激光等离子体中相干Thomson散射的实验研究讲解

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激光相干性的研究及实验测量

胸痛的临床意义胸痛(chest pain)指原发于胸部或由躯体其他部位放射到胸部的疼痛。

其原因多样，程度不一，且不一定与疾病的部位和严重程度相一致。

以急性胸痛、胸部不适为主诉来医院急诊的患者十分常见。

虽然没有准确的统计资料，但在我国大中城市的三级甲等医院急诊科，估计这类患者约占5-10%。

胸痛作为多种疾病的首发症状，其中隐匿着一些致命性疾病, 除最常见的急性冠脉综合征（ACS）外，还有近几年被逐步重视的急性肺栓塞（PE）、主动脉夹层等，它们都具有发病急，病情变化快，死亡率高的特点；而早期快速诊断，及时治疗，可以显著改善预后。

虽然这些疾病仅占胸痛病人的1/4左右，但由于医务人员受专业知识和检测手段的限制不能将其迅速准确甄别，使得一些具有严重疾病的胸痛患者混于一般病人，延误了救治时间，甚至造成严重后果。

因此，及时正确地识别和诊治各种胸痛有着非常重要的临床意义。

由于解剖、生理和心理因素的相互影响，牵扯痛、应激反应及心理暗示等机制的作用，使得许多严重疾病被误以为普通疾病，而相反情况也时有发生。

有些可能发生猝死的疾病如ACS、主动脉夹层、肺动脉主干栓塞等与某些非致命性疾病如食管疾病、肺部疾病甚至出疹前的带状疱疹等，同样可有胸痛或胸背部不适。

胸痛的病因鉴别至少包括以下常见疾病：1、胸壁病变：皮肤及皮下组织急性炎症；带状疱疹；肋间神经炎；肋间神经肿瘤；流行性胸痛；肋软骨炎。

2、胸腔脏器病变：心绞痛，包括稳定性和不稳定性；急性心肌梗死；主动脉夹层；急性心包炎；心脏神经官能症；急性胸膜炎；自发性气胸；急性肺栓塞；纵隔肿瘤；食管疾患，包括急性食管炎、食管周围炎、食管癌等。

3、腹部脏器疾病：膈下脓肿、细菌性肝脓肿、肝癌、肝淤血、胆石症等可有右下胸疼痛，常向右肩放射；急性胰腺炎、脾梗死时可伴左下胸痛，常向左肩放射。

由此可见，胸痛作为多种疾病患者共有的主诉，从颈、胸部到腹部，从皮肤、肌肉、骨骼到神经，从胸廓、肺直至纵隔内脏器，无论炎症、肿瘤、畸形或血管病变，由于牵扯痛或病变侵袭都可以出现酷似心绞痛的症状。

