МЕТОД ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСИЛИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ МКП

Князев Б.А., Бутейко Г.К., Потапов В.В., Черкасский B.C.

Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск, Россия

    Микроканальные пластины (МКП) широко используются для усиления слабых сигналов в различных детекторах изображений,- электронно-оптических преобразователей, планарных усилителей с фотокатодом или открытым входом (см., например, [1,2]). Их применение особенно необходимо для диагностики в системах инерциального УТС, где требуется временное разрешение на уровне нано- и пикосекунд. Основной особенностью систем с МКП-усилителем является зернистый ("фасеточный") характер изображения на выходе, составляющегося из вспышек сцинтиллятора, вызванных электронными лавинами, выходящими из отдельных каналов МКП. В результате, интенсивность первичного оптического излучения, после преобразования на фотокатоде в поток электронов и их размножения в каналах МКП, преобразуется на выходном сцинтилляторе усилителя света в набор точек, регистрируемых выходным детектором. Вопросы, связанные с восстановлением изображения, полученного при использовании в качестве детектора фотопленки с ее последующим фотометрированием, обсуждались в [3], где были обсуждены также ограничения на интенсивность первичного излучения и оценена точность восстановления распределения интенсивности Указанная методика, позволяя найти распределение относительной интенсивности, не дает возможности сравнивать отношение интенсивностей, зарегистрированных на разных пленках вследствие разных условий их обработки и разных настроек электронно-оптической части прибора.
    Широкое распространение сканеров и появление мощных прикладных программ обработки данных позволяет сделать следующий шаг в обработке зернистых изображений и с помощью специальной калибровки устанавливать соотношение между интенсивностями первичного излучения, зарегистрированного на пленке при различных (не контролируемых) условиях. Для калибровки мы использовали сканер на основе ПЗС-линейки с большим увеличением изображения, позволявшим получать с хорошим разрешением изображения отдельных "точек", т.е. сцинтилляций от индивидуальных лавин, на выбранных участках кадров. Используя программу, написанную на C++, а также пакет MATLAB, производится обработка данных, позволяющая построить распределение "точек" как функцию их "мощности поглощения". Далее кадры с зернистыми изображениями сканируются на обычном сканере с таким расчетом, чтобы каждый разрешаемый элемент изображения содержал достаточно большое число точек. Поскольку наши эксперименты показали, что функция распределения (ФР) спадает до нуля для точек с малой "мощностью поглощения", то, используя измеренные для каждой пленки ФР, можно восстановить относительные интенсивности излучения на всех кадрах. Обсуждается вопрос о восстановлении изображения при замене пленки ПЗС-матрицей.

    Работа выполнена при частичной поддержке CRDF (грант RP1-239) и Министерства высшего и профессионального образования РФ на установке КАТРИОН (per. No.06-06), финансово поддерживаемой ГКНТ РФ.

    Литература
   1. Wiza J.L. Nucl. Instrum. and Methods, 1979, V.162, P.587.
   2. Frenkel A., Sartor M.A., Wlodawski M.S. Applied Optics, 1997, V. 36, P.5288.
   3. Князев Б.А. Приборы и техника эксперимента, 1991, №1, С. 185.

Аномальное прогорание тонких фольг при нагреве лазерным излучением высокой яркости

