“闪光二号”电子束辐照平板靶产生热击波的实验研究

 热击波是电子束辐照靶材料时在其内产生材料响应的一个重要力学现象。论述了近两年来我们在“闪光二号”装置上进行电子束辐照平板靶产生热击波的实验研究。使用的靶厚为2.8~6.5 nm,靶材为LY-12铝,靶上能通量为87~152 J/cm²。实验结果表明,实测热击波应力峰值为0.35~2.0 GPa,热击波平均作用时间约为0.29 μs,均半高宽约为0.14 μs,平均上升时间约为0.10 μs。     

各向异性材料中二维X射线诱导热击波的数值模拟

建立了正交各向异性材料二维率相关的弹塑性本构模型,采用有限元方法编写程序,对X射线辐照各向异性材料碳酚醛平板时诱导的热击波进行了二维数值模拟,讨论了热击波的传播规律.结果表明,在软X射线和硬X射线的辐照下,材料中的X射线热击波表现出不同的形貌,材料中热击波形成的机理、热击波峰值、X射线穿透深度、汽化现象、拉伸强度等方面...     

不同材料和不同能通量条件下电子束喷射冲量的实验研究

 介绍了采用直接测量特定时间间隔系列和微型红外通光式传感技术的探头原理,在“闪光二号”电子束装置上进行的喷射冲量随不同材料和不同能通量而变化的实验研究。实验结果表明,在能通量大体相同时,A和B这两种特种材料的喷射冲量耦合系数分别只有LY-12铝的1/3和1/2左右。这说明此两种特种材料在受辐照条件下具有良好的降低喷射冲量的性能。     

强脉冲离子束辐照热-力学效应研究

 采用自行研制的ITSW软件通过数值模拟方法研究了不同能量离子束辐照材料时的能量沉积及所产生的烧蚀、喷射冲量及热激波等效应。     

电子束辐照平板靶产生喷射冲量的实验研究

 喷射冲量是电子束辐照靶结构时引起其结构响应的加载条件。本文论述了近年来我们采用电涡流传感器和直接测量特定时间间隔的探头原理,在“闪光二号”装置上,进行电子束辐照平板靶产生喷射冲量的实验研究。使用的靶材为硬铝和玻璃钢,靶上能通量为70~100 J/cm²,实测冲量为150~210 Pa·s,实测冲量耦合系数基本稳定在2.06 Pa·s/(J/cm²)。     

电子束辐照冲量的数值计算与实验的对比

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟了电子在材料中的输运方程，得到了材料中电子的能量沉积剖面，同时结合弹塑性流体力学方程组，对“闪光二号”脉冲电子束发生装置产生的电子束与Ｌｙ－１２铝相互作用的热－力学效应逐炮进行了数值计算，着重研究了喷射冲量及质量亏损，并与实验测试结果进行了对比。     

正交各向异性材料的三维动态本构模型及其在脉冲X射线热击波模拟中的应用

基于三维应变条件下的应力-应变关系,利用Grüneisen物态方程、PUFF物态方程以及Tsai-Hill屈服准则和Johnson-Cook强度模型,建立了正交各向异性复合材料的三维动态本构模型。在此基础上,对一种碳酚醛材料在高能脉冲X射线辐照下所产生的热击波传播现象进行了三维模拟,得到了热击波模拟结果,并将各向异性本构模型与各向同性本构模型的模拟结果进行对比。分析表明,各向异性本构模型不仅反映了固体材料各向异性的特点,而且还能描述材料转变为气体后的动力学行为。模型的建立为各向异性复合材料在脉冲辐照环境下的应用打下重要的理论基础。     

一种适用于各向异性材料的修正PUFF物态方程

给出一种适用于各向异性材料的修正PUFF物态方程,既能体现各向异性材料在压缩和膨胀过程中材料体积变化的非线性特征,又能反映材料的各向异性强度效应.以正交各向异性材料二维碰撞问题和X射线辐照下的二维热击波为例,利用有限元方法编写程序进行数值模拟,对根据传统PUFF物态方程和修正PUFF物态方程计算得到的平均正应力值作对比研究,结果表明,低压和拉伸状态下二者存在明显差异,在高压下二者趋于一致.     