紧聚焦激光脉冲下的非线性Thomson背向散射

紧聚焦激光脉冲下的非线性Thomson背向散射紧聚焦激光脉冲下的非线性Thomson背向散射激光技术在现代科学与工程领域中发挥着日益重要的作用。

其中，焦距小于光波长的激光脉冲在激光等离子体物理中具有特殊的非线性电子动力学效应。

本文将聚焦于非线性Thomson背向散射现象，并探讨其在激光等离子体物理研究中的潜在应用。

Thomson散射是指电荷粒子受到电磁波作用后的散射现象。

当被散射的粒子的能量远小于电磁波的能量时，可以近似地将电磁波当做平面波来处理。

此时，电磁波的散射过程可以通过散射截面、散射角度等参数来描述。

然而，在紧聚焦激光脉冲下，激光场的空间变化和时间变化变得非常重要，从而引入了非线性效应。

在过去的研究中，人们发现紧聚焦激光脉冲可以产生高强度的电磁场，从而导致非线性电子动力学效应的出现。

这些效应主要包括脉冲光场下的激光加热、电子涡旋、电子脉冲发射等。

而其中最引人关注的非线性效应之一就是非线性Thomson背向散射。

非线性Thomson背向散射是指当激光脉冲与高能电子束相互作用时，电子束会在背向方向上散射较高能量的电子。

这是由于激光场的强度导致了电子束中超过普通Thomson散射临界条件的粒子被散射，在逆向方向上，它们可以达到更高的散射能量。

非线性Thomson背向散射的研究具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

首先，通过实验观测和模拟研究非线性Thomson背向散射，可以深入了解紧聚焦激光场中的非线性光电子相互作用过程，揭示其中的基本物理机制。

其次，非线性Thomson背向散射可用于产生高能量的光子束。

相对于常规Thomson散射，非线性Thomson背向散射可以显著提高电子的散射能量，从而产生更高能量的背向散射光子。

在应用方面，非线性Thomson背向散射可用于激光等离子体物理研究中的电子加速和瞬态等离子体诊断等领域。

通过利用非线性Thomson背向散射产生的高能量光子束，可以实现对物质内部结构的非侵入性探测，并获得更高分辨率的图像。

100 TW激光与等离子体相互作用中质子背向发射的能谱测量

&=’ &%’ 着靶背法向发射张角在 A 左右 " 如图 D 所示 ! 采用 ? 和I 测量质子能谱 ! 9 M ( + * 4 + 0 离子谱仪 A L = NA
! " $ =! 7 * 2 )+ , 3 2 4 ) / , + ’ 5 42 0 O. / + , " 3 ) # # 图 =! 激光焦斑和曲线
’ (( @( ?( A( * 质子成像’ * + 快点火, 和治疗癌症’ 等方面有很广泛的应用前景 % 最近 +& 量高等特点 ! 在粒子加速 ’ ’ B( 这使得超短超强激光与等 5 M F N $ J O J O 等人用 ( )! CP( )! C 的双层微型靶首次得到了 : J # 的准单能质子! ’( 离子体作用得到的质子作为离子源变得可行 $ 能量为十几 : Q& 3& 8 F J =* 等人用空心金锥靶得到发散角小 * J # ’ E( 的高能质子 $ 此时质子截止能量最大# 成线性关系$ :& R < % D S 等人的实验得出预脉冲与最佳靶厚 " 7& 1 G T O I J > ’( 它的电子面密度 " 等于靶 $ U" 等人假设激光没有预脉冲时用多维的 . , 8 模拟得出产生的最大能量质子的靶 ! L 的厚度乘上靶的密度 # 与激光的功率密度的开方成正比 % 他们改变靶和激光参数得到不同能量质子和角分布 ! ! )( 的实验基础上 ! 采用更高能量的激光与薄靶进行相互作对产生的质子束进行不断优化 % 我们在周伟民等人 ’