Ю.А. Михайлов, А.В. Куценко, И.Г. Лебо, А.А. Мацвейко, Г.В. Склизков

Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Ленинский проспект, 53

    Рассматриваются результаты экспериментов на установке "Пико" по нагреву тонких фольг лазерным излучением, позволивших обнаружить аномально быстрое прогорание фольг, и на основании сопоставления с теоретическими расчетами делается заключение о возможном механизме наблюдаемого эффекта.
    В экспериментах в качестве мишеней использовались фольги из Al толщиной от 6 мкм до 50 мкм. Плотность потока лазерного излучения на поверхности мишени изменялась в диапазоне от 10¹³ Вт/см² до 10¹⁵ Вт/см². Мишени облучались лазерами наносекундного и пикосекундного диапазонов длительности импульса. Длительность импульса наносекундного лазера составляла 3 нс при энергии излучения в диапазоне 2 ё 20 Дж, что обеспечивало плотность потока на поверхности мишени 10¹³ ё 10¹⁴ Вт/см². В случае пикосекундного лазера с длительностью 5 пс диапазон изменения энергии составлял 40 ё 240 мДж, а плотность потока менялась от 10¹⁴ Вт/см² до 10¹⁵ Вт/см². Расходимость излучения составляла 2a = (5ё8)Ч10^-4 рад, а энергетическая контрастность - K_E=10³ё 10⁵. Ширина спектра излучения наносекундного и пикосекундного лазеров была dl = 30Џ и dl = 7.
    В экспериментах были обнаружены резкая зависимость величины прошедшей энергии от толщины фольги, а также сокращение длительности прошедшего лазерного импульса. Сопоставление скорости прогорания фольг с известными экспериментальными [1,2]  и расчетными результатами, выполненными по одномерной программе "Диана" [3], показывают, что время прогорания (просветления) фольги в 2-3 раза меньше, чем следует из этих данных. Существенный интерес представляет также несоответствие в рамках традиционных представлений большой скорости прогорания фольги и малой энергии прошедшего лазерного излучения - (0,2 - 1,5)% в зависимости от условий эксперимента. Наблюдаемые явления могут быть объяснены в рамках предположения о локальном прогорании мишени в областях всплесков плотности потока лазерного излучения на поверхности мишени с последующей самофокусировкой в плазме и образованием "горячих пятен". Мелкомасштабные (менее 10 m в поперечнике) всплески плотности потока лазерного излучения на поверхности мишени были обнаружены в рассматриваемых экспериментах. В докладе представлены оценки влияния двумерных эффектов (самофокусировка лазерного излучения, генерация спонтанных магнитных полей и т.д.) на формирование таких пятен в структуре нагрева мишени.

    Литература.
1. Н.Г. Басов, Ю.А. Захаренков, А.А. Рупасов, Г.В. Склизков, А.С. Шиканов. Диагностика плотной плазмы (книга). "Наука", Москва, 1989, гл.10.
2. F. Dahmani, T. Kerdja. Laser - intensity and wavelength dependence of mass-ablation rate, ablation pressure and heat-flux inhibition in laser produced plasmas. Physical Review A, 1991, v.44, №4,267.
3. Н.В. Змитренко, В.Я. Карпов, А.П. Фадеев, Г.В. Шпатаковская. Методы программного решения задач математической физики. "Вопросы атомной науки и техники", 1982, т.2, стр. 38.

 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТЕРМОЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ С ОБОЛОЧКОЙ В ГИБРИДНОМ РЕАКТОРЕ.

А.А. Левковский, Д.В. Ильин, В.Е. Шерман, *С.Ю. Гуськов, *И.Г. Лебо, *В.Б. Розанов

СПИМаш, 195197, Санкт-Петербург, Полюстровский пр. 14
*Физический институт им. П.Н. Лебедева, 117924, Москва, Ленинский пр. 53

    Выполнено математическое моделирование термоядерного горения мишеней с параметрами, типичными для гибридного реактора на основе ЛТС ( rR > 1 г/см² ) [1]. Вычисления проводились с помощью пакета прикладных программ "TERA" [2], использующих прямое статистическое моделирование кинетических процессов для различных типов быстрых ТЯ частиц и инициируемых ими вторичных реакций на каждом временном шаге совместно с разностными методами решения одномерных уравнений газовой динамики [3].
    Получены энергетические спектры и абсолютные потоки быстрых ТЯ частиц на внутренней границе оболочки и на выходе из нее. Показано, что в этих условиях существенную роль в переносе энергии играют быстрые частицы, рождающиеся во вторичных ядерных реакциях, и ядра отдачи от упругого рассеяния нейтронов. Получена зависимость глубины прогрева (rDг) от удельного выхода нейтронов S. Показано, что при S > 10²² см^-2 численные решения выходят на автомодельную асимптотику rDг @ S^3/5.
    Разработанный метод позволяет также моделировать каскады взаимодействий нейтронов с ядрами бланкетов.

