2-50 非Maxwell电子速度分布对受激散射的影响

张家泰

　　当一束足够强的激光辐照高Z靶时，离化态Z乘以电子在激光场中的振荡能量E_os与等离子体热能E_th的比率大于或等于0.1时，电子分布函数可从Maxwell分布(n=2)到超高斯分布(n=3,4,5)变化，这种尾部放空的平顶非Maxwell分布是高强度激光强烈的韧致加热和非局域热输运引起的，即电子－电子碰撞不能平衡新的状态分布。高温黑洞靶是惯性约束聚变（ICF）研究的一类重要靶型，在激光强度I_L≥10¹⁶W/cm²的金黑洞靶中，电子分布函数都是超高斯分布。实验表明，要解释实验结果必须考虑非Maxwell电子分布的效应。要作到定量分析，必须知道构成这些过程的电子等离子体波（EPW）、电磁波（EMW）和离子声波（IAW）的频率和阻尼率。从考虑动力学效应的受激散射不稳定性的理论出发，通过求解等离子体的色散关系，计算出EPW和IAW的频率和阻尼率及其随波数和超高斯指数n的变化，将EPW的频率w _EPW和阻尼率n _EPW拟合出如下定标规律

　　可见，对于聚变激光等离子体很有意义的kl_De>0.3，和Maxwell情况的值差别较大，随着kl_De和n的增加，w_EPW约增加一倍，n_EPW约减少一个量级。离子声波的阻尼率n_IAW随n增大而减少，它的频率随n增加约增加15%。这是因为在高n分布中减少了冷电子数，伴随着减少离子可得到屏蔽。在由激光波衰变成一个散射光波和一个电子等离子体波的受激喇曼散射（SRS）中，n_EPW的减少，阈值强度就会降低，增长率就会增大，SRS就会增强。离子声波的频率比Maxwell分布时升高。在这样的等离子体中SRS可以在很强的激光热斑中占统治地位，从这个热斑区域中排除受激布里渊散射（SBS），当密度变得足够低消除SRS时，SBS又会增强。所得结果和实验符合。