第一：关于论文所选的题目一般都会根据我们还没未出学校实习的时候就选择好了的。然而对于我们大学生而言，外出实习的时候如果可以选择的话，就应当选择与我们有关的毕业论文题目有关的时候，这样的话，对于实习后回学习准备毕业论文的时候是有很大的好处。如果针对实习的时候，没有跟我们的毕业论文挂钩的话，那么这个时候的我们就要辛苦跟多。比如大量浏览相关的课外论文书籍。第二：想要提高自己论文的能力，那么你就要准备好一台电脑，花上几个月的时间，不断的上网查阅资料，如果可以，可以买相关的书籍来看。一篇完整的论文它肯定是学者画上很多时间，很多精力去完成的。第三：将写好的论文提交给相应的论文指导老师，他们会根据你所写的论文做一个统一的修改，一般第一次交上去的论文是不可能通过的，就算你的论文写的很不错，但是对于论文的格式，你多多少少会存在一定的缺陷。这个时候的我们，就要保持一颗打不死的小强的心。努力修改，争取改到老师们所满意的文章，而且对于自己所写的文章一定要经过网上那些专门检查论文的雷同率，毕竟有些学校要求的特别高。
3.经验累积法，实验积累强调要有一定实践经验，在实践中发现问题。日常生活、工作和社会实践过程中，留意观察社会生活，关注某一方面实践成果，不断发现问题提出问题，转化成自己的创新思想，找出论文选题。4.文献分析法，通过分析他人的研究发现的问题。这需要作者阅读大量的研究文献，找出现有研究未得到相应关注或者是研究不健全的问题做出新的突破。阅读相关文献时，如果在中文期刊搜索就会发现，一个关键词有几千个同类的研究主题出现，都把这些都读完那么内容就会显得很散，也难以提出新的问题。所以，阅读相关文献有一定的限度，可将所选定的期刊几年内发表的相关论文以及权威的期刊、重点核心期刊上的发表相关论文进行阅读，基本上可以得出学术前沿问题的范围了，可在此基础上提出选题。5.联想法，作者寻找选题时不要局限于自身的学科领域，扩展知识面，跟其他学科领域相关联的研究话题可作出一个介入点。这样往往突破学科局限探索出新的选题。以上是环球青藤小编整理的学术论文的创新性的相关内容，希望对各位小伙伴们有所帮助，更多考研相关信息尽在本平台，一起来看看吧!
论文写作：毕业论文如何创新
对大学毕业生来说，论文的写作相当重要，写好论文会给大学生活一个完美的句号。毕业论文的“创新”一般包括这样几个方面:
(一)新说的创立
包括提出新观念、发现新问题、得出新结论等。在新说的创立方面，学术界最看重的是填补学术空白。所谓学术空白即前人没有触及或没有深人探寻的领域，亦即学科上的短缺、冷门。在学术空间日趋拥挤、各门学科研究都趋于饱和的情况下，学术空白似乎越来越少，因而要一个本科生在学术研究中填补空白似乎显得有些不切实际。然而，事实并非如此，从近几年国内部分高校的毕业论文“选编”及“选辑”中可以看到不少有新意、有学术价值的文章。因此，本科生至少可以从这样几个方面去寻找“空白”:
1.找冷门。例如，文学研究方面的三四流作家作品研究，地域文学研究，语言学方面的小地域方言研究、小语种研究等。
2.开辟新的学术空间。例如，在近几年的中国现当代文学研究领域内有这样两大发展趋势:一是研究重心由现代文学向当代文学转移，二是从文化切人研究文学成为一种普遍的方法，这两大趋势的出现实际上是众多研究者开辟新的学术空间的结果。
3，进行比较研究或学科交叉研究。比较研究在文学研究中十分盛行，以致“比较文学”成为一门学科，这一研究领域还存在着丰富的'学术资源与巨大的学术空间。学科交叉研究在近年的文学研究中也十分盛行，以文化人类学，文化社会学，文化心理学为工具研究文学，一批学者拿出了令人瞩目的成果。比较研究与学科交叉研究既是两大研究领域，又是两种研究方法，无论是作为方法还是作为领域，这两大方面都存在着本科生创新或填补空白的空间。
(二)前说的拓展
在前人研究的基础上进一步掘进，即对前人的研究进行充实、延展。严格地说，当今所有的人文研究都是在前人的研究基础上拓展，而近年来绝大多数本科生毕业论文的创新也都是“拓展式”创新。有些同学在确定选题、初步查阅资料后感到十分惊讶:我要写的别人都写了!我要说的别人都说了!笔者认为，这是一种不成熟的感觉或看法。实际上，只要你能想到的、你能查到资料的，前人一定正在研究或已经研究过了;作为一名本科生，通常情况下你的能力不允许你做一个前人没有做过的题目，在本科生群体内，有能力在前人开拓的基础上大幅度掘进的人也不太多，你只能“拓展”!
