鸭脖:动态热稠密物质物理的超快X射线激光散射研究

时间:2021-07-25 12:20 作者:鸭脖娱乐
本文摘要:约1Mbar或更强高压下的材料研究最近已经沦为研究热点,主要是因为在行星生成、物质科学、惯性约束核聚变等领域具有最重要的研究价值。冲击波传输铝的研究具有最重要的意义,已经沦为冲击波实验的标准,被广泛应用于状态方程和热密集物质的研究。在室温下,铝有三个玻璃电子,可以得到理想的电子流体。 随着温度和压力的迅速增加,离子晶格被传输和破坏,但离子力仍然不存在,形成了脱离普通流体的模型。

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约1Mbar或更强高压下的材料研究最近已经沦为研究热点,主要是因为在行星生成、物质科学、惯性约束核聚变等领域具有最重要的研究价值。冲击波传输铝的研究具有最重要的意义,已经沦为冲击波实验的标准,被广泛应用于状态方程和热密集物质的研究。在室温下,铝有三个玻璃电子,可以得到理想的电子流体。

随着温度和压力的迅速增加,离子晶格被传输和破坏,但离子力仍然不存在,形成了脱离普通流体的模型。理论上,利用密度函数融合多粒子分子动力学(DFT-MD)等,发展成头部算术工具,探索高压物理学领域。到目前为止,这些模拟研究在实验中可以预测光学临床观测冲击波和粒子速度等。

结构性质的研究通常与电子和离子、离子和离子的相互作用等多粒子有物理关系,因此,即使近期使用X射线吸收顺序在这一领域取得部分进展,这项研究也变得复杂。(威廉莎士比亚、x光、x光、离子、离子、离子、离子)第四代光源的早期实验利用X射线散射测量了从弹性状态到塑料状态的演化。

但是在Mbar压力下的研究,特别是对多种液体的熔融条件下,最近才在实验条件下取得进展。线性相干光源LCLS设备中,8keV峰值亮度为2.71034光子数/s/mm/mrad,比特率发展到0.1%,进行了前向衍射的集体电子觉醒测量。极端材料观测装置(MEC)使用亚微米的讨论点准确测量这些过程。这对于区分材料激光过程(2微米)、纳米是等离子体(5微米)、单体冲击波(10微米)等研究非常重要。

图1。实验示意图对目前暂时高压相下的结构要素测量找到了狭窄的峰值,反映了屏蔽效果和离子及离子相互作用的短距离斥力的充电效果。这个结果与最近报道的结构性因素不同。另外,该实验和计算充分准确,包括使用DFT-MD,测定所需微材料的性质。

图1右侧的实验设计记录了X射线衍射数据,主要用于测量等离子体刺激、角度分辨、结构系数数据等,以获取密度和温度信息。两束4.5J激光探索表面镀有2微米聚合物的50微米厚铝表面,携带两个Mbar大小的冲击波,转移到液体铝内部。

在0.5ns时,激光能量迅速下降到常数,强度为35TW/cm。激光工作波长为527ns,在空间上60微米的焦点内驱动光滑、简单、强大的冲击波。冲击波在靶中心相遇(激光驱动1.8ns后)时,靶密度超过7g/cm3,相当于最高液5Mbar。

8keV的50fs LCLS-X射线激光讨论10微米焦点,穿透密集的铝粉漆,通过X射线衍射观察这个实验过程。为了识别电子等离子体的波动,LCLS在种子X射线模式下工作。线性加速器Linac从电子到能源的速度约为13.6GeV,电力150pC。在经历了原来的15个调制器后,Linac产生约1GW的功率,然后电子穿过4米宽的管子,X射线以晶体Bragg光线比特率约为0.510-。

入射X射线顺序产生5MW全尾单能种子脉冲,报告17个波长扩大到总功率10 ~ 15GW的超亮度X射线。图2。等离子体衍射顺序图2右图是等离子体衍射顺序,等离子体的共振频率可以作为电子密度的密切相关参数。未压缩铝等离子体移动到19eV,自由电子密度相当于1.81023厘米,在冲击波冲击阶段迅速增加到29eV。

图3中观察到的密度为4.11023厘米,相当于2.3倍的传输。在最大传输阶段,弹性散射强度比冻结衍射振幅增加了2.8倍。图2中相应的热温度为T=20000K(1.750.5eV),即超高速X射线在靶内沉积了3500K(每电子0.3eV)。部分能量用于特热电子流体,但与冲击波冷却相比仍然很小。

图3。压力密度表可以在波数分辨衍射数据中区分高压离子和离子结构系数,初期DebyeScherrer的环可以表示液体中离子晶格的峰值。

位于38和45,65的最高点分别为(111)、(200)、(220)等。冲击波开始液体传输时,晶格间距D开始上升,峰值开始偏转到更大的衍射角度。

随着激光强度的降低,铝开始融化,并转换为热密集物质状态。首先,在1.38倍传输时,在45方位观察到离子和离子相关峰、布拉格衍射峰。随着更高的强度压力,即更高的激光审查,铝开始传输到1.9倍的初始状态密度,相关的最高峰位移为51,冲击波冲击时最高点进一步偏向55处,传输量为2.3倍。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视连续剧),)图3比较了实验压力数据和经验公式及状态方程模拟结果。

该实验数据显示,Bragg衍射峰在低于1.2Mbar时开始消失,冲击波冲击数据低于等温线,该实验发现,X射线散射可用于测试电磁辐射流体力学和状态方程模型。该方法在动态传输材料科学研究中获得了高分辨率数据,可用于今后对高压的强观测电离效应研究。

目前,只有LCLS中的种子才能鼓舞X射线源,将准确的数据用作微尺度的理论和模拟研究。


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