激光等离子体相互作用产生X射线

激光等离子体相互作用产生X射线X射线是核外电子产生的短波电磁辐射，波长范围一般在0.001nm 到1nm或者更长一点。

比0.1nm短的叫硬X射线，长的叫软X射线。

X射线源在许多研究方面是非常重要的，在包括X射线显微镜和光谱学、全息技术和纳米技术、生物成像和探测超快过程等工业和医疗方面的应用尤其如此。

现在同步辐射光源是最强烈的X射线源。

在同步辐射光源中，辐射的产生是由于一个由弯曲磁铁，磁性波或磁性震荡产生了相对论电子散射[1]。

在同步辐射光源中，辐射的产生是由于一个由弯曲磁铁，磁性波或磁性震荡产生了相对论电子散射。

这些源是宽带相干和长脉冲。

我们也可以利用高能激光脉冲去Thomson散射这些被传统方式加速的电子[2-5]。

另一方面，需要有超高亮度，连贯和短脉冲（飞秒或更短）的X 射线源来研究瞬态过程。

在加速器的家族中，几个大的自由电子激光器在未来10年内取得里程碑式的进展，并提供最亮的X射线源。

相对论性激光等离子体提供了一个飞秒级X射线产生的潜在补充渠道。

甚至在紧凑的项目中，x射线波长桌面自由电子（TT-XFEL）也存在[6]。

然而，人们必须显著提高被激光加速电子束的品质以使TT-XFEL成为现实。

本世纪起，相对论超强超短激光入射等离子体可产生X射线已经被广泛证实。

当一束短的相对论下的强激光脉冲在稀薄等离子体中传播。

其有质动力可以排开电子，形成电子空泡（Bubble）。

通过波破或其他注入方式，一些等离子体电子可以被限制并且被腔中的纵向场加速，这就是所谓的空泡电子加速模式。

由于它的固定的三维空间结构，该气泡具有横向场。

加速的相对论下的电子这些场中做横向的振动并且发射出短波射线（可到X 射线量级）。

另外一种方法是激光作用于固体靶产生的相对论高次谐波。

激光可以瞬间将固体物质转换成等离子体，激光与固体的相互作用是高度非线性的，导致谐波产生。

在高密度等离子体的表面，人们可以区别产生谐波的两个主要的不同机理。

当激光强度呈弱相对论性2182210/I W m cm λμ<时，谐波是由于所谓的相干弱辐射（CWE ）产生的。

物理实验技术中的光学相干实验方法与技巧

物理实验技术中的光学相干实验方法与技巧光学作为一门古老而又重要的科学，已经为人类的生活和科技发展做出了巨大贡献。

而光学相干实验作为光学研究的一种基础实验方法，具有重要的意义和广泛的应用。

本文将介绍一些光学相干实验的方法与技巧。

光学相干实验的基本原理是利用光波的相干性质，通过干涉与衍射的现象来研究光的特性和性质。

在进行光学相干实验前，我们首先需要准备一些实验器材，如激光器、偏振器、光阑等。

值得注意的是，由于光学相干实验对实验环境的要求较高，因此在实验前需选择一个较为稳定的实验室环境。

在进行光学相干实验时，我们经常会用到一种重要的实验方法，即自发光法。

这种方法通过调整实验条件，使得光源自己发出相干光，从而减少实验过程中可能存在的干扰因素。

例如，在利用干涉仪进行光学相干实验中，我们可以将光源置于一个黑暗的容器中，通过适当的调整，使得光源只发出特定波长的相干光。

这样一来，我们就可以在实验中更准确地研究光波的相干性质。

在进行光学相干实验时，我们还需要注意一些实验技巧。

首先，要避免实验过程中的光波损耗。

光学相干实验中，往往需要将光波引入到某个光学元件中，因此光波的损耗会直接影响实验结果的准确性。

为了避免这一问题，我们可以采用低损耗的光纤或反射镜等器材，减小光波的传输损耗。

其次，要合理选择光学元件的位置和角度。

实验中，各个光学元件的位置和角度的微小变化都可能对实验结果产生影响。

因此，在进行光学相干实验时，我们需要通过仔细调整光学元件的位置和角度，使得光波可以准确地通过或反射。

这样一来，我们就能够获得更准确的实验结果。

最后，要注意实验环境的干扰因素。

光学相干实验对实验环境的要求较高，因此我们在进行实验前要尽量避免一些可能引起实验干扰的因素。

例如，我们可以将实验器材放置在一个稳定的平台上，避免来自地震或其他振动的干扰；另外，我们还可以在实验室中设置一些吸收和隔离装置，减小外界光线的影响。

总结来说，在物理实验技术中的光学相干实验方法与技巧方面，我们需要注意实验器材的准备、实验方法的选择以及实验技巧的掌握。

激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

·惯性约束聚变物理与技术·激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展*李志超1，赵　航1，龚　韬1，李　欣2，杨　冬1，蒋小华1，郑　坚3，刘永刚1，刘耀远3，陈朝鑫1，李三伟1，李　琦1，潘凯强1，郭　亮1，理玉龙1，徐　涛1，彭晓世1，吴畅书2，张桦森2，郝　亮2，蓝　可2，陈耀桦2，郑春阳2，古培俊2，王　峰1，蔡洪波2，郑无敌2，邹士阳2，杨家敏1，江少恩1，张保汉1，朱少平2，丁永坤2（1. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳 621900； 2. 北京应用物理与计算数学研究所，北京 100088；3. 中国科学技术大学工程与应用物理系，合肥 230026）摘要：当前，激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下，实验与模拟的偏离逐渐增大，一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。

光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点，使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。

中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。

近年来，四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III 原型和100 kJ 激光装置上相继建立，部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识，还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响，促进了实验技术的精密化发展。

在未来，还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术，面向点火黑腔条件，大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度，开展新物理机制的探索和研究，在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。

关键词：激光惯性约束聚变；光学汤姆逊散射；等离子体状态参数；激光等离子体不稳定性中图分类号： O571.44; O534+.2; O437 文献标志码： A doi : 10.11884/HPLPB202032.200130Recent research progress of optical Thomson scattering inlaser-driven inertial confinement fusionLi Zhichao 1， Zhao Hang 1， Gong Tao 1， Li Xin 2， Yang Dong 1， Jiang Xiaohua 1， Zheng Jian 3， Liu Yonggang 1， Liu Yaoyuan 3， Chen Chaoxin 1， Li Sanwei 1， Li Qi 1， Pan Kaiqiang 1， Guo Liang 1， Li Yulong 1， Xu Tao 1， Peng Xiaoshi 1， Wu Changshu 2， Zhang Huasen 2， Hao Liang 2， Lan Ke 2， Chen Yaohua 2， Zheng Chunyang 2，Gu Peijun 2， Wang Feng 1， Cai Hongbo 2， Zheng Wudi 2， Zou Shiyang 2， Yang Jiamin 1，Jiang Shaoen 1， Zhang Baohan 1， Zhu Shaoping 2， Ding Yongkun 2（1. Research Center of Laser Fusion , CAEP , Mianyang 621900, China ;2. Institute of Applied Physics and Computational Mathematics , Beijing 100088, China ;3. Department of Engineering and Applied Physics , University of Science and Technology of China , Hefei 230026, China ）Abstract ： Currently, laboratory created energy density of laser-driven inertial confinement fusion (ICF) is extremely close to that for ignition, while the divergence between experiment and simulation is increasing. One of the key issues is the lack of advanced knowledge of laser-hohlraum coupling process, which has shown the complexity of hohlraum environment. Optical Thomson scattering (OTS) becomes the standard technique for diagnosing the ICF hohlraum plasma parameters, due to its capability of providing unperturbed, local and precise measurement. Thedevelopment of OTS in China is closely related with the Shenguang series laser facilities, on which most of the ICF* 收稿日期：2020-05-17；修订日期：2020-07-12基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFA0403300）；科学挑战专题项目（TZ2016005）；国家自然科学基金项目（11975215，11905204，11875241，11705180）作者简介：李志超（1982—），男，博士，副研究员，从事黑腔物理及激光等离子体相互作用研究；**************。

康普顿散射实验(pdf文档)1

长。但是，康普顿却在 X 射线与物质散射的实验里发现，在被散射的 X 射线中，除了与入射 X 射线具有相同波长的成分外，还有波长增长的部分出现，且增长的数量随散射角θ的不同而有所不同，这是经典电磁理论无法解释的，因而被称为康普顿效应。
图1
康普顿散射原理示意图
康普顿把观察到的现象理解为光子与自由电子碰撞的结果。如图 7 所示，他假定 X
Arthur Holly Compton (1897-1977)
1927 年获诺贝尔物理学奖得主
光谱曲线和康普顿本人在 1923 年最早发表的石墨散射曲线一起，一直被人们作为说明康普顿效应的经典插图
被广为引用，由此，康普顿效应又被广泛称为康普顿-
吴有训效应。
康普顿散射效应是光与物质相互作用的三种效应之
康普顿散射实验原理
关键词：γ光子康普顿散射微分截面
正文：
1922 年，美国物理学家康普顿(A. H. Compton)在研究石墨中的电子对 X 射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大，这种现象无法用经典电磁理
论解释，被称为康普顿散射或者康普顿效应。根据爱因
斯坦的光量子学说，光子和电子、质子这样的实物粒子
dσ c dΩ
=
1 2
rc2
⎜⎛ ⎝
hν ′ hν
⎟⎞ 2 ⎠
⎜⎛ ⎝
hν hν ′
+
hν ′ hν
−
sin
2
θ
⎟⎞ ⎠
(4)
把前面的能量公式(7-6-2)代入，康普顿散射微分截面可以改写为
dσc dΩ
=
1 2
rc2
⎪⎧ ⎨ ⎪⎩ ⎡⎣1 + γ
1

