基于十Hz频率的连续高产率快中子生成（使用十纳秒激光脉冲）
等离子体物理
2025-03-13 v1 仪器与探测器
摘要
我们提出了一种基于激光的中子源，产生 中子/秒，转换率为 中子/J。将 12 fs、23 mJ 的激光脉冲聚焦于 430 nm 厚的重氢液态薄片，重复频率为 10 Hz。产生的峰强度为 W/cm，将来自靶标后侧的 deuterium 离子加速至 1 MeV 动能。该 deuteron 束引发 H(d,n)^{3}$He 核聚变反应于氢化聚乙烯靶标中产生快中子。中子产量通过两个独立的探测系统测量：由八个塑料荧光粒子探测器组成的 LILITH 动时谱仪器，覆盖接近 $180^\circ$；以及校准的气泡探测器谱仪。每发射一束激光，中子产量是最近采用相同能量水平激光实现的产量的 35 倍，而转换率是持续运行亚百纳秒激光器中取得的最高纪录。所产生的中子从面积为 0.65 cm$^2$ 的区域发射，对应于捕获器上的 deuteron 束斑点。其角分布在前后方向上尖峰，与文献中 $^{2}$H(d,n){}^{3}$He 反应角分布数据一致。该系统在一天中可连续运行数小时，稳定性达到前所未有的 5%。
引用
@article{arxiv.2502.08197,
title = {Continuous high-yield fast neutron generation with few-cycle laser pulses at 10 Hz for applications},
author = {L. Stuhl and P. Varmazyar and Z. Elekes and Z. Halász and T. Gilinger and M. Füle and M. Karnok and E. Buzás and A. P. Kovács and B. Nagy and A. Mohácsi and B. Bíró and L. Csedreki and A. Fenyvesi and Zs. Fülöp and Z. Korkulu and I. Kuti and J. Csontos and P. P. Geetha and Sz. Tóth and G. Szabó and K. Osvay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.08197},
year = {2025}
}