1、资料创新
毕业论文创新点怎么写，首先是资料创新。论文里面所用到资料可以用新的，最新的科研成果，专业最前沿的数据和资料，这个就要求同学们时刻关注一些相关的报纸新闻等，这样就可以第一时间获取。
2、方法创新
好多同学在写论文的时候，都会按照一些所谓的套路来写。这样写确实不会错，但是老师已经看厌了。假如写出一种别人没有用过的方法，写出新颖得的感觉，给老师人耳目一新。那自然会受到大家的青味。
3、观点创新
别人从来没有提过的观点，你提出来了，这个就是观点创新。不过这个对于同学们来说有一定的难度，因为学术水平的高低，在这方面就可以体现出来出来，这个除了考验同学们的学术水平，也考验同学们的思维能力。
创新的话，可以说一下你这个研究以前的历史，包括现状，然后抓住自己研究方面的特点，阐述和现有的所存在的对比，从而显示出优越性。
读《张新宝：法学研究和论文习作的几个问题》【针对博士论文】～立足于中国的法律实践，服务于中国的全面 依法治国 外国的法律制度要学习，最终还是为了解决自己国家的问题。对于中国古代法治思想的文化自信，不是外国的月亮都是圆的，不能搞法律文化虚无主义。 ～学位论文要 有全面性 ，全面展示你学到的知识。把领域内的文章都读了，在论文中以一定的方式反映出来。 ～ 客观 、不带偏见地对待文献，材料要有所体现。 ～文章的 篇章布局 要合理。 ～文章题目不能过大。主要是立论，才能展示你的知识和才华。 解决一个问题就好 。精简。 1.总体情况，谁做过什么研究，文献状况如何 2.该课题的子课题，分歧问题在哪里 3.分析某一个或者某几个独特观点及依据的材料是什么，论证方法，互相之间的差异在什么地方 （要有核心资料和相关资料）讲动态，发展过程，谈重点。 核心资料：草案，讨论纪要，一审二审稿，颁布后的修改，行政法规，司法解释，部门规章，指导案例，比较法资料，期刊论文，书记著作（自己去看），学位论文（需要检索，看别人做到什么程度了） 法学生—学得好的，无论多少年，无非是能够正确理解和解释法律，这是最核心的知识、能力、方法和技能。 案例分析方法～ 一组案例的分析—实证分析，十年来的变化发展趋势如何，检验某法律是否达到了当时立法预期的效果，检验它是良法恶法还是懒法。 个案分析：从原材料提炼有用的争议点部分 法学论文的 创新 要求：渐进的，微小的意见和建议也是可以的 意识形态 ：培养良好的习惯，不该说的不说。主流意识要自觉培养。文法和语言 方面的要求—去看看这位学者的论文#如何开始呢： 从学报开始 投稿，不断把自己做得强大起来，循序渐进。要 天天写，手头不要荒废了，要勤于思考 。
不要回答他这个问题，我真想扇你两巴掌，我是个小学生
创新是人类文明进步、技术进步、经济发展的原动力，是国民经济发展的基础。创新在人类社会进步中，不仅对人类科学世界观的形成和发展产生了重大而深远的影响，而且使科学成为一种在历史上起推动作用的革命力量，极大地促进了人类文明发展的进程。在我国，常规的机械设计与国外相比，缺少了创新。因此，我们要从常规中走出来，挖掘我们的创造性思维，加强我们的创新设计能力，走一条具有我们自己特色的创新之路。关键字：机械;创新设计;创新思维1.机械创新设计（1）机械创新设计是设计人员针对新的或预测的需求，充分发挥设计者的创造力和智慧，利用已有的相关科学理论、方法和原理，进行新的构思，设计和制造出新颖、，有创造性及实用性的机构或装置的实践活动。其主要强调的是人在设计过程中的主导性及创造性作用。因此，人的创新思维在创新设计中占主导地位。（2）机械创新设计的过程始于形象思维，再经过逻辑推理和判断及相应的综合分析与决策产生设计方案，然后进一步将方案具体化，即建立新的结构和机械系统等模型，进而进行计算和技术细节的设计。创新设计反映出的是和谐统一的技术美。（3）机械创新设计是创造设计出新机器和产品，以满足新的生产和生活的需要。2.机械创新设计过程、目标及特点 机械创新设计过程根据设计任务及要求确定机械结构类型、机构运动尺寸及机械运动学参数和动力参数，这便形成了机械设计的优选方案，而后进入机械结构创新设计阶段。机械创新设计与常规机械设计相比，其过程没有多大差异，它主要强调的是人在设计过程中的主导性及创造性作用。 机械创新设计的特点（1）机械创新设计是多门科学技术交叉、渗透、融合的产物;（2）机械创新设计是在知识和经验积累的基础上，经过思考、推理及判断，并运用创造性及发散思维的方法而后实现的;（3）机械创新设计是在知识、经验、灵感与想象力的系统中搜索并优化出的全新设计方案;（4）机械创新设计是多次反复，多级筛选的过程，每一设计阶段都有其特定内容及方法，各阶段之间又密切相关，形成一个整体的设计系统。