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第1章 惯性约束聚变导论1

1.1核能释放物理基础1

1.1.1放热核反应——裂变和聚变1

1.1.2重核裂变与链式反应2

1.1.3核裂变放能过程4

1.1.4轻核聚变5

1.1.5某些重要的聚变反应7

1.1.6热核聚变反应率9

1.2激光聚变10

1.2.1热核聚变及途径10

1.2.2用于驱动聚变的高功率激光器16

1.2.3激光聚变驱动方案19

1.2.4激光聚变靶20

1.2.5高功率激光与靶耦合23

1.2.6内爆动力学32

1.2.7聚变点火与燃烧38

1.2.8聚变靶丸能量增益50

1.2.9惯性约束聚变能和激光惯性约束聚变裂变引擎50

1.2.10激光聚变需要诊断的主要物理量特征和对诊断系统的要求53

参考文献53

第2章 热核燃料等离子体状态与聚变速率诊断56

2.1聚变燃料等离子体状态——密度和面密度诊断56

2.1.1聚变中子内活化方法56

2.1.2聚变中子在燃料等离子体中产生的反冲核方法58

2.1.3燃料初级与次级聚变产额比方法64

2.1.4聚变产物高能质子用于靶丸面密度等诊断67

2.1.5 D核削裂反应产物——高能质子诊断靶丸面密度69

2.1.6带电粒子测量方法72

2.2聚变燃料等离子体状态——离子温度诊断76

2.2.1测量初级聚变反应产物粒子能谱诊断离子温度76

2.2.2不同聚变反应道聚变产额比诊断离子温度94

2.3聚变产额测量方法94

2.3.1中、低聚变中子产额测量方法95

2.3.2高聚变中子产额测量方法100

2.4惯性约束聚变反应速率诊断102

2.4.1引言102

2.4.2聚变中子时间谱测量方法103

2.4.3聚变γ时间谱测量方法107

2.4.4中子非弹散射（n，n′γ）产生的γ射线诊断聚变反应速率115

2.5脉冲γ射线和轫致辐射测量方法116

2.5.1γ射线和轫致辐射能谱测量方法116

2.5.2冷壳或冷燃料与热燃料混合诊断方法118

参考文献121

第3章 激光等离子体电子温度密度诊断技术123

3.0引言123

3.1冕区等离子体物理125

3.1.1逆韧致吸收125

3.1.2参量不稳定性——SRS、SBS128

3.1.3参量不稳定性—成丝与自聚焦139

3.2影响冕区等离子体状态的其他重要过程141

3.2.1电子热传导141

3.2.2 X射线转换145

3.3 Thomson散射简介151

3.3.1 Thomson散射参数诊断应用原理152

3.3.2 Thomson散射参数诊断设计概述154

3.3.3 Thomson散射参数诊断应用155

3.4相邻元素共振线强度比诊断电子温度159

3.5共振线与伴线强度比诊断电子温度163

3.6 Stark展宽效应诊断电子密度165

3.7激光探针法诊断冕区电子密度分布167

3.8 X射线激光探针诊断等离子体电子密度170

3.8.1 X射线激光探针方法基本原理172

3.8.2 X射线激光用做探针光源的要求173

3.8.3 X射线激光干涉法测量电子密度研究174

3.8.4莫尔偏折法测量电子密度分布178

3.9用X射线汤姆逊散射诊断等离子体参数186

参考文献194

第4章X射线谱学、辐射温度和不透明度诊断200

4.1高温、高密度等离子体发射的X射线谱特性200

4.1.1引言200

4.1.2高温、高密度等离子体发射的X射线光谱特性201

4.2 X射线线谱测量203

4.2.1 X射线与物质相互作用203

4.2.2 X射线线谱测量方法206

4.3辐射温度诊断235

4.3.1黑体辐射和辐射温度235

4.3.2辐射能流和谱积分亮温诊断技术237

4.3.3色温诊断技术245

4.3.4通过热动平衡系统离子温度诊断辐射温度247