HL-2A激光汤姆逊散射试验方案

CNIC-01729SWIP-0174HL-2A激光汤姆逊散射实验方案PLAN FOR THOMSON SCATTERING EXPERIMENTON THE HL-2A TOKAMAK(In Chinese)中国核情报中心China Nuclear Information Centre32CNIC-01729SWIP-0174HL-2A激光汤姆逊散射实验方案黄渊施佩兰冯洁（核工业西南物理研究院，成都，610041）摘要简要描述了激光汤姆逊散射测量等离子体电子温度的基本原理，较详细阐述了用于HL-2A装置等离子体电子温度时空分布测量的汤姆逊散射系统（TLSS）的设计构思和发展规划。

关键词：激光汤姆逊散射 Nd激光器滤光片分光器硅雪崩二极管33Plan for Thomson Scattering Experimenton the HL-2A Tokamak(In Chinese)HUANG Yuan SHI Peilan FENG Jie(Southwestern Institute of Physics, Chengdu, 610041)ABSTRACTThe Thomson scattering method to measure plasma electron temperature is simply described. The arrangement and development plan of Thomson scattering system on HL-2A Tokamak are presented.Key words: Plan for Thomson scattering, Nd laser, Filter optical splitter, Si-APD3435前言自由电子在电磁波辐射场的作用下做受迫振动，从而发射出次级电磁辐射，形成散射波的现象，称为汤姆逊散射。

运动电子的散射辐射产生多普勒频移，其散射频谱取决于散射矢量K 方向上的速度分布即v K ⋅=∆ω，其散射截面非常小，为2252e S cm 1065.638−×=π=r σ（其中53e 02e 1082.24−×=π=cm e r εÅ，为电子经典半径），在典型的磁约束等离子体的汤姆逊散射实验条件下，一个待测体积内的电子散射总功率为013s 10P P −≈（入射激光功率）。

HT-7激光汤姆逊散射诊断

汤姆逊散射诊断原理简介
等离子体中的电子在强激光的作用下，产生次级辐射形成散射波，若不考虑相对论效应，其功率谱的形状因子为：
2 2 0 c me 1 S ( ) 1 exp 2 2 kT 2 4 sin ( e ) 1 80 sin kTe 2 2 2 me
60
50
40
30
20
10
0 750 770 790 810 830 850 870 890 910 930 950 970 990 1010 1030 1050
校准系统
Optical Path Alignment (He-Ne and Laser) Energy Calib. (Energy Meter) Spatial position Calib. (movable target) Sensitivity of 5 Channel spectrum (Tungsten Lamp) Rayleigh scattering Calib. For density measurement.
½)
VOP Range Specs. (V)
C3095 6E
C
3
25
100
0.5
10
2
20
275-425
Pre-Amplifier for Si-APD detector
干涉滤光片分光谱仪
散射信号经分光后分为五道。测量点的空间分辨率1.8cm。
100
90
80
70
系列1 系列2 系列3 系列4 系列5 系列6
80389
80390 80300.7 109.4 107.2 105
1.8
1.8 1.9 1.8 1.8

激光等离子体中Thomson散射光谱的拟合

量 ; Epr 为探针束光场 ; r0 = e2Πme c2 即经典的电子半径 ;ω, k 分别为被测扰动量的频率和波矢 :
ks = kpr + k ,ωs = (ωpr ±ω) + k ·Ui , (3) 其中 Ui 为离子流速. 动力学形状因子 S ( k ,ω; x) 的
计算已经考虑了等离子体不均匀性. 程序中假定局
Δω ≡ωb - ωr ≈ 2 k
Z Te Mi
1
1 + α- 2
,
(5a)
δλ = - λpr UiΠc ,
(5b)
Ib Ir
≡R
=
kcs + k ( Ue - Ui ) kcs - k ( Ue - Ui )
,
(6a)
Ue
= Ui
+
R R
+
1 1
cs
,
(6b)
其中 cs 为离子声速 , Mi 为离子质量. 通过光谱精确
3121 收集立体角的影响
实验中 ,散射光的收集一般如图 1 所示. 散射体积通常很小 ,可视为一个点 ,记之为原点 ; 收光系统的光轴定义为 Z 轴. 散射光谱的计算一般只考虑沿光轴方向 (散射角记为θs0 ) 的散射光. 实际记录的光谱是散射角处于收集立体角内所有散射光的叠加 , 因此真实的散射角不是一个常数. 由 (5) 式 ,散射角影响光谱的峰位但不影响光谱的整体移动 ,因此有限收集立体角将展宽散射光谱并改变光谱的峰峰距 ,定义有效波矢
其中 Z 是有效电荷数 , Vosc 是电子在光场中的振荡
速度 , Vth是电子热速度. 实验中等离子体温度 Te 在
keV 量级 ,即使对于高 Z 的 Au 等离子体 ,上面的判