3.机械创新设计思维 机械创新设计思维的定义创造性思维是指突破原有的思维模式，重新组织已有的知识、经验、信息和素材等要素，在大脑思维反应场中超序激活后，提出新的方案或程序，并创造出新的思维成果的思维方式。要创造，首先要有创造性思维，创造性思维是人类大脑的特有属性;创造性思维就是“想到别人没有想到的观念”;创造性思维是新颖独到的信息加工艺术，是人脑的各种思维活动形式和思维活动的各个要素之间相互协同进行的有机结合的高级整体过程;创造性思维不同于在设计领域常用的逻辑思维，其主要在于创造性思维有创造想象的参与，而且，创造性思维是一种立体思维，通常没有固定的延伸方向，它更加强调直观、联想、幻想和灵感，所以创新设计不是靠逻辑推理出来的，而是靠创造性思维的激发所产生的。
关键是想法，创新来自前所未闻所以那就是发现
我们的社会需要创新，我们最讨厌的就是一成不变，循规蹈矩，被各种各样的牢笼所束缚了。以下是我整理的关于创新的议论文题目，希望可以帮到大家!关于创新的议论文题目：谈创新 有一个词在网络这个交流平台上总是被屏蔽——抄袭。所以我一般用借鉴加上引号来代替这个词。当然与之相对的还有一个为人所津津乐道的词，创新。 何为创新?创造新的东西，便是创新。历经前人所没有经历过的，那便是创新。创新不仅仅是个人，还有民族，还有世界。创新的力量，便是支持着一个人活下去的动力，那是支持一个国家站着发展的动力，那可是推动了一个时代被尊崇的荣耀。 其实我想说一句真实的话。与国界无关，与尊严也无关。 很多人说不支持国产就是卖国。其实不然，这样一个没有创新能力的国产怎么支持。动漫抄袭，产品抄袭，很多人大言不惭的称自己为国漫、国产救星，那么你们怎么拯救?不思索怎么创新，只会一味的贬低外国产品?好吧，谩骂也是创新。那么，只会一味的贬低外国产品不去行动这叫创新?其实贬低国内产品的人也有错，你们争吵的这些功夫，已经够国外有多少东西被创造出来上市了。 我其实很期待“中国制造”可以变成“中国创造”，我也曾欢欣的想过，如果真的创造出来会如何，我也这样的希望过，中国不要因为那些丢人现眼的家伙而背负上抄袭的骂名。 我希望创新，我也希望自己可以成为创新的主力大军。 创新，每个人都可以创新，只要你愿意创新，如果你想有创新的能力。你暂时比不上别人不要紧，那么为什么不努力?为什么要去抄袭?为什么不用创新去证明自己。 有些人让自己的名字成为抄袭的代名词，被人嘲讽还好意思去告别人保护自己的版权。有些人甚至支持抄袭者，说被抄袭是那些原创者的荣幸。这算什么呢?一个没有创新能力的人怎么可以活下去，一个没有创新力量的民族又如何屹立于民族之林?一个没有创新的时代又如何永远留在后人的心中? 创新并非遥不可及，只是人们不愿去触碰它可以带来的辉煌，他们选择与它背道而驰，获得短暂的荣耀，却背负上了道德和法律的枷锁，永世不得翻身。 创新真的就这么难么?创新所带来的，为何不去接受。创新是不竭的动力，它的力量真正显现的时候，连天地和时光都要为它停下脚步，为它高唱赞歌。 创新的力量可以使一个时代成为荣耀，可以使一个国家挺起脊梁，可以使一个人收获他所没有的荣耀和地位，创新的力量可以从头到尾的改变一段本无法触及的命运。 它让我相信未来，它让一个国家有未来，它让世界为之震撼，它让时代为之崛起。 关于创新的议论文题目：换一种角度去思考-----创新 现在是经济飞速发展的时代，高科技﹑生物工程﹑航空航天技术，一切具有跨时代气息的词语，接踵而来。“创新”无非是经济腾飞的原动力，一切伟大的创举皆始于“创新” …… 创新的精髓就在于“新”字，新的方法，新的思想，必定是前所未有的。创造性，新意，抛开旧的事物，创造新的事物，这就是对“创新”的解释。但内在的，更深层次的，“创新”一词在生活中的表达意义就是-----换一个角度去思考。 如果把人的大脑比作一架正常运作的照相机，也许在当我们使用它是只是单纯地拘泥于一种模式的拍摄，单纯的拘泥于一种角度的记录，那么拍摄出的景色永远只是那样平凡，毫无视觉冲击;但当我们换一种角度去拍摄，换一种姿势去拍摄，那么在这个独一无二的视角下产生的照片必定无与伦比，精彩无限…… 也许，在生活中的大部分时间中，人们都忽视了“新”的存在，都忘记了要去“创新”，或认为生活很平凡无“新”可创。这是极其错误的想法。“新”就在我们身边，“新”随处可见，更重要的是你是否有一双善于发现“新”的眼睛，有一个善于多角度思考的脑，有一颗善于创新，勇于创新的心…… 不知道你留心过苹果中藏着的秘密没有。也许你曾经不知吃过多少个苹果，通常的做法是从苹果的茎部切到底部的凹出，倘若横着切开呢?