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激光加速电子束放射照相的模拟研究

肖渊 王晓方 滕建 陈晓虎 陈媛 洪伟

激光加速电子束放射照相的模拟研究

肖渊, 王晓方, 滕建, 陈晓虎, 陈媛, 洪伟
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  • 激光加速产生高能量电子束具有源尺寸小、准单能、脉宽窄等特征. 通过蒙特卡罗程序模拟研究了高能电子束的放射照相. 模拟了200 MeV准直电子束照射台阶靶、厚铁靶, 11 MeV点源电子束照射惯性约束聚变模型靶, 以及70 MeV点源电子束在激光等离子体磁场下的偏转. 结果表明激光加速电子束在探伤厚材料内部、确认薄材料界面、测量电磁场等诊断中具有高时空分辨、灵敏等能力.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11075160)、中国工程物理研究院科技发展基金(批准号: 2012B012008) 和中国科学院资助的课题.
    [1]

    Tzortzakis S, Prade B, Franco M, Mysyrowicz A 2000 Opt. Commun. 181 123

    [2]

    Centurion M, Pu Y, Liu Z W, Psaltis D, Hansch T W 2004 Opt. Lett. 29 772

    [3]

    Wang C, Wang W, Sun J R, Fang Z H, Wu J, Fu S Z, Ma W X, Gu Y, Wang S J, Zhang G P, Zheng W D, Zhang T X, Peng H M, Shao P, Yi K, Lin Z Q, Wang Z S, Wang H C, Zhou B, Chen L Y, Jin C S 2005 Acta. Phys. Sin. 54 202 (in Chinese) [王琛, 王伟, 孙今人, 方智恒, 吴 江, 傅思祖, 马伟新, 顾援, 王世绩, 张国平, 郑无敌, 张覃鑫, 彭惠民, 邵 平, 易 葵, 林尊琪, 王占山, 王洪昌, 周 斌, 陈玲燕, 金春水 2005 物理学报 54 202]

    [4]

    Koehler A M 1968 Science 160 303

    [5]

    West D, Sherwood A C 1972 Nature 239 157

    [6]

    Teng J, Hong W, Zhao Z Q, Wu S C, Qin X Z, He Y L, Gu Y Q, Ding Y K 2009 Acta Phys. Sin. 58 1635 (in Chinese) [滕建, 洪伟, 赵宗清, 巫顺超, 秦孝尊, 何颖玲, 谷渝秋, 丁永坤 2009 物理学报 58 1635]

    [7]

    Li C K, Seguin F H, Rygg J R, Frenje J A, Manuel M, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J, Knauer J P, Marshall F, Meyerhofer D D, Shvarts D, Smalyuk V A, Stoeckl C 2008 Phys. Rev. Lett. 100 225001

    [8]

    Sarri G, Cecchetti C A, Romagnani L, Brown C M, Hoarty D J, James S, Morton J, Dieckmann M E, Jung R, Will O, Bulanov S V, Pegoraro F, Borghese M 2010 New J. Phys. 12 045006l

    [9]

    Mackinnon A J, Patel P K, Town R P, Edwards M J, Phillips T, Lerner S C, Price D W, Hicks D, Key M H, Hatchett S, Wilks S C, Borghesi M, Romagnani L, Kar S, Toncian T, Pretzler G, Willi O, Koenig M, Martinolli E, Lepape S, Benuzzi-Mounaix A, Audebert P, Gauthier J C, King J, Snavely R, Freeman R R 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 3531

    [10]

    Li C K, Seguin F H, Frenje J A, Rygg J R, Petrasso R D, Town R P J, Amendt P A, Hatchett S P, Landen O L, Mackinnon A J, Patel P K, Smalyuk V A, Sangster T C, Knauer J P 2006 Phys. Rev. Lett. 97 135003

    [11]

    Mackinnon A J, Patel P K, Borghesi M, Clarke R C, Freeman R R, Habara H, Hatchett S P, Hey D, Hicks D G, Kar S, Key M H, King J A, Lancaster K, Neely D, Nikkro A, Norreys P A, Notley M M, Phillips T W, Romagnani L, Snavely R A, Stephens R B, Town R P J 2006 Phys. Rev. Lett. 97 045001

    [12]