    Литература.
   1. Басов Н.Г., Белоусов Н.И. и др. Квантовая электроника, 14, 2068, 1987
   2. Левковский А.А., автореферат докторской диссертации, ИПМ РАН, Москва, 1991
   3. Гуськов С.Ю., Левковский А.А., и др. ЖЭТФ, 106, 1069, 1994

Исследования, направленные на разработку метода пространственно-временного сглаживания мощного лазерного пучка

В.Н. Деркач, С.Г. Гаранин, Г.А. Кириллов, Г.Г. Кочемасов, Т.Е. Любынская, Н.Н. Рукавишников, С.А. Сухарев

Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики. 607190, Саров, Нижегородская обл., Россия

    Рассчитана двумерная киноформная фазовая пластина (КРР), позволяющая получить в области постановки мишени распределение интенсивности близкое к заданному I~ехр(-(г/r₀)ⁿ), где r₀ и n - параметры.
    Показано, что крупномасштабные возмущения фазового фронта на уровне большим 0,5 рад приводят к 100% модуляции распределения интенсивности распределения интенсивности в Д3 даже в случае применения КРР.
    Возмущения волнового фронта, эквивалентные поперечному смещению во времени пучка в дальней зоне приводят практически к полному сглаживанию спекл-структуры распределения интенсивности ЛИ.
    Создание фазовых возмущений пучка, задаваемых в виде бегущей по поперечному сечению пучка волны с амплитудой большей 3 рад и пространственным размером в (20-30) раз превышающим размер элемента случайной фазовой пластины, позволяет снизить глубину модуляции в распределении интенсивности пучка в ДЗ со 100 % до 20%.
    Рассмотрена возможность применения в роли сглаживающего устройства случайной фазовой пластины с нелинейными свойствами.

Работа выполнена при поддержке РФФИ по разделу "Поддержка ведущих научных школ".

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ИЗЛУЧЕНИЯ И КИНЕТИКИ В "ОГНЕННОМ ШАРЕ", ВОЗНИКАЮЩЕМ ПРИ РАЗЛЁТЕ ЛАЗЕРНОЙ МИШЕНИ В АТМОСФЕРЕ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ

Богуненко Ю.Д., Бондаренко Г.А., Грошев Е.В., Долголёва Г.В., Жмайло В.А., Новикова Е.А., Стародубцев В.А., Стаценко В.П.

РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, Нижегородская обл., РФ

    В докладе описаны постановка и результаты экспериментов по изучению свойств светящейся области ( СО ), возникающей в атмосфере вакуумной камеры при лазерном облучении помещаемых в ней сферических мишеней.
    В этих экспериментах с помощью оптических и СВЧ - методов измерялись пространственные и спектрально-временные характеристики излучения из СО, а также концентрации электронов в ней.
    Энерговыделение в мишени изменялось в диапазоне 10-400 Дж, давление в камере 1-100 торр, состав атмосферы: воздух, N₂ или H₂.
    Расчетно-теоретическая интерпретация результатов этих экспериментов проводилась с помощью численного решения уравнений радиационной газодинамики. Уравнения состояния и спектральные коэффициенты поглощения, необходимые для этих расчетов, вычислялись с использованием неравновесных концентраций молекул и разных сортов ионов.

 STIMULATED BRILLOUIN SCATTERING IN LONG-SCALE-LENGTH PLASMAS ON THE OMEGA LASER SYSTEM

A. Chirokikh, D.D. Meyerhofer, W. Seka, R.S. Craxton, A. Simon

Laboratory for Laser Energetics. University of Rochester 250 East River Road, Rochester, NY 14623

    Stimulated Brillouin scattering (SBS) has been measured in long-scale-length CH plasmas created using the 60 Beam Omega laser system. The plasmas are created using up to 38 beams to explode 15-20 mm CH foil illuminated from both sides. These exploding foils are predicted to have density scale lengths of ~ 1 mm, peak electron densities of less than 10 % of the critical density, and electron temperatures of up to 4 keV. The temporal evolution of the backscattered light is measured by collecting the full aperture beam through lens with a pick-off and using 1-m spectrometer coupled to S-20 streak camera. Under some interaction conditions, we have observed a broad SBS spectrum with total reflectivity up to 10 %. It was found that SBS spectra are very sensitive to the focusing geometry of the interaction beam. Plasma conditions were simulated by the 2D hydrodynamic code SAGE. This work was supported by the U.S. Department of Energy Division of Inertial Confinement under agreement No. DE-FC03-92SF 19460 and by the Laser Fusion Feasibility Project at the Laboratory for Laser Energetics.