横着切开是什么?是一个清晰地五角星图案。 是的，苹果很普通﹑平常，但是知道苹果的“秘密”的人却很少。人们只是局限于常规的思考﹑行动，很少有人想过换一种方式去切苹果。既是一个人一生吃过再多的苹果，然而就在举手投足之间和这个再简单不过的发现失之交臂。 展望我们的现实生活，困难重重，艰难重重。困难就像一扇铁门牢牢地把我们锁在里面，而创新就像是一把开启铁门的钥匙，能助我们脱离险境。如果我们当时只是一而再再而三的使用蛮力，使用寻常方法去打开这扇铁门而不是换个角度思考，另择出路，那么最终我们将被锁死在门后。其实“乌鸦喝水”也是这个道理。如果乌鸦没有在尝试了一次的情况下，换角度思考，它最终也不会喝到甘甜的溪水…… 虽说，婴儿生下来时，没有生活经验，眼中的景物皆是倒像，但我们为何不像婴儿一样换个角度观察，换个角度思考呢?相信这里面一定别有洞天吧! 关于创新的议论文题目：在创新中进步 鲁迅先生曾说过：“什么是路?就是从没路的地方践踏出来的，从只有荆棘的地方开辟出来的”鲁迅先生还说过：“世上本没有路，走的人多了也便成了路”如果没人去开辟没人去走也便就没有路，第一走的那个人就是敢于创新的。 不知道大家是否还记得卖猪肉的清华才子陈生，他是个十分有创新意识的人，他的思维和普通人的不一样。毕竟作为清华毕业生，在常人眼里再怎么说也不可能选择去卖猪肉，也正是因为没人走这条路，陈生勇敢地迈开了第一步。当时他是不被家人支持没被朋友看好的，都觉得这是个没前途的行业，他曾说过卖猪肉比卖电脑更有技术含量，这不仅是大学生没看到的，还是卖猪肉的也不会分析到的商业模式。，他在短短一年内开设了近100家猪肉连锁店，成为广州乃至广东最大的猪肉连锁店，被人称为广州猪肉大王。这足以证明他的成功，正是因为他的成功为之后的毕业生提供了创新创业的成功例子，并且会有人跟着他的脚步走。 除开清华北大的传说，我们身边也有很多这样富有创新理念的普通人。比如我的数据库老师他是个研究生，而他的第一份工作是现在被很多人调侃的职业搬砖。那时他的家人对他已经不报任何希望了，他自己却干劲满满工作了两年，后来因为工地的原因他无奈被迫失业。之一段时间他做了很多其他职业，最后才做的老师，他的教学经历不长，但今年的颁奖典礼上他是最优秀的教师。这还得感谢他的第一份搬砖职业，正因为有这份经历，他给学生讲课思维很活跃，讲课方式也很形象的用工地的各种事物做比喻，这使抽象的数据变得简单易懂，所以他的教学质量是非常高的，这何尝又不是源于创新而获得的成功呢? 如果发展中坚持的是一成不变，一味模仿，那就不叫发展，只能算是时间的流逝，社会是在创新中发展的，没有创新社会就不会前进。没有创新的人就如活着没了灵魂;没有创新的企业就如楼层没有阶梯，有创新才会进步。 路是人走出来的，不要等着别人去走，如果每个人都这样想这样做，那么这世界上就不会有路，要勇于创新，每个人都可能成为某条路的鼻祖。 猜你喜欢： 1. 描写创新的议论文作文4篇 2. 创新议论文800字作文 3. 关于创新的议论文5篇 4. 高中作文关于创新的议论文4篇 5. 成功源于创新的议论文范文
本文由清华大学教育研究院吴菡同学在教管博党支部与教育博士临时党支部共建活动的经验分享整理而成，分享内容由吴菡同学的写作体会和叶富贵老师《中文学术规范与写作》课程的课程笔记组成。
一个好的idea离不开广泛的阅读，广泛的阅读经典专著和相关研究领域的文献。此外，做到跨学科涉猎，融会贯通，例如社会学、管理学领域的专著， 注意积累理论框架 。其中，阅读经典专著的优先级大于阅读文献。
通过专业书籍、相关课程和在线资源积累研究方法。
此外，关于阅读方法。阅读专著时，忌囫囵吞枣，求量不求质，既要借鉴，也要内化。借鉴即为多做读书笔记，记录经典/独到的观点。（注意记下页码！）内化即为对有价值的观点进行整合，注意对比和延伸。
阅读文献时，做好文献管理，析出核心/经典文献，善用Endnote、NoteExpress等文献管理工具，并对重要文献进行整合（如列出表格）。在读文献时，从标题入手，关注研究方法、理论框架、行文结构（逻辑）、用词（白话or典雅），把握文献的写作节奏。此外，关注文献综述和参考文献，定位经典文献，了解领域概况。学习、模仿经典文献的写法。在引用相关文献时，随手标注出处/页码。
选题时，要有问题意识，并兼顾创新性。所选题目应该具有两个方面的特征，一是可以研究，二是值得研究。
在选题时，着重思考如下问题：
先列提纲（标题），理清章节之间的逻辑关系再写作。此外，在写作之前，确定文章的大概字数，以及每部分所分得的字数，做到各个小节的内容大体相等。