电子束泵浦XeCl准分子激光器及应用

为了获得高能紫外激光输出,开展了电子束泵浦XeCl准分子激光技术研究。详细介绍了四向电子束泵浦准分子激光装置的工作原理和结构特征,简述Marx发生器的放电电压、放电电流,激光气室中的沉积能量,激光脉冲能量、脉宽等参数的测量方法;研究了电子束泵浦XeCl准分子激光输出特性,得到了激光脉冲能量随激光气室内混合气体气压变化的规律,当激光器的充电电压为81kV时,获得了能量100J、脉宽200ns的XeCl准分子激光输出,其本征效率约为3.2%。并且开展了XeCl准分子激光辐照涂层材料力学特性研究,采用微型红外通光冲量探头测量不同条件下激光辐照涂层材料的冲量耦合系数,在常压空气环境中的冲量耦合系数约为8.32×10-5 N·W-1。     

电子束辐照效应的数值模拟

论述了电子束辐照材料时的能量沉积Monte-Carlo计算,在此基础上,与弹塑性流体力学方程组相结合,给出电子束激发的热一力学效应的数值模拟方法.对一系列电子束打铝靶实验进行了实际计算,得到与实验比较一致的结果.     

A New Method for Determination of Sublimation Energy

Sublimation energy is the latent heat of phase transition from sohd state directly to gas state, but it is difficult to measure experimentally. We propose a new method to determine the sublimation energy of materials by using the experimental data of blow-off impulse induced by electron beam and the computer program DRAM. With th＆ new method, the sublimation energy of polyester is finally determined to be about 1.1 k Jig.     

脉冲电子束对材料破坏效应的数值研究

利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法计算了电子束的能量沉积，用流体动力学方程计算了热击波的传播，所用物态方程为ＧＲＡＹ三相物态方程。全部计算均由程序ＤＲＡＭ１Ｄ完成。讨论了波的传播规律，并给出了铝材迎光面反冲速度峰值及比质量亏损与电子束的入射通量和能量之间的关系。     

电子束在材料中的能量沉积和热激波特性

采用解析法、矩方法和Monte Carlo法等方法,计算了电子束在硬铝靶材中的能量沉积.计算表明,3个结果基本符合.根据得出的能量沉积结果和一维应变弹塑性流体动力学模型,计算了电子束热激波在硬铝靶材中的传播,并将其应力峰值的计算值与实测值进行了比较.     

PVDF在电子束辐射材料产生的热激波测量中的应用

 介绍了在“闪光二号”脉冲电子束加速器上采用PVDF压电传感技术测量编织材料等的电子束热激波传播特性的情况。实验得出：（1）在能注量为90～210 J/cm²范围内，对4 mm厚的编织材料及其叠层材料，热激波应力峰值σ_a<0.1 GPa，只有硬铝的十几分之一；（2）编织材料中的热激波作用时间被明显展宽，其平均值达2.6 μs，是硬铝中的7倍多。实验结果表明：（1）编织材料具有良好的衰减和展宽热激波的性能；（2）对编织材料等的宽作用时间热激波测量来说，PVDF压电传感技术具有极其优越的性质。     

Absorption Range and Energy Shift of Surface Plasmon in Au Monomer and Dimer

The resonance behaviors of local surface plasmon resonance in Au monomer and dimer are characterized systemically by electron energy loss spectroscopy in a scanning transmission electron microscope.The measured absorption range is about 20 nm larger than the physical size of the Au nanoparticles and the resonance peak energy shows a red shift when the electron beam passes off the nanoparticles.The Au dimer displays similar behaviors.Numerical simulation also reproduces those experimental results.     

The electron-optical system of the LIU-2 induction accelerator

The electron-optical system (EOS) of an induction accelerator for generation of an electron beam with an energy of 2 MeV, a current of 2 kA, an impulse duration of 2 × 10^?7 s, and a geometric output emittance not exceeding the thermal value of it is described. The EOS consists of two parts. The first part is a diode gun with a perveance of 2 × 10^?6 A/B^3/2 and a cathode-anode voltage of 1 MeV. The second part is an accelerating tube with uniform distribution of the same accelerating voltage. A beam is transported at a distance of about 4 m from the cathode and focused on a spot with a diameter of about 1 mm. The compliance tests results of the linear-induction accelerator precisely conform to the calculated design parameters.     

电子束辐照产生的热激波的数值模拟

 采用能量沉积解析法、材料低压本构关系及一维应变弹塑性流体动力学模型,对“闪光二号”电子束辐照硬铝产生的热激波的传播规律进行了数值模拟。结果表明,计算值与实测值基本符合。