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在激光等离子体研究中,我们常对其进行一些诊断以期获得一些相关的物理信息和具体的参数。常用的诊断方法有粒子诊断、X射线诊断以及光学诊断。本文首先介绍了常用的双光束干涉法及X射线针孔成像法,并指出了其局限性:无法诊断相关的物理过程以及时间分辨差等等。随着激光技术的发展,利用超短超强激光加速得到的电子束具有准单能、源尺寸小且与激光同步性等特点。当利用激光加速的电子束对激光等离子体进行诊断分析时,可对其中进行的物理过程及电磁场进行探测,同时还可提供一高时空的分辨。
在现有的实验条件下,激光加速的电子束的能量可达1GeV,发散角可低至几个mrad,电子束脉宽可短为几fs。基于激光加速电子束的上述特点,利用蒙特卡罗FLUKA程序首先对高能电子束的放射照相进行了模拟分析,模拟了200MeV准直电子束照射台阶靶、厚铁靶,不仅验证了多次散射效应,也得到其应用于4cm厚铁靶放射照相时对界面辨认的空间分辨本领约为150μm。利用11MeV点源电子束照射惯性约束聚变模型靶,表明了电子束直接对聚变靶放射照相的可行性,对靶的界面分辨能力可达14μm量级。其次模拟了70MeV点源电子束在激光等离子体磁场下的偏转,表明了电子束诊断激光等离子体磁场的可行性。通过上述的模拟结果,表明了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。