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激光惯性约束聚变(以下简称为ICF)研究的长远目标是解决能源问题。在激光间接驱动ICF研究中,激光与等离子体相互作用(以下简称为LPI)是重要的研究课题之一。据相关资料表明,LPI过程会产生多种物理机制,其中受激散射机制降低了激光能量与靶耦合效率,是有害的物理机制。为了抑制背向散射机制的产生,须对背向散射光进行参数诊断,因此建立了背向散射诊断系统。 背向散射诊断包含全孔径背向散射诊断(FABS)和近背向散射诊断(NBI)。在近背向散射诊断系统中,散射光的收集方式十分重要。国外以美国为例,美国在近背向散射诊断领域起步早于我国,具有代表性的NOVA装置和NIF装置上,NBI系统均采用漫反射的收光方式。而国内,早期在神光-Ⅲ原型的NBI系统中采用玻璃球面镜进行收光,通过球面反射的方法将靶心发出的散射光成像在靶室之外进行诊断,其特点是物像点限制在光轴上,难以应用在大型的ICF装置中。后来在神光-Ⅲ主机的NBI系统中采用金属椭球镜进行收光,通过全反射的方法将靶心发出的散射光成像在靶室之外进行诊断,其特点是光路排布灵活,相比于之前的玻璃球面镜优点显著。随着国内ICF研究的不断深入,和将来更大型的ICF装置的建立,其近背向散射光的辐照强度将有所提高。但金属椭球镜的耐辐照阈值较低,若将其应用在将来的近背向收光系统中,可能会出现损伤的情况,这将影响到整个近背向诊断系统的稳定性和准确性。本文针对该研究背景立题,围绕更大型ICF装置中近背向散射光的收光方案展开了一系列前期研究工作: 1)国内NBI系统中新收光方案的提出 随着ICF研究的深入和ICF装置的更新换代,新的问题亟待解决,即目前国内的收光方案中收光元件的耐辐照阈值较低,易损坏问题。因此提出了采用漫反射板收集近背向散射光的方法。特定材质的漫反射板其耐辐照阈值较高,不易被损伤,具有较高的稳定性。该方案的提出与国外相比,国外的收光方案只具有一定的参考价值。两者应用环境不同,特性要求不同,出于不同的应用目的,解决不同的具体问题。 2)NBI系统中漫反射板的特性分析 通过对漫反射板的应用场景分析,提出了需要研究的漫反射板特性,它们分别是漫反射板的方向半球反射比、双向反射分布函数、光谱平坦性、面均匀性、真空特性和紫外特性。通过不同测量方法的对比选取出合适的测量方法,设计并搭建了与之相对应的测量装置,并获得测量结果。 3)漫反射板的特性测量结果与分析 通过对测量结果的深入分析,得出结论:F4目标板具有接近于0.99的高反射率,较好的光谱平坦性,近似余弦分布的双向反射分布函数,较高的面均匀性,以及较小的紫外真空影响。并且F4目标板的耐辐照阈值也满足要求。 4)对研究内容的总结和下一步工作的展望 通过对实验测量结果的分析,得到本文给出的三种材质中,F4目标板最为满足新一代ICF装置中近背向散射光的测量需求。该研究得到的分析结果为将来NBI系统中收光方案及漫反射体材料的选取提供了数据支撑。论文的最后明确说明了研究的不足之处,并对下一步研究工作提出了一些建议。