4.4辐射不透明度诊断248

4.4.1辐射不透明度249

4.4.2几种典型的辐射不透明度理论模型250

4.4.3辐射不透明度测量253

参考文献264

第5章ICF实验精密成像技术270

5.1引言270

5.2 X射线针孔成像技术270

5.2.1针孔成像技术原理270

5.2.2 X射线针孔成像涉及的一些技术273

5.3 X射线编码成像技术275

5.3.1引言275

5.3.2波带片编码成像基本原理276

5.3.3波带片编码成像的数学表述278

5.3.4波带片编码成像的数值重建279

5.3.5其他的编码成像技术及其简单对比280

5.4反射式X射线成像系统281

5.4.1引言281

5.4.2反射式成像原理与结构282

5.4.3反射式系统空间分辨影响因素分析287

5.4.4掠射反射系统在ICF中的应用288

5.5基于衍射光学元件的X射线成像技术290

5.5.1引言290

5.5.2 X射线衍射成像原理291

5.5.3衍射元件制作与空间分辨296

5.5.4 X射线衍射成像在ICF中的应用296

5.6 X射线背光照相技术297

5.6.1 X射线背光照相原理298

5.6.2 X射线背光源300

5.6.3成像与图像记录302

5.6.4背光成像在ICF中的应用302

5.7聚变中子成像技术309

5.7.1引言309

5.7.2中子半影编码成像技术310

5.7.3编码孔设计与加工314

5.7.4成像系统瞄准技术315

5.7.5中子记录介质319

5.8高能质子透视成像技术323

5.8.1引言323

5.8.2质子照相原理323

5.8.3质子源的产生及特性326

5.8.4质子照相中的图像记录330

5.8.5质子照相中的图像分析330

5.8.6质子照相应用实例331

参考文献333

第6章 惯性约束聚变诊断中常用的探测器件和测量仪器339

6.1 ps和sub-ns时间响应闪烁体光电探测器339

6.1.1闪烁体339

6.1.2真空型光电器件346

6.1.3闪烁体光电探测器时间响应348

6.2 Si PIN电流型探测器349

6.2.1 Si PIN探测器结构和工作原理349

6.2.2 Si PIN探测器对辐射和粒子的响应350

6.2.3 Si PIN探测器时间响应353

6.2.4 Si PIN探测器输出线性动态范围358

6.3光电导探测器359

6.3.1引言359

6.3.2对辐射的灵敏度360

6.3.3 GaAs和InP ： Fe探测器的时间响应361

6.3.4 GaAs和InP ： Fe探测器中子辐照改性364

6.3.5金刚石光电导探测器366

6.4电荷耦合器件372

6.4.1 CCD的结构和工作原理372

6.4.2 CCD的性能373

6.5 CR-39固态径迹探测器375

6.5.1 CR -39固态径迹探测器工作原理375

6.5.2 CR - 39固态径迹探测器腐蚀径迹特征参数376

6.5.3 CR - 39固态径迹探测器带电粒子径迹辨别377

6.5.4 CR - 39固态径迹探测器中的噪声、本底和减小措施378

6.5.5 CR - 39固态径迹探测器在ICF中的应用379

6.6 X射线分幅相机380

6.6.1 MCP分幅相机的结构与工作原理380

6.6.2 MCP分幅相机的主要性能383

6.7条纹相机385

6.7.1条纹相机的结构和工作原理386

6.7.2光阴极谱灵敏度386

6.7.3时间分辨率和影响因素387

6.7.4线性输出动态范围390

6.7.5空间分辨390

6.7.6触发时间晃动390

6.8 X射线分幅相机和条纹相机在惯性约束聚变等诊断中的应用392

6.8.1 X射线分幅相机的应用392

6.8.2条纹相机在激光—等离子体相互作用和惯性约束聚变中的应用392

参考文献397