文章标题的作用是高度概括论文主要内容、强调论文的研究方法、突出论文的主旨和核心论点、表明论文研究和写作的目的等。
文章标题的类型包括：描述式、问题式、比较式、对比式等，
好的标题的标准：准确、简练、清晰、陈述明白、引入关注等。
在写作时，可以到知网翻阅与研究主题或使用研究方法类似的文章，模仿别人的标题的形式、用词等。
（部分内容整理自叶富贵老师《中文学术规范与写作》课程）
一个理论能被证明成立，就具备预测、假设和指导作用。理论在于整合存在的“事实”，将这些事实整合并赋予其意义；同一事实可以用不同理论来整合，不同理论就同一事实产生的不同解释和意义，引发更多的研究。所以，在文章中应用的理论，可以起到框架的作用。
定量研究和质性研究都需要依托理论，一方面是提出研究假设、构建分析框架，整合资料、解释资料，赋予资料以意义；另一方面，也能验证理论、回应理论、完善理论，或者生成新的理论。
这里所指的理论不仅是指具体的某一个理论，还可以是多个理论的有机融合，也可以是基于现有理论构建新的理论框架。
值得注意的是，在论文写作中（特别是小论文写作），尽量不要用过于宏大的理论，中层理论和小理论是较好的。
（部分内容整理自叶富贵老师《中文学术规范与写作》课程）
关于研究方法的总的原则是：研究方法（工具）为研究问题服务；了解多种研究方法，选择自己认可的研究范式和自己能够驾驭的研究方法，做规范的研究。
研究方法要注意：1）研究范式；2）研究方法：量化研究、质性研究、混合研究、思辨研究……3）数据收集方法：田野调查、问卷、访谈、观察、政策文本、文献、德尔菲法（专家调查法）……4）数据分析方法及数据分析软件。
（1）文献综述的概念
文献综述是对某一特定主题有关的文献的综合和解释。当你进行文献综述时，你要确定一个研究问题，然后用系统的方法，对期刊文章、书籍和其他文献进行书面总结（这些文献描述了知识在过去和现在的状态），通过搜索和分析相关文献来寻求答案。
文献综述是将文献表达为一个发展线索，一条看得见的清晰的河流，一个理路、进路。文献综述的重点不是罗列文献，而是按照自己的意图、想法把文献排列组合。
（2）文献综述的目的与特征
文献综述的根本目的和目标：1）了解和掌握研究领域和问题的前沿知识；2）了解已有研究的矛盾、冲突、不一致、空白；3）确定自己的研究方向、研究内容，并选择合适的研究方法。
文献综述是制造问题，寻找空隙、发现矛盾，比较、对比、分析不同文献的矛盾、冲突、不一致、空白，分析不同作者、文献之间矛盾和不一致的地方，从而寻找自己研究的空间。
文献综述是评论性的，不是报道性的，而是持批判性立场的批评、辨析。
文献综述的范围：最早的、开创性的；最权威的；研究转向的；最新的；理论的、方法的、问题的、观点的、材料数据的。
（3）文献综述的范式
有3种范式。一是编年式，按照产生时间写，需要把握时间脉络。二是主题式按照子问题的几个方面来写。三是漏斗式，逐渐聚焦，从学科内的普遍性问题向自己研究的问题过渡。
从个人的经验看，可以先按照编年式写，然后改成主题式或者漏斗式。
（4）常见问题
一是罗列堆砌，没有线索理路。文献综述一定要有一个逻辑，例如：归纳、演绎；由大到小，由小到大；由一般到专门；纵的、横的；理论、政策、现象；正反……
二是肤浅表面，没有对文献和问题深入理解。
三是片面偏颇，没有全面系统梳理和分析文献，不当处理文献。
四是引用过多，大段大段引用，或一个文献引用多次。即使引用，也要转换成自己的话来说。
五是评价不当，全面肯定、过度否定都不对。
六是评论过度，文献综述的功能是引出问题，要辨析，但不是论证。也就是说，不需要把自己的观点提出来，只要暗含观点，否则正文就容易没有新的内容和观点表达了。
（内容整理自叶富贵老师《中文学术规范与写作》课程）
论文发表有6点值得参考的地方，一是善于利用课程作业。二是反复打磨 / 隔一段时间再回看。三是重视同行/专家评议。四是了解期刊栏目/特色/层次/审稿周期。五是认真对待审稿人的建议。六是拒稿是常事，要有平常心。
核物理是研究射线束的产生、探测和分析技术;以及同核能、核技术应用有关的物理问题。下面我给大家分享一些核物理学术论文，大家快来跟我一起欣赏吧。
激光核物理
摘 要 在最近十年,激光技术有了长足的进展,激光的强度超过了1022W/cm2, 激光的电场达到~4×1012V/cm.当这种高强度的激光照射在靶上时,可以产生许多由激光产生的核反应现象.在这篇 文章 中,作者回顾了这一领域的 研究 进展,并对在不远的未来激光产生 电子 ?质子?中子?X射线和正电子 发展 的潜力进行了一些讨论.