生物光子学中光的相干与散射现象分析

生物光子学中光的相干与散射现象分析生物光子学是研究光与生物体相互作用的学科，它涉及到生物体的光吸收、散射、干涉等现象。

其中，光的相干与散射现象是生物光子学中重要的研究内容之一。

一、光的相干现象光的相干是指光波的起伏或震荡在时间上呈规律性的变化。

在生物光子学中，光的相干性对于解释生物体光学成像、光传输、光谱分析等方面具有重要意义。

在生物体光学成像中，光的相干性可以提供清晰的图像，使得显微镜、光学相干断层扫描等成像技术成为可能。

当光源发出的光波相干性很好时，可以获得高质量的图像，并能够观察到细微的结构变化。

相反，如果光波相干性较差，图像可能会模糊不清，丧失细节。

光的相干性还对光传输和光谱分析有着重要影响。

光在生物组织中传播时，其相干性的改变会影响光的传输性质，如散射、吸收等。

基于相干性的光传输理论可以帮助我们理解光的传播规律，并应用于生物体中的光学治疗和光谱分析中。

二、光的散射现象光的散射是指光波在遇到介质中的微观结构或粒子时发生方向偏离的现象。

在生物光子学中，光的散射现象是一个重要的研究内容，它在生物体内起着关键的作用。

生物体中的细胞和组织结构导致了光的多重散射现象。

当光束穿过组织时，由于组织中的胶原纤维、细胞核等散射因子的存在，光的传播会发生改变。

这种多重散射使得从组织中获得高质量的光信号变得困难，丧失了光的空间相干性。

因此，在生物光子学中，如何克服多重散射的影响，提高成像分辨率成为了一个重要的挑战。

近年来，许多研究通过发展新的成像技术来解决多重散射问题。

例如，光学相干断层扫描技术能够通过探测光的相位信息来恢复组织的深部结构，从而克服了多重散射带来的影响。

此外，利用特殊的光学探测器和信号处理算法也能够有效降低散射引起的信噪比下降。

总结：生物光子学中的光的相干与散射现象对于生物体的光学成像、光传输和光谱分析具有重要意义。

通过研究光的相干性，我们可以获得清晰的图像，观察到细微结构的变化；而光的散射现象则要求我们克服多重散射的影响，提高成像分辨率。

激光电离共振发射和散射光谱法在过程气体成分和浓度检测中的组合应用研究

激光电离共振发射和散射光谱法在过程气体成分和浓度检测中的组合应用研究随着工业化进程的加速以及环境污染问题的日益严重，对过程气体成分和浓度进行实时准确监测的需求也越来越迫切。

传统的气体分析技术存在着操作复杂、响应速度慢、灵敏度低等问题。

而激光电离共振发射和散射光谱法作为一种新型的气体分析技术，通过发射和散射光谱的测量来获取气体成分和浓度的信息，因其具有高灵敏度、快速响应、实时监测等优点，逐渐受到关注。

