激光加速质子束对电磁孤立子的照相模拟研究*

滕 建 朱 斌 王 剑 洪 伟 闫永宏 赵宗清 曹磊峰 谷渝秋

(中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室，绵阳 621900)

(2013年1月4日收到;2013年1月25日收到修改稿)

1 引言

孤立子的产生对于研究激光能量传输的过程非常重要，因此有必要进行细致地研究.电磁孤立子的电磁场结构可以使用带电粒子来诊断.对等离子体中的电磁场结构的诊断方法主要有电子照相[10,11]和质子照相[6-9].相对于电子束照相来说，质子束具有独特的布拉格峰能量沉积效应，可以进行动态过程的照相.这在实验上也取得了良好的结果.在我们的研究中，分析了不同质子参数，包括质子能量，源尺寸对后孤立子照相效果的影响.同时利用TNSA质子独特的多幅特性，给出了时间分辨的孤立子照相结果.

2 孤立子模型建立

激光在次稠密等离子体中传输，会经历一个显著的能量损失.由于能量损失是绝热的，能量大部分转移给了红移激光.如果初始等离子体密度接近临界密度，激光的频率下移导致激光经历了一个超稠密等离子体，因此被俘获在等离子体腔中，形成电磁孤立子.孤立子的演化可以分为两个阶段.第一阶段，即电子时间尺度，腔的半径在电子无碰撞趋肤深度尺度，表现为亚周期的电磁孤立子.在这段时间里，有质动力驱动被俘获的电磁波排开电子，导致内部只剩下正电荷核.此阶段的孤立子呈现方位角分布的非各项同性特性.第二阶段，即离子时间……