关键词 啁啾脉冲放大,粒子云,正电子发射层析术,库仑爆炸
1 什么是
最近十年中,激光技术有了显著的进展,激光强度已超过1022W/cm2,激光的电场强度达到;1012V/cm,比氢原子中电子玻尔轨道上的库仑场大759倍,相当于在原子大小上相应加上约40kV的电压,在原子核大小上相应加上约的电压,在这种很强的电场作用下,所有的原子都会在极短的时间内被电离,产生从几个MeV到几百MeV的质子,几十MeV到GeV的电子和其他粒子,以及韧致辐射和中子,这些粒子可以产生核反应,打开了核物理以及非线性相对论光学研究的新领域[1—3].
在今后的十年中,激光强度可能会提高到1026—1028W/cm2,这样高强度的激光可以将粒子加速到1012—1015eV,并将成为研究粒子物理?引力物理?非线性场论?超高压物理?天体物理和宇宙线研究中的一个有力工具[1].
超高功率超短脉冲激光技术的发展,在实验室中创造了前所未有的极端物态条件,如高电场?强磁场?高能量密度?高光压和高的电子抖动能量?高的电子加速度,这种极端的物理条件, 目前 只有在核爆中心?恒星内部?星洞边缘才能存在,在它和物质的相互作用中,产生了高度的非线性和相对论效应,产生了崭新的物 理学 领域,也为多个交叉学科前沿研究领域带来了 历史 性的机遇和拓展的空间.
2 国内外研究现状
当前国际上已经在一些实验室中建立了几十TW到几个PW的激光系统,在上世纪80年代中期,以前激光的强度长期停留在1014W/cm2左右,这是由于非线性吸收效应随着激光强度的增加而迅速增强,在80年代中期之后,由于采用了啁啾脉冲放大技术(chirped pulse amplification, CPA),激光强度提高了6—7个数量级,在CPA技术中,一个飞秒或皮秒的脉冲通过色散的光栅对在时间尺度将它展宽了3—4个数量级,这样就避免了放大器的饱和以及在很高强度时由于非线性效应产生的光学放大器件的损伤,在经过放大以后,再由另一光栅对将脉冲宽度压缩回到飞秒或皮秒宽度,以获得1019W/cm2到1022W/cm2的靶上功率密度.CPA超短脉冲TW的激光装置在法国光学 应用 研究所?瑞典Lund大学?德国Mark-Plank研究所?德国Jena大学?日本JAERI和 中国 工程物理研究院?中科院上海光学精密机械研究所?中科院物理研究所?中国原子能 科学 研究院等都建有.日本原子能研究所采用变形镜和CPA相结合的技术,运用低f值的抛物面镜,将激光聚焦于1μm的斑点,可以进一步提高焦斑上的功率密度,但是由于放大介质的单位面积上的饱和能量通量和光学元件的损伤阈值的限制,单位面积上最大的光强度?I??th?=hν3σΔν?ac2?,这个数值约为10?23?W/cm2.美国LLNL正在计划建造10?18?W(exawatt)和10?21?W(zettawatt)的激光装置,以期获得1026W/cm2 —1028W/cm2的靶上功率密度.