激光电离共振发射和散射光谱法（LIBS）是一种将激光脉冲照射到样品表面，利用样品表面物质被激光电离和激发的过程产生的特征谱线进行成分分析的方法。

该技术通过激光脉冲的作用，使样品中的原子或离子发生电离，产生特征谱线，通过谱线的测量来确定气体中成分和浓度。

这种方法不仅适用于分析固体和液体样品，还可以用于气体样品的分析。

而散射光谱法是一种通过测量散射光的频谱来分析样品的方法。

在散射光谱法中，激光束照射到样品上，样品中的分子或离子与光子发生相互作用，散射出来的光子包含了样品的信息。

通过测量散射光的频谱，我们可以获得样品中不同分子的特征信息，从而确定气体中的成分和浓度。

激光电离共振发射和散射光谱法的组合应用可以充分利用两种方法的优点。

一方面，激光电离共振发射光谱法可以提供精确的成分信息，尤其在低浓度气体分析中具有很高的灵敏度。

另一方面，散射光谱法可以通过测量不同散射光的频谱来确定气体的浓度，具有快速响应的特点。

因此，将这两种技术进行组合应用，可以在成分分析和浓度检测中取得更好的效果。

在过程气体成分和浓度检测中的组合应用研究中，需要解决以下几个关键问题。

首先是激光电离共振发射和散射光谱的激光源选择和系统设计。

不同激光源的光强、波长和脉冲宽度等参数对测量结果有着重要影响。

因此，需要根据不同气体的特点和检测要求选择合适的激光源，并设计出稳定可靠的系统。

其次是信号处理和数据分析方法的研究。

激光电离共振发射和散射光谱法产生的信号包含丰富的信息，需要通过合适的信号处理和数据分析方法进行提取和分析。

光的双散射实验原理

光的双散射实验原理
《光的双散射实验原理》
光的双散射实验原理，又称光子间相互作用实验，是一种重要的实验方法，被广泛应用于光学、光子学和量子光学等领域。

它的原理基于光的波粒二象性，揭示了光在粒子水平上的行为。

光的双散射实验是通过使用一个光子来与介质中的原子、离子或分子发生一系列的散射事件，来研究光的行为。

在实验中，光子首先被一个散射介质散射一次，然后再被另一个散射介质进一步散射。

在第一次散射过程中，光子与介质中的原子、离子或分子作用，被散射到不同的方向。

这个过程可以看作是光子与介质中某一粒子发生相互作用，从而改变了光子的传播方向和能量。

第二次散射过程中，光子继续被散射，进一步改变传播方向和能量。

两次散射之间的相对几何关系以及光子的行为将对实验结果产生影响。

通过对光的双散射实验的测量和分析，可以获得关于光子之间相互作用和介质性质的信息。

同时，由于散射介质的可控性，实验可以通过改变介质的性质来研究光与不同介质之间的相互作用。

这为研究光的散射、光的传播以及光与物质相互作用等方面提供了重要的实验手段。

光的双散射实验原理的应用非常广泛。

光子间相互作用实验不仅可以用来研究光的基本行为和物质的特性，还可以用于制备光子纠缠态、研究光子与量子体系的相互作用等。

此外，该实验方法还可以用于构建基于光的新型器件和技术，如量子计算和量子通信等领域的研究与应用。

总之，《光的双散射实验原理》揭示了光在粒子水平上的行为，通过测量和分析光的双散射实验可以获得关于光子之间相互作用和介质性质的重要信息。

这一实验原理的应用对于光学、光子学和量子光学领域的研究和技术发展具有重要意义。

激光等离子体中Thomson散射光谱的拟合

关键词 : Thomson 散射 , 激光等离子体 , 电子相对漂移 PACC : 5270K, 5250J
11 引言
激光等离子体相互作用[1] 是惯性约束聚变 ( ICF) 研究中的一个重要领域. 等离子体参数 ,如密度、电子和离子的温度与速度及它们的分布和演化 , 对激光在等离子体中的传播、吸收以及各种参量不稳定性的发展都有重要影响. 作为一种重要的等离子体诊断方法 ,Thomson 散射[2] 诊断具有时空分辨精度高的优点 ,经过多年发展 ,已经成为精确测量激光等离子体参数的基本工具[3 ,4] ,并为激光聚变模拟程序的校核提供了重要依据[3] .
1期
王哲斌等 :激光等离子体中 Thomson 散射光谱的拟合
213
图 1 有限收集立体角内 Thomson 散射波矢关系示意图
2πθmΠ2
2πθmΠ2
∫∫ /∫∫ k 3 ≡ ks sinθdθdφ
si nθdθdφ ,
00
00
其中θ,φ是散射光在球坐标系中的坐标. 它与 k0 ≡
k
3 s
(θm
域等离子体分布形式为 : 电子密度 dln neΠd x = - 1Π
L n ,电子温度 d TeΠd x = 1ΠL T 和流速 d UeΠd x = d UiΠ
d x = 1ΠLU . Thomson 散射光谱通过动力学形状因子
与散射参数α关联 :
α
≡
1 kλD
=
λpr 4πsin (θsΠ2)
图 3 α对拟合谱峰距Δλ的影响 (各数据线中从左到右各点的电子温度分别为 600eV , 400eV , 200eV. 拟合中其他参数设置同图 2 ;取等离子体均匀)

汤姆逊散射诊断原理简介

Get the temperature through lookup the table
For each Rijmeas a fixed temperature
Teij Te (Rij )
(
2 T
)ij
(
dTeij dRij
)
2
(
2 R
)ij
2 Rij
( Rij Ii
)2
2 i
(Rij I j
To CAMAC
Photodiode lens

chopper
lens
fiber
数据采集系统
Tungsten Lamp
+5v
时序
数据处理
查表法
分光仪中任意两道信号的理论比值R是电子温度Te的函数。寻找测量得到的该两道信号的比值R*与理论比值R最接近的值，得到对应的温度值就是测量的电子温度。
5道分光可得到10个测量的电子温度值，根据各道的权重，由加权平均得出所测空间点的温度。
收集透镜⇒光纤传输⇒干涉滤光片分光谱仪。
散射角探测器
数据采集系统
90
硅雪崩二极管，EG&G 30956E; 前置放大和中继放大器。
CAMAC 数据采集
数据处理测量位置(core plasma)
测量范围
查表（Lock up table）单点。（空间分辨测量shot by shot逐点，上半空间） Te, 200eV〜10keV.
VOP Range Specs.
(V)
275-425
Pre-Amplifier for Si-APD detector
干涉滤光片分光谱仪
散射信号经分光后分为五道。测量点的空间分辨率1.8cm。