    Snavely R A, Key M H, Hatchett S P, Cowan T E, Roth M, Phillips T W, Stoyer M A, Henry E A, Sangster T C, Singh M S, Wilks S C, MacKinnon A, Offenberger A, Pennington D M, Yasuike K, Langdon A B, Lasinski B F, Johnson J, Perry M D, Campbell E M 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2945

    [13]

    Leemans W P, Nagler B, Gonsalves A J, Toth C, Nakamura K, Geddes C G R, Esarey E, Schroeder C B, Hooker S M 2006 Nat. Phys. 2 10

    [14]

    Faure J, Glinec Y, Pukhov A, Kiselev S, Gordienko S, Lefebvre E, Rousseau J P, Burgy F, Malka V 2004 Nature 431 541

    [15]

    Mangles S P D, Murphy C D, Najmudin Z, Thomas A G R, Collier J L, Dangor A E, Divall E, Foster P S, Gallacher J G, Hooker C J, Jaroszynski D A, Langley A J, Mori W B, Norreys P A, Tsung F S, Viskup R, Walton B R, Krushelnick K 2004 Nature 431 535

    [16]

    Centurion M, Reckenthaeler P, Trushin S A, Krausz F, Fill E E 2008 Nat. Photon. 2 315

    [17]

    Inoue S, Tokita S, Otani K, Hashida M, Sakabe S 2011 Appl. Phys. Lett. 99 031501

    [18]

    Mangles S P D, Walton B R, Najmudin Z, Dangor A E, Krushelnick K, Malka V, Manclossi M, Lopes N, Carias C, Mendes G, Dorchies F 2006 Laser Part. Beams 24 185

    [19]

    Ramanathan V, Banerjee S, Powers N, Cunningham N, Chandler-Smith N A, Zhao K, Brown K, Umstadter D, Clarke S, Pozzi S, Beene J, Vane C R, Schultz D 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 104701

    [20]

    Wang X L, Li C, Shao M, Chen H F 2009 The Technique of Particle Detection (Hefei: USTC Press) p26 (in Chinese) [汪晓莲, 李澄, 邵明, 陈宏芳 2009 粒子探测技术 (合肥: 中国科学技术大学出版社) 第26页]

    [21]

    Cecchetti C A, Borghesi M, Fuchs J, Schurtz G, Kar S, Macchi A, Romagnani L, Wilson P A, Antici P, Jung R, Osterholtz J, Pipahl C A, Willi O, Schiavi A, Notley M, Neely D 2009 Phys. Plasmas 16 043102

    [22]

    Zhong J Y, Li Y T, Wang X G, Wang J Q, Dong Q L, Xiao C J, Wang S J, Liu X, Zhang L, An L, Wang F L, Zhu J Q, Gu Y, He X T, Zhao G, Zhang J 2010 Nat. Phys. 6 984

  • [1]

    Tzortzakis S, Prade B, Franco M, Mysyrowicz A 2000 Opt. Commun. 181 123

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    Centurion M, Pu Y, Liu Z W, Psaltis D, Hansch T W 2004 Opt. Lett. 29 772

    [3]

    Wang C, Wang W, Sun J R, Fang Z H, Wu J, Fu S Z, Ma W X, Gu Y, Wang S J, Zhang G P, Zheng W D, Zhang T X, Peng H M, Shao P, Yi K, Lin Z Q, Wang Z S, Wang H C, Zhou B, Chen L Y, Jin C S 2005 Acta. Phys. Sin. 54 202 (in Chinese) [王琛, 王伟, 孙今人, 方智恒, 吴 江, 傅思祖, 马伟新, 顾援, 王世绩, 张国平, 郑无敌, 张覃鑫, 彭惠民, 邵 平, 易 葵, 林尊琪, 王占山, 王洪昌, 周 斌, 陈玲燕, 金春水 2005 物理学报 54 202]

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    Koehler A M 1968 Science 160 303

    [5]

    West D, Sherwood A C 1972 Nature 239 157

    [6]

    Teng J, Hong W, Zhao Z Q, Wu S C, Qin X Z, He Y L, Gu Y Q, Ding Y K 2009 Acta Phys. Sin. 58 1635 (in Chinese) [滕建, 洪伟, 赵宗清, 巫顺超, 秦孝尊, 何颖玲, 谷渝秋, 丁永坤 2009 物理学报 58 1635]