高强度的激光可以引起许多核反应,当激光强度I>10?18?W/cm2时,在激光电场做抖动的电子能量达到,产生了相对论等离子体.运用强激光在等离子体中产生的尾场去加速电子,如用一台紧凑型的重复频率的激光器可以产生200MeV的电子.这种激光等离子体型的加速器具有比通常电子加速器高出1000倍的加速梯度,即达到GV/m.运用高强度?单次脉冲的激光也获得了100MeV的电子,并测量到它的韧致辐射.超短超强激光还可以产生质子束,并开始运用这些质子束产生正电子发射层析术(positron emission tomography,PET)所需要的短寿命的正电子放射源,一种用激光来产生的小型化的和 经济 的质子产生器有望在未来用于质子治癌.运用超短超强激光直接产生正电子已在英国卢瑟福实验室开展,他们用重复频率的TW级的激光,打在高Z元素的靶上得到每脉冲2×107个正电子,它对于基础研究和材料科学很有用途.通过超短超强激光和氘团簇的相互作用,产生聚变反应的中子,其中子产额可以达到105中子/焦耳,激光产生中子的能量效率已达到世界上大型的激光装置的水平,它可以成为台面的中子源,由于其中子脉冲通量高,但总的中子剂量很小,适合于生物活体的中子照相和材料科学的研究.运用超短超强激光和氘化聚乙烯作用产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ, 50fs, 10Hz, 10?18?W/cm2) 轰击氘化聚乙烯靶,产生104中子/脉冲.运用超短超强的激光在相对论性的电子上的散射,产生几百飞秒?几十埃的硬X射线,可以用来研究材料和生命科学的一些 问题 ,这种超快的硬X射线源对于研究一些高Z物质和时间分辨的超快现象具有重要的意义.超短超强激光所产生的高能电子,在物质中产生高能X射线,可以在裂变物质铀中引起裂变,并在裂变靶中探测到许多裂变产物.在激光的强度达到1028W/cm2时,电场强度只比Schwinger场(真空击穿场强)低一个数量级,在这样的场中,由于真空的涨落被激发,激光就有可能从真空中产生正负电子对,美国Lawrence Berkerly实验室在SLAC高能加速器上,用10?18?W/cm2的激光束和聚焦性能很好的的电子束相碰撞,产生了200多个正负电子对,这是由于在反向相碰的电子和激光中,从电子的坐标系来看,激光的场强增强了Lorentz因子倍,以至于可以远远地超过Schwinger场值,直接从真空中产生一些电子对.
3 新的科学研究的 内容 ,新的交叉点
激光产生高能电子[4—7]
产生高能电子的机制有两种:第一种是在激光场作用下,电子做抖动运动,在激光强度I=10?20?W/cm2时,电子抖动运动能量能达到10MeV;第二种是由非线性效应所产生的能量比较高的部分.用300J,的激光照射在厚的金靶上,测量到的电子能谱分布基本上由两个部分组成:一部分是由有质动力产生的,它的能量在20—30MeV以下,还有一部分就是由非线性效应产生的几十MeV以至100MeV以上的高能量的电子,并和粒子云(particle in cell,PIC) 的 计算 结果符合,目前加速电子最高能量已达1GeV.能散度可达3% .
当激光的强度增加时,光波的压力变得很大,光压推着电子往前走,光波就像一个光子耙将等离子体中的电子推到脉冲的前面积累,形成电子的“雪耙”(snow plow) ,在这种“雪耙”加速中,电子的动能得到增益.在综合了光压作用和激光场的作用后,计算得到在激光强度为I=1026W/cm2时,加速梯度可达200TeV/cm,如果加速长度达到1m,电子能量为2×10?16?eV,在I=1028W/cm2时,加速梯度可达2peV/cm,加速长度为1m时,电子能量为2×10?17?eV,可以用来研究高能物理中的许多问题.
激光产生质子束[8,9]
在激光等离子体中,在I=10?20?W/cm2的情况下,加速质子的能量可以高达58MeV.加速梯度约为1MV/μm.质子被加速的距离只有60μm左右,如何增长加速距离成为非常重要的研究内容,加速质子的机制是相当复杂的,也提出了一些加速模型的设想.实验上的研究结果已显示它存在很好的应用前景.这表现在:
(1) 激光能量转换成质子束能量的效率是高的,而且和激光的能量有关,在激光脉冲能量为10J?宽度为100fs时,转换效率为1%,当500J?500fs时,转换效率为10%,人们已经获得了10?13?质子/脉冲,质子脉冲宽度约1ps,相当于10?25?质子/秒,即?;?106A的脉冲质子流.
从 理论 到实验应该研究如何进一步提高能量转换效率的问题,尤其是当激光能量进一步提高时,转换效率是否还继续上升.
(2) 质子束的发散角比较小,观察到的横向发散角为;mrad,比通常加速器上加速的质子束的发散角小.
(3) 高能质子束的获得可能会在今后的十年中实现,按照Bulanov等人的计算结果,在I=10?23?W/cm2时,质子可以被加速到1GeV以上,在I=1026W/cm2和1028W/cm2时,质子能量可以达到100GeV和 10TeV.
(4) 目前已获得几十MeV的质子束,并已用于为PET产生?18?F等短寿命的正电子源,在英国Rutherford实验室的Vulcan装置上,在20分钟内制备了109Bq的?18?F源,已经可以用在PET上.
