分子离子和离子团簇在稠密等离子体中能量损失和库仑爆炸的理论研究

摘要

本文主要研究快速分子离子和离子团簇与稠密等离子体的相互作用机理,包括分子离子和离子团的能量损失和库仑爆炸过程.采用线性化的伏拉索夫-泊松理论,建立了一套描述分子离子和离子团簇与稠密等离子体相互作用的自洽理论模型,同时利用流体力学理论和线性化的伏拉索夫-泊松理论分别研究了激光场对分子离子和关联离子团簇在不同状态靶中的库仑爆炸和能量损失的影响.首先,本文研究了单个原子离子在稠密等离子体中的能量损失,推导了单个原子离子在等离子体中的感应电势的表达式,分别以质子和碳原子离子为例,得到由于入射离子的能量损失.基于单个原子离子与等离子体的相互作用过程的研究,本文进一步对双原子分子离子与等离子体的相互作用过程进行了研究.与单个原子离子相比,分子离子与等离子体的相互作用有很大的不同.接着本文将研究对象从小的双原子分子离子扩展到大的重离子团簇,并以C<,60>离子团簇为研究对象.在线性化的伏拉索夫-泊松理论框架下,分别采用球壳层模型和分子动力学模拟两种方法研究C<,60>与稠密等离子体的相互作用.在球壳层模型中发现,当入射离子的速度较大、等离子体温度较高或等离子体的密度很低的时候,分子离子的自能和能量损失增大,同时库仑爆炸进程加快.最后,本文分别采用流体力学模型和线性化的伏拉索夫-泊松模型研究了激光场对分子离子与等离子体相互作用过程的影响.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

第一章绪论

1.1分子离子和离子团簇与等离子体相互作用的研究背景

1.2分子离子和离子团簇与等离子体相互作用的研究进展

1.2.1原子离子的能量损失

1.2.2分子离子和离子团簇的能量损失和库仑爆炸

1.2.3辅助激光场对离子束与物质相互作用的影响

1.3研究目的及内容安排

第二章原子离子在稠密等离子体中的能量损失

2.1 Brandt-JKitagawa有效电荷理论

2.2原子离子在等离子体中的势

2.3原子离子在稠密等离子体中的阻止本领

2.4数值模拟结果与讨论

2.5小结

第三章双原子分子离子在稠密等离子体中的库仑爆炸和能量损失

3.1离子之间的动力学相互作用势

3.2分子离子的库仑爆炸

3.3分子离子的阻止本领

3.4小结

第四章C60团簇在稠密等离子体中的库仑爆炸和能量损失

4.1 C60团簇简介

4.2球壳层模型

4.2.1 C60离子团簇的自能

4.2.2 C60离子团簇的库仑爆炸

4.2.3 C60离子团簇的阻止本领

4.3分子动力学模拟

4.3.1非对称极化效应对C60离子团簇库仑爆炸的影响

4.3.2 C60离子团簇的阻止本领

4.4小结

第五章辅助激光场对离子束与物质相互作用的影响

5.1实验研究概况

5.2激光场对分子离子与固态靶相互作用的影响

5.2.1相互作用势

5.2.2库仑爆炸

5.2.3阻止本领

5.3激光场对关联离子与等离子体相互作用的影响

5.3.1相互作用势

5.3.2库仑爆炸

5.3.3阻止本领

5.4小结

第六章总结与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

创新点摘要

致 谢

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