[发明专利]一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置

说明书

本发明公开了一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置，该诊断方法包括以下步骤：S1，产生能量为100兆电子伏特以上、束长为0.1μm～100μm的电子束探针；S2，获得电子束探针的原始密度信息；S3，激发激光等离子体不稳定性静电波，将已知原始密度信息的电子束探针注入静电波，使电子束探针穿过等离子体时在静电波电场的作用下产生密度调制；S4，获得穿过静电波后电子束探针的密度调制空间分布信息；S5，对密度调制空间分布信息进行反演重构，获得静电波绝对强度信息。本发明解决了现有技术存在的搭建诊断平台难度大、无法获得静电波的绝对强度信息、不能够同时诊断同一位置同时发生的两种及以上激光等离子体不稳定性静电波等问题。

技术领域

本发明涉及激光惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性静电波诊断技术领域，具体是一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置。

背景技术

激光等离子体不稳定性是制约激光惯性约束聚变成功点火的关键因素之一，在激光聚变中是人们极力抑制的物理过程。通过细致研究激光等离子体不稳定性的物理机制可以从理论上获得有效抑制它的方法，而实验研究激光等离子体不稳定性物理机制则主要通过诊断其两大产物——散射光和静电波开展。当前实验上获得的散射光信号是路径积分的结果，仅利用散射光信号无法推断不稳定性发生的位置及路径上的增长规律，因此需要静电波诊断结果辅助研究。然而当前仅有的静电波诊断方法是超热相干汤姆逊散射方法，该方法要求探针光传播方向、静电波传播方向以及探针光收光方向严格匹配，实验上搭建该平台难度较大；同时，该诊断方法无法获得静电波的绝对强度信息，且限于收光系统的分辨率，测得的静电波信号也是数十皮秒的时间积分结果。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法及诊断装置，解决现有技术存在的搭建诊断平台难度大、无法获得静电波的绝对强度信息、不能够同时诊断同一位置同时发生的两种及以上激光等离子体不稳定性静电波等问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种激光等离子体不稳定性静电波诊断方法，包括以下步骤：

S1，产生能量为100兆电子伏特以上、束长为0.1μm～100μm的电子束探针；

S2，获得电子束探针的原始密度信息；

S3，激发激光等离子体不稳定性静电波，将已知原始密度信息的电子束探针注入静电波，使电子束探针穿过等离子体时在静电波电场的作用下产生密度调制；

S4，结合步骤S2获得的电子束探针的原始密度信息，获得穿过静电波后电子束探针的密度调制空间分布信息；

S5，对密度调制空间分布信息进行反演重构，获得静电波绝对强度信息。

本发明利用超快电子束探针诊断激光等离子体不稳定性静电波，可直接诊断静电波绝对强度信息；相比超热相干汤姆逊散射，没有角度匹配要求，诊断更容易实现，诊断平台容易搭建，调试难度降低；能够同时诊断同一位置同时发生的多种激光等离子体不稳定性静电波。

作为一种优选的技术方案，步骤S2包括以下步骤：

S21，利用磁场对步骤S1产生的电子束探针进行聚焦；

S22，将聚焦后的电子束探针注入未激发静电波的等离子体中，使电子束探针穿过等离子体；

S23，利用渡越辐射介质收集电子束探针，使电子束探针穿过渡越辐射介质后产生渡越辐射；

S24，通过渡越辐射空间分布及时间谱分布获得电子束探针的原始密度信息。

这便于获得背景等离子体(背景等离子体也被称为被诊断等离子体)对电子束探针密度空间分布的影响，从而提升电子束探针密度空间分布信息的信噪比，使得诊断更加准确可靠。