(5) 产生200MeV的质子,并用于质子治癌,由于它在能量沉积上的优越性能,以及整个装置可以做得小,成本低,所以在治癌应用上很有发展前景,并可应用于中子照相.目前由激光加速产生的质子的能量分散度为17%.治癌应用要求能散度≤3%左右,因此减少能散度的工作在一些实验室正在进行中.
激光产生中子[10,11]
超短超强激光加热氘团簇产生核聚变,已经产生了104中子/脉冲或105中子/焦耳,从激光的能量转换成中子的效率看,和美国LLNL上的大型激光器NOVA上的每焦耳激光的中子产额相当,比日本大阪大学的大型激光装置Gekko 12上的数值大一个数量级,因此是一种很有 发展 前景的桌面台式的中子发生器,因为这种中子源的时间宽度只有1ps,是一个高中子通量的中子源,可用于材料 科学 和中子照相.
氘的团簇在吸收激光能量后要发生库仑爆炸,应该说到现在为止对于库仑爆炸的机理理解尚不非常清楚,尤其是团簇爆炸后产生的氘分子和氘的小团簇如何产生氘-氘的聚变反应也缺乏细致的了解,在进一步的改进方面,还有发展的余地,例如,如何采用多束的超短超强激光同时照射团簇,或用大于50T的脉冲磁场去推迟热等离子体的解体时间,以增加中子产额.
利用超短超强激光和氘化聚乙烯作用来产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ,50fs,10Hz,10?18?W/cm2)轰击氘化聚乙烯靶也产生了104中子/脉冲,大约每焦耳的激光产生;104中子.Disdier等人用20J,400fs,5×1014W的激光辐照CD?2靶,获得107中子,每焦耳激光产生了;105中子,这是很高的中子产额,他们还要用500J,500fs,1pW的激光照射CD?2,以获得更多的中子.
在激光辐照CD?2平面靶时,除了要 研究 激光能量在CD?2靶上的能量沉积的分布外,如何充分地利用沉积的能量是一个很重要的 问题 .沉积的能量有很大一部分要转变成等离子体的动能,在平面靶的情况下,如何设计靶面形状,以最大限度地使等离子体的动能对D-D反应做贡献.
激光产生硬的超短(~100fs)X射线[12]
用超短超强激光(50mJ,)和50MeV的 电子 束散射可以产生4nm,300fs的硬X射线,虽然转换效率不高,但产生的X射线强度可以在Si表面产生衍射峰,可以用来研究Si表 面相 变过程(从固相→熔化过程)的时间分辨的研究,也可以研究蛋白质折叠动力学,蛋白质的折叠时间为1ns,用300fs的硬X射线可用来了解它的折叠过程中的状态.
激光产生正电子[13,14]
将具有几个MeV的电子,经过很好地准直后,射到一个高Z的靶上,通过Trident过程(Z+e-→Z′+2e-+e+)和Bethe-HEitler过程(Z+r→Z′+e-+e++r′)产生正电子,采用重复频率的超短超强激光和高Z靶的相互作用,每脉冲可以产生2×107个正电子,经过慢化后,储存在磁场中,它对于基础科学和材料科学的研究是很有用的.
4 主要存在的问题和 分析
这门新兴的交叉学科在国际上也只有十多年的 历史 ,但发展十分迅速,搞激光技术和原子核物理的科学家们已经开始在一起召开学术研讨会,共同参加一些实验,由于它是一个新的生长点,发展比较快,也比较容易发现一些新现象,所以合作的积极性也在日益增长.随着超短超强激光技术的发展,在粒子加速?核物理?甚至粒子物理方面可以做出一些很好的工作来.我国发展的情况有些滞后,学科之间的交叉和合作还没有真正形成,学科之间的了解和交流还不够,因此只在交叉学科的边缘上做了一些工作,按照我国在激光技术和核物理方面的力量来说,都应该有可能做出更多更好的工作. 目前 具有超短超强激光装置的研究单位并不少,但将它们运行好,做出好的物理工作的成果并不多.
国内的情况也和国际上相似存在着一个问题,即搞强激光技术的专家和搞核物理和粒子物理专家之间的交流?讨论不够,这就会 影响 这一交叉学科的发展.
从强场物理到超短超强激光技术,到 应用 于各个领域,在世界上是基础科学和技术进步相互推动,相互作用的一个范例,基础研究的需求,以及光学科学的基础,非线性科学的基础,促进了超短超强激光技术的发展,而高强度激光的发展又为物 理学 的发展提供一个崭新的世界.
参考 文献
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[10] Perkins L J et al. Nuclear Fusion,2000, 40:1
[11] Zweiback J et al. Phys. Rev. Lett.,2000, 85:3640
[12] Kmetec J D et al. Phys. Rev. Lett.,1992, 68: 1527
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[14] Gahn C et al. Phys. Rev. Lett., 1999, 83 :4772
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