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    [9]

    Mackinnon A J, Patel P K, Town R P, Edwards M J, Phillips T, Lerner S C, Price D W, Hicks D, Key M H, Hatchett S, Wilks S C, Borghesi M, Romagnani L, Kar S, Toncian T, Pretzler G, Willi O, Koenig M, Martinolli E, Lepape S, Benuzzi-Mounaix A, Audebert P, Gauthier J C, King J, Snavely R, Freeman R R 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 3531

    [10]

    Li C K, Seguin F H, Frenje J A, Rygg J R, Petrasso R D, Town R P J, Amendt P A, Hatchett S P, Landen O L, Mackinnon A J, Patel P K, Smalyuk V A, Sangster T C, Knauer J P 2006 Phys. Rev. Lett. 97 135003

    [11]

    Mackinnon A J, Patel P K, Borghesi M, Clarke R C, Freeman R R, Habara H, Hatchett S P, Hey D, Hicks D G, Kar S, Key M H, King J A, Lancaster K, Neely D, Nikkro A, Norreys P A, Notley M M, Phillips T W, Romagnani L, Snavely R A, Stephens R B, Town R P J 2006 Phys. Rev. Lett. 97 045001

    [12]

    Snavely R A, Key M H, Hatchett S P, Cowan T E, Roth M, Phillips T W, Stoyer M A, Henry E A, Sangster T C, Singh M S, Wilks S C, MacKinnon A, Offenberger A, Pennington D M, Yasuike K, Langdon A B, Lasinski B F, Johnson J, Perry M D, Campbell E M 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2945

    [13]

    Leemans W P, Nagler B, Gonsalves A J, Toth C, Nakamura K, Geddes C G R, Esarey E, Schroeder C B, Hooker S M 2006 Nat. Phys. 2 10

    [14]

    Faure J, Glinec Y, Pukhov A, Kiselev S, Gordienko S, Lefebvre E, Rousseau J P, Burgy F, Malka V 2004 Nature 431 541

    [15]

    Mangles S P D, Murphy C D, Najmudin Z, Thomas A G R, Collier J L, Dangor A E, Divall E, Foster P S, Gallacher J G, Hooker C J, Jaroszynski D A, Langley A J, Mori W B, Norreys P A, Tsung F S, Viskup R, Walton B R, Krushelnick K 2004 Nature 431 535

    [16]

    Centurion M, Reckenthaeler P, Trushin S A, Krausz F, Fill E E 2008 Nat. Photon. 2 315

    [17]

    Inoue S, Tokita S, Otani K, Hashida M, Sakabe S 2011 Appl. Phys. Lett. 99 031501

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    Mangles S P D, Walton B R, Najmudin Z, Dangor A E, Krushelnick K, Malka V, Manclossi M, Lopes N, Carias C, Mendes G, Dorchies F 2006 Laser Part. Beams 24 185

    [19]

    Ramanathan V, Banerjee S, Powers N, Cunningham N, Chandler-Smith N A, Zhao K, Brown K, Umstadter D, Clarke S, Pozzi S, Beene J, Vane C R, Schultz D 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 104701

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    Wang X L, Li C, Shao M, Chen H F 2009 The Technique of Particle Detection (Hefei: USTC Press) p26 (in Chinese) [汪晓莲, 李澄, 邵明, 陈宏芳 2009 粒子探测技术 (合肥: 中国科学技术大学出版社) 第26页]

    [21]

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    [22]