迈克耳逊干涉仪测氦氖激光波长PPT学习教案

迈克耳逊干涉仪测氦氖激光波长
会计学
1
迈克耳逊干涉仪测氦氖激光波长
一.迈克耳逊干涉仪的背景
“科学史上最伟大的否定性实验”
迈克尔逊——莫雷实验
迈克尔逊于1852年生于德国，四岁随父移居美国。1880年到1882年间，迈克尔逊曾先后到柏林大学、海德堡大学、法兰西学院和巴黎工学院进行研究。在亥姆霍兹实验室，研制成著名的“迈克尔逊干涉仪”，并于1881年4月在波茨坦天体物理观象台的地下室里进行了以太漂移的第一次观测。
《大学物理实验》北京建筑工程学院基础部马黎君
第1页/共8页
迈克尔逊原本是想测出“以太风”的速度，然而他测到的零结果，几乎所有杰出的物理学家都在设法解释迈克尔逊——莫雷实验，它被认为是十九世纪末物理学晴朗的天空中出现的两朵“乌云”之一。
他不仅测量了光速，而且通过测量否定了“以太”介质的存在。到了相对论广为科学界接受的时候，迈克尔逊——莫雷实验被看成是“科学史上最伟大的否定性实验。”
k 1,2, 加强
2d （2k 1）
2
《大学物理实验》北京建筑工程学院础部马黎君
k 0，1,2, 减弱
第5页/共8页
MM12 1 G1 G2
2
M2 L 21 P
三. 条纹特点
1. 若M1、M2平行等倾条纹
2. 若M1、M'2有小夹角
当M1和M'2不平行，且光平行入射, 此时为等厚条纹
Lλ2
时间相干性
1. 微小位移测量 d N
2
A C
空间相干性
s
2. 测波长
2d
B
N
3. 测折射率
《大学物理实验》北京建筑工程学院基础部马黎君

汤姆孙散射：等离子体参数诊断的强大工具.

汤姆孙散射：等离子体参数诊断的强大工具汤姆孙散射：等离子体参数诊断的强大工具2009-2-12 11:40:29摘要:汤姆孙散射是低能光子与自由电子之间的弹性散射.因为汤姆孙散射光谱携带着等离子体涨落的信息，通过测量汤姆孙散射光谱可以高精度地测量等离子体的多种参数，如电子温度、电子密度、等离子体流速等等.经过多年的发展，汤姆孙散射已经成为等离子体物理研究中最重要的一种诊断工具.关键词:等离子体物理，汤姆孙散射，动力学形状因子，等离子体参数Thomson scattering: a powerful diagnostic tool of plasma physicsZHENG Jian YU Chang\|Xuan(Key Laboratory of Basic Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Department of Modern Physics, University of Science andTechnology of China，Hefei 230026, China)AbstractThomson scattering is the process in which a low\|energy photon scatters from a free electron. When a laser pulse propagates through a plasma, the spectrum of the scattered light due to the Thomson scattering is proportional to the power spectrum of the electron density fluctuations, i.e., dynamic form factor, from which various plasma parameters can be inferred, such as electron temperature and plasma flow velocity. After years of development, Thomson scattering has now become a powerful diagnostic tool of plasma physics.Keywordsplasma physics, Thomson scattering, dynamic form factor,plasma diagnostics1 引言精确测量等离子体的状态参数是深入研究等离子体物理过程的基本前提之一.对于高温高密度的等离子体，由于受到可接近性的限制，实验室常用的主动诊断手段（如探针）是无法接近需要探测的等离子体的.当然也有其他被动诊断方式可以提供众多等离子体参数的测量手段，如X射线能谱测量.相对被动诊断手段，汤姆孙散射作为一种主动诊断手段有其独特的一面：它可以高时空分辨地测量等离子体参数，且实验结果的解释相对简单，即散射光谱以比较直接的方式与等离子体参数有关.后者特别重要，因为有些诊断方法严重依赖于对实验数据的解释和处理，导致获得的等离子体参数的置信度较低.经过多年的发展，特别是由于激光技术以及高速高灵敏度探测器的进步，汤姆孙散射已经逐渐演化成为惯性约束聚变等离子体的标准诊断手段，成为精确研究等离子体行为的强大工具.2 汤姆孙散射的基本原理汤姆孙散射是低能光子（光子能量远远小于0.511MeV）与低能自由电子之间的弹性散射.该过程的经典物理图像是，在入射电磁波场中振荡的电子发射电磁波——散射电磁波.若电子有一运动速度v，散射电磁波的频率将不同于入射电磁波的频率，其差别为汤姆孙散射：等离子体参数诊断的强大工具2009-2-12 11:40:29这里k=ks-k0是散射波的波矢与入射电磁波的波矢之差，称为散射差矢.由这个简单的公式可以看到，散射电磁波携带了电子的运动信息，这就是汤姆孙散射可以用来诊断等离子体的基本原因.当然，当我们采用汤姆孙散射诊断等离子体时，我们测量到的散射光谱来自许多电子产生的散射电磁波的相干叠加.叠加的结果是，散射光谱与电子密度涨落功率谱成正比，ωdΩ=NeI0r2esin2θS(k,ω这里S(k,ω)就是所谓的动力学形状因子，它是电子密度涨落自相关函数的谱密度；I0是入射电磁波的功率密度；Ne是发生汤姆孙散射的电子数；re 是经典电子半径；θ是入射电磁波的极化方向与散射波矢之间的夹角.若电子彼此之间是完全无关的，那么散射光谱就是各个电子散射光谱的简单相加，此时散射光谱反映了电子在散射差矢方向上的速度分布.若等离子体中存在集体运动，电子之间不是彼此完全相互无关的，干涉效应会导致散射光谱在相应于等离子体集体运动模式的频率和波矢处出现尖锐的极大值.对于无磁化的等离子体，我们知道等离子体中的集体运动模式有两个：高频的电子等离子体波和低频的离子声波.这两种集体运动模式的色散关系为ω2epw=ω2pe(1+3k2λω2ia=11+k2λ这里ωpe是朗谬尔振荡频率，λDe是电子德拜长度，Te,i是电子/离子温度，Z是离子电荷数，mi是离子温度.经过适当的实验安排，以满足k2λ，那么我们就能够从散射光谱中获得电子密度ne以及电子密度与离化态乘积ZTe的信息.此外，散射光谱的宽度与集体运动模式的阻尼有关，而阻尼也取决于等离子体的状态参数，因此通过散射光谱的宽度，原则上也可以推断出等离子体的参数.例如，通过电子等离子体波的散射光谱的宽度，可以测量电子温度3 汤姆孙散射实验结果。

