优点，在等离子体诊断中应用广泛。对于电荷粒子束，其偏转特性可用来诊断等离子体中的电磁场，吸收特性可用以反映等离子体面密度等信息。除此之外，电荷粒子束在物质中的散射特性也日益受到广泛关注。电子或质子在物质中的散射截面要远远大于X射线，原则上利用其散射信号可对密度轮廓或间断面进行放射照相。
　　本文基于电荷粒子束的散射特性，通过数值模拟研究了MeV电荷粒子束放射照相，结果表明电荷粒子束在诊断密度梯度时具有高空间分辨、灵敏等能力。论文工作分为两个部分:
　　1)首先，模拟了MeV电荷粒子束对线性密度梯度层的放射照相。结果表明，密度梯度不同，对电荷粒子束产生的调制也不同。密度梯度越陡，调制越明显;相反，密度梯度越缓，调制越小。当密度梯度大于1μm时，调制可以忽略不计。其中，电子束可分辨小于1μm的密度梯度，而质子束可分辨小于约等于0.5μm的密度梯度。相同条件下，电子照相产生的调制大于质子的。
　　2)其次，模拟了MeV电荷粒子柬对激光烧蚀平面靶的放射照相。结果表明，密度梯度小于0.5或1μm的区域能够产生明显的调制，而当密度梯度大于1μm时，调制不可见。模拟结果符合第一部分结论。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 惯性聚变物理

1．2 流体力学不稳定性

1．3 X射线诊断

1．4 电荷粒子束的诊断应用

1．4．1 质子束诊断

1．4．2 电子束诊断

1．5 论文选题背景及内容安排

参考文献

第二章 粒子束的散射

2．1 粒子束在中性物质中的散射

2．1．1 卢瑟福散射

2．1．2 多次散射

2．1．3 能量损失

2．1．4 本节小结

2．2 粒子束在等离子体中的散射

2．2．1 电子在等离子体中的散射

2．2．2 质子在等离子体中的阻止本领

2．2．3 本节小结

参考文献

第三章 电荷粒子束放射照相的数值模拟

3．1 数值模拟程序简介

3．1．1 FLUKA

3．1．2 MULTI-1D

3．2 线性密度梯度层

3．2．1 电子束照相模拟

3．2．2 质子束照相模拟

3．2．3 能散对成像效果的影响

3．2．4 探测器位置对成像效果的影响

3．3 激光烧蚀平面靶

3．3．1 电子束照相模拟

3．3．2 质子束照相模拟

3．4 本章小结

参考文献

总结与展望

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果