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  • [1] 陈媛, 王晓方, 邵光超. 电子束放射照相的特性与参数优化. 物理学报, 2015, 64(15): 154101. doi: 10.7498/aps.64.154101
    [2] 李 弘, 苏 铁, 欧阳亮, 王慧慧, 白小燕, 陈志鹏, 刘万东. 电子束产生大尺度等离子体过程的数值模拟研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3506-3513. doi: 10.7498/aps.55.3506
    [3] 山田亮子, 渡边光男, 高飞, 刘华锋. 应用蒙特卡罗模拟进行正电子发射断层成像仪散射特性分析. 物理学报, 2009, 58(5): 3584-3591. doi: 10.7498/aps.58.3584
    [4] 巩华荣, 宫玉彬, 魏彦玉, 薛东海, 王文祥, 唐昌建. 考虑到束-波相互作用的速调管离子噪声二维模拟. 物理学报, 2006, 55(10): 5368-5374. doi: 10.7498/aps.55.5368
    [5] 王志军, 董丽芳, 尚 勇. 电子助进化学气相沉积金刚石中发射光谱的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2005, 54(2): 880-885. doi: 10.7498/aps.54.880
    [6] 郭宝增. 用全带Monte Carlo方法模拟纤锌矿相GaN和ZnO材料的电子输运特性. 物理学报, 2002, 51(10): 2344-2348. doi: 10.7498/aps.51.2344
    [7] 梁文龙, 王亦曼, 刘伟, 李洪义, 王金淑. 用于真空电子太赫兹器件的微型热阴极电子束源研究. 物理学报, 2014, 63(5): 057901. doi: 10.7498/aps.63.057901
    [8] 周传明, 向 飞, 甘延青, 常安碧, 刘 忠, 张永辉, 马乔生. 重复脉冲强流电子束传输技术研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3111-3115. doi: 10.7498/aps.54.3111
    [9] 常安碧, 向 飞, 宋法伦, 康 强, 罗 敏, 李名加, 龚胜刚, 张永辉. 电功率20 GW重复频率强流电子束二极管研究. 物理学报, 2007, 56(10): 5754-5757. doi: 10.7498/aps.56.5754
    [10] 和青芳, 徐 征, 刘德昂, 徐叙瑢. 蒙特卡罗方法模拟薄膜电致发光器件中碰撞离化的作用. 物理学报, 2006, 55(4): 1997-2002. doi: 10.7498/aps.55.1997
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    [13] 兰木, 向钢, 辜刚旭, 张析. 一种晶体表面水平纳米线生长机理的蒙特卡罗模拟研究 . 物理学报, 2012, 61(22): 228101. doi: 10.7498/aps.61.228101
    [14] 华钰超, 董源, 曹炳阳. 硅纳米薄膜中声子弹道扩散导热的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2013, 62(24): 244401. doi: 10.7498/aps.62.244401
    [15] 陈锋, 郑娜, 许海波. 质子照相中基于能量损失的密度重建. 物理学报, 2018, 67(20): 206101. doi: 10.7498/aps.67.20181039
    [16] 张振龙, 韩建伟, 黄建国, 全荣辉, 闫小娟. 电子辐照下聚合物介质深层充电现象研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1205-1211. doi: 10.7498/aps.58.1205
    [17] 熊开国, 封国林, 胡经国, 杨杰, 万仕全. 气候变化中高温破纪录事件的蒙特卡罗模拟研究. 物理学报, 2009, 58(4): 2843-2852. doi: 10.7498/aps.58.2843
    [18] 王建华, 金传恩. 蒙特卡罗模拟在辉光放电鞘层离子输运研究中的应用. 物理学报, 2004, 53(4): 1116-1122. doi: 10.7498/aps.53.1116
    [19] 田永顺, 胡志良, 童剑飞, 陈俊阳, 彭向阳, 梁天骄. 基于3.5 MeV射频四极质子加速器硼中子俘获治疗装置的束流整形体设计. 物理学报, 2018, 67(14): 142801. doi: 10.7498/aps.67.20180380
    [20] 夏志林. 激光作用下纳米限域介质材料中的电子加速过程. 物理学报, 2011, 60(5): 056804. doi: 10.7498/aps.60.056804
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-27
  • 修回日期:  2012-07-01
  • 刊出日期:  2012-12-05

激光加速电子束放射照相的模拟研究

  • 1. 中国科学技术大学近代物理系, 合肥 230026;
  • 2. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11075160)、中国工程物理研究院科技发展基金(批准号: 2012B012008) 和中国科学院资助的课题.

摘要: 激光加速产生高能量电子束具有源尺寸小、准单能、脉宽窄等特征. 通过蒙特卡罗程序模拟研究了高能电子束的放射照相. 模拟了200 MeV准直电子束照射台阶靶、厚铁靶, 11 MeV点源电子束照射惯性约束聚变模型靶, 以及70 MeV点源电子束在激光等离子体磁场下的偏转. 结果表明激光加速电子束在探伤厚材料内部、确认薄材料界面、测量电磁场等诊断中具有高时空分辨、灵敏等能力.

English Abstract

参考文献 (22)

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