2-5 时间分辨电子温度诊断技术

杨国洪 张继彦 吴泽清 丁永坤 胡 昕 李 军

　　电子温度是激光等离子体状态的基本参数之一。近几年来发展起来的等电子谱线法是诊断等离子体电子温度的一种新方法，利用原子序数略微不同(D Z=1或2)的两种示踪元素的等电子离子同一跃迁谱线强度比来确定电子温度。具有几个显著的优点：（1）在一定范围内谱线强度比几乎与等离子体的电子密度无关；（2）强度比所用谱线通常是两条较强的共振线，实验测量误差较小；（3）利用Z元素，可以诊断等离子体高达5keV的电子温度；（4）高剥离态类氢类氦离子谱可以避开黑腔金等离子体M带的发射谱。因此，等电子谱线法测量等离子体电子温度有利于提高诊断的准确性。利用晶体谱仪与条纹相机进行耦合，对示踪元素高剥离态离子辐射谱进行时间分辨测量，与理论结合，可推导出黑腔靶内激光等离子体电子温度的时间演化特性。

　　在理论计算中，假定自由电子属于麦克斯韦分布，在稳态近似下，用碰撞辐射模型计算非局域热动平衡(non- LTE)布局数，速率方程中使用的组态平均速率系数由一级微扰理论计算，用Hatree- Fock- Slater自洽场方法计算电子波函数，组态相互作用未考虑在内。

　　在神光Ⅱ激光器上，将示踪元素Ti和Cr按22:78的原子数比的合金丝悬于黑腔靶中，将8路三倍频激光束分南北各四路焦后400m m注入黑腔靶内，在黑腔内产生了示踪元素激光等离子体，形成X射线光源。用时间分辨晶体谱仪从黑腔靶的激光入射孔测量0.17~0.27nm波长范围示踪元素发射谱，结果见图1。然后进行数据处理，获得示踪元素He a 离子线强比，与理论结合，推导出T_e ，结果见图2。

　　实验证明，时间分辨电子温度诊断技术已经基本成熟，诊断方法切实可行。此方法可为激光等离子体提供电子温度参数的时间演化特性。