激光相干性的研究及实验测量

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载激光相干性的研究及实验测量地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容激光相干性的研究及实验测量摘要：激光相干技术起源于上个世纪。

激光具备了一些普通光源所不具有的特殊性质，如高方向性、高亮度性、高单色性、高相干性。

本文以激光的高相干性为研究对象，通过对激光基本性质的研究和激光相干性的基本性质、基本概念、以及激光相干性实验测量来展开讨论研究的。

通常我们可以将激光进行扩束，然后将其应用到迈克尔干涉仪上从而来达到观测干涉条纹从而对激光的相干性进行实验研究。

关键词：激光；相干性；扩束：迈克尔干涉仪目录TOC \o "1-3" \h \u HYPERLINK \l _Toc1252 1 引言 PAGEREF _Toc1252 1HYPERLINK \l _Toc833 1.1 激光相干性研究目的和意义 PAGEREF _Toc833 1HYPERLINK \l _Toc19949 1.2 激光相干性研究的现状 PAGEREF _Toc19949 1HYPERLINK \l _Toc3348 2 激光基本原理 PAGEREF _Toc33481HYPERLINK \l _Toc24778 2.1 激光产生的基理 PAGEREF_Toc24778 1HYPERLINK \l _Toc9748 2.2 激光产生的条件 PAGEREF _Toc97483HYPERLINK \l _Toc31012 2.3 激光产生的原理 PAGEREF_Toc31012 4HYPERLINK \l _Toc10908 3 激光相干性的描述 PAGEREF_Toc10908 4HYPERLINK \l _Toc7154 3.1 激光时间相干性 PAGEREF _Toc71544HYPERLINK \l _Toc26017 3.2 激光空间相干性 PAGEREF_Toc26017 5HYPERLINK \l _Toc25260 3.3 激光的相干光强 PAGEREF_Toc25260 5HYPERLINK \l _Toc950 4 激光相干性的实验研究 PAGEREF_Toc950 6HYPERLINK \l _Toc9415 4.1 迈克尔逊干涉仪 PAGEREF _Toc94156HYPERLINK \l _Toc3833 4.2 使用扩束玻璃做激光相干性实验PAGEREF _Toc3833 7HYPERLINK \l _Toc6752 4.3 其它仪器的激光相干性实验 PAGEREF _Toc6752 8HYPERLINK \l _Toc17321 5 小结 PAGEREF _Toc17321 8 HYPERLINK \l _Toc10501 参考文献： PAGEREF _Toc10501 9 HYPERLINK \l _Toc19000 致谢： PAGEREF _Toc19000 91 引言1.1 激光相干性研究目的和意义激光具有一些普通光源所不具备的性质，比如高方向性、高亮度性、高单色性，高相干性等等，其实可以将激光的这种特性简单的概括为激光是一种高度简并的光子。

康普顿散射实验介绍

• (2)波长的改变量Δλ=λ-λ0随散射角φ(散射方向和入射方向之间的夹角)的增大而增加.
• (3)对于不同元素的散射物质，在同一散射角下，波长的改变量Δλ相同。波长为λ的散射光强度随散射物原子序数的增加而减小。
• X射线的散射是单个电子和单个光子发生弹性碰撞的结果。碰撞前后动量和能量守恒
• 实验测得散射光波长与散射角θ 的关系：
图3a表示入射X射线强度与波长的关系。图 3b，图3c，图3d表示在散射角θ不同时X射线的强度分布。此时得两峰值，其一在入射X 射线波长处。新的峰对应的波长即康普顿理论所预言的散射X 射线波长。测量结果证明康普顿的公式是正确的。
实验结果：
• (1)散射光中除了和原波长λ0相同的谱线外还有λ>λ0的谱线。
康普顿散射(Compton scattering)
定义：短波电磁辐射(如X射线，伽玛射线)射入物质而被散射后，除了出现与入射波同样波长的散射外，还出现波长向长波方向移
动的散射现象。
• 1923年，美国物理学家康普顿在研究x射线通过实物物质发生散射的实验时，发现了一个新的现象，即散射光中除了有原波长l0的x光外，还产生了波长l>l0 的x光，其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应 (compton effect)。用经典电磁理论来解释康普顿效应遇到了困难。康普顿借助于爱因斯坦的

实验装置
• 以电子质量代入(4)，可得电子的康普顿波长为 λc=2.42631×10-2Å ，所以波长改变是一极小的量。上面的公式也可应用于其他带电粒子与光子的碰撞，此时M0代表粒子质量。如质子的康普顿波长为1.32141×10-5Å 。
• 康普顿的最初实验是观察 X射线经过石墨的散射。因为X射线的波长是Å 量级的，散射后波长的改变才是有意义的。X光子能量大，而石墨中价电子受到的束缚弱，可以近似认为是静止的自由电子。