汤姆逊散射(Thomson scattering)是等离子体物理的重要诊断手段,现有的汤姆逊散射理论基本上建立在等离子体处于均匀或定态的假设上。然而,在惯性约束聚变实验中,强激光产生的等离子体却远非均匀,也不是定态,具体表现为激光等离子体各种参数都很不均匀,特别是在临界面附近,存在大的流速梯度、密度梯度以及温度梯度等参数梯度;等离子体参数随时间迅速变化。尤其特别的是等离子体的温度梯度,它会引发等离子体热流,会对汤姆逊散射的光谱产生强烈影响。对非均匀等离子体的汤姆逊散射光谱进行深入细致的定量研究,不仅能够提高汤姆逊散射的测量精度,而且能够使我们深入理解等离子体中的各种非局域输运过程。
汤姆逊散射是一种重要的等离子体诊断手段。对于激光等离子体,由于等离子体的尺度小,只有亚毫米量级,等离子体非均匀性显著。非均匀的等离子体内还存在着输运流,这些输运流会对汤姆逊散射光谱产生影响,因此汤姆逊散射也可以用来研究等离子体中的输运现象。本项目细致地研究了等离子体非均匀性对汤姆逊散射光谱的影响,发现有限收集立体角对散射光谱的几乎没有影响;针对现有的一维辐射流体力学程序编制了后处理程序,生成可以直接与实验结果进行比对的汤姆逊散射光谱;编制了Fokker-Planck模拟程序对非均匀等离子体中的电子热输运进行了详细的计算,并与经典理论进行了对比;计算了等离子体偶的汤姆逊散射光谱,发现等离子体偶的散射光谱与等离子体集体运动模式无关,仅与粒子的速度分布成正比。