预-主短脉冲激光驱动的高增益类氖氩软X射线激光

 用数值模拟程序计算了脉宽1.5ps预脉冲和主脉冲激光，经1.2ns的时间延迟先后泵浦喷射的密度为6.632×10^-3g/cm³的氩气柱，以获得高增益的类氖离子电子碰撞激发3p-3s跃迁激光的可能性。结果表明：在等离子体中能够形成宽的类氖离子丰度大于50%的区域，并且具有大于10²⁰ cm^-3的自由电子密度。主脉冲到达之后迅速加热自由电子，高密度的自由电子与类氖离子碰撞激发形成具有很高增益系数的增益区，增益区的半高宽度大约100μm，一维理论计算的增益系数为200~300cm^－1，持续时间大约相当于泵浦激光的时间宽度，在1~2ps之间。     

初始充气密度对毛细管放电泵浦的软X射线激光的影响

 利用哈尔滨工业大学的毛细管放电装置的放电参数，对放电过程中毛细管内初始氩气密度的变化对等离子体状态和类氖氩离子3p-3s跃迁线的增益系统的影响进行了全过程的理论模拟计算。给出了毛细管放电中等离子体状态和增益系数的空间分布的时间演变过程。理论计算表明能够出现增益的密度范围比较宽，这对于实验是有利的。现有放电参数下，选取初始氩气密度在气压为40~80 Pa情况对获取好的实现结果是比较理想的。     

放电等离子体极紫外光源中的主脉冲电源

描述了Z箍缩放电等离子体极紫外光源系统中的主脉冲电源,给出了主电路拓扑结构,重点介绍了三级磁脉冲压缩网络,给出了关键参数的设计计算,并且介绍了新颖的末级磁脉冲压缩放电结构。实验结果显示:各级磁脉冲压缩效果达到设计指标,电源输出电压峰达30 kV,输出电流峰值大于40 kA,电流脉冲宽度200 ns,满足Z箍缩放电等离子极紫外光源对主脉冲的要求。     

毛细管放电X光激光中的预脉冲研究

 为研究毛细管放电X光激光中预脉冲放电对增益的影响，用简化的XDCH程序，模拟计算了聚乙烯毛细管充Ar气、2μs脉宽的预脉冲放电过程，把预放电之后的等离子体温度、密度和电离度作为初始条件，输入XDCH程序，进行40kA典型主脉冲放电的计算模拟，给出了一些典型预放电幅度下的增益和电子密度分布情况。比较分析的结果发现，对2μs脉宽的预脉冲，100A的电流将得到较好的增益，并且预言激光线时间谱可能出现双峰结构，空间谱会出现环状结构。     

预脉冲在毛细管快放电软x射线激光中的作用

在一台毛细管快放电软x射线激光实验装置上，在相同主脉冲条件下（电流峰值18—30kA，半周期80ns），通过观测放电产生的软x射线辐射，研究了该装置固有的高幅值（2—5kA）和外加的低幅值（10—20A）两种预脉冲，对聚乙烯毛细管和高纯度陶瓷毛细管（99.9%）放电的管壁烧蚀及等离子体状态的影响.采用装置固有的几kA预脉冲和聚乙烯毛细管，放电 过程中产生了大量的管壁烧蚀，并且这种情况下的等离子体均匀性差，没有可能获得激光输 出.而采用20A的预脉冲和高纯度陶瓷毛细管，管壁烧蚀量大大减少，预电离等离子体的均匀 性好，在这种情况下，实验上利用x射线二极管观测到了激光尖峰信号. 关键词： 预脉冲 毛细管放电 软x射线激光     

激励软X光激光的毛细管预-主脉冲放电装置

 介绍了主脉冲和预脉冲的产生电路、预-主脉冲延时触发的方案以及对预-主脉冲的联调结果。毛细管放电X光激光装置经改造后，抑制了原有电流幅值过大的预脉冲，外加预脉冲发生器可以提供幅值几十A的预脉冲。预 主脉冲的联调结果表明，预脉冲的电流为20A，主脉冲的第一个峰的峰值电流为40.1kA，前沿为26.6ns，脉宽38ns，预-主脉冲之间的触发延时在3～50μs之间可调。     

长脉冲高阻抗强流电子束二极管

 介绍了强光一号加速器长脉冲功率系统；分析了强光一号加速器长脉冲轴向绝缘高阻抗电子束二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能；阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则，给出了设计参数。实验研究表明：二极管电压0.75~2.6MV，电流65~85kA，电压幅值对应的工作阻抗14~44Ω，输出轫致辐射脉冲宽度100~400ns，100 cm²输出窗口的轫致辐射剂量率10⁸~2×10⁹Gy/s。     

短脉冲高剂量率γ射线源技术研究

 介绍了“强光一号”加速器产生宽度约20 ns的高剂量率脉冲γ射线的工作过程;分析了短脉冲γ射线源二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能;说明了等离子体断路开关的工作特性;阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则与设计参数。给出了不同短脉冲γ射线源的实验结果,得到了3种辐射参数：脉冲宽度约20 ns,辐射面积为2,30和100 cm²时,相应的辐射剂量率为10¹¹,0.7×10¹¹和10¹⁰ Gy/s。     

用马赫贞德干涉仪测量喷气式Z箍缩等离子体密度

 为了研究喷气式Z箍缩（gas-puff Z-pinch）等离子体的内爆特性，研制了一套马赫-贞德干涉系统，并在小型喷气式Z箍缩装置(充电电压23kV,放电峰值电流210kA)上进行了试验，获得了清晰的干涉图像。根据干涉图上条纹的移动数目，计算得到该装置内爆早期等离子体的平均电子密度为10¹⁷~10¹⁸/cm³。     

脉冲功率技术在短波长气体激光器中的应用

 介绍了脉冲功率技术在离子准分子、准分子和软X射线激光研究中的应用情况。给出了三种激光产生对泵浦源电学参数的要求，并给出实现这些电学参数的实验装置以及实验装置的性能指标。在软X射线激光研究方面，利用10级Marx发生器和Blumlein传输线，建立了最高电流峰值40 kA，前沿为26.6 ns的毛细管放电装置，并实现了46.9 nm激光输出。建立了输出电压600 kV、输出电流20 kA的电子束装置，并作为泵浦源实现了离子准分子光腔效应。为了泵浦S2准分子，采用横向放电方式和低电感放电回路，实现了电压脉冲宽度为29.2 ns的窄脉冲放电。     

超高速大电流半导体开关实验研究

 利用自行研制的固态半导体开关RSD，采用电容储能方式，研究了RSD的电压响应时间、大电流特性、电流上升率等。在测试RSD的电压响应时间时，得到了25 ns的电压下降曲线。在主电容电压为8 kV时，得到峰值为10.1 kA、脉宽为34 μs、电流上升率为2.03 kA/μs的大电流脉冲。通过调整主电路，在主电容为3 kV时，得到的电流脉冲峰值为8.5 kA、脉宽为2.5 μs、电流上升率为7.2 kA/μs。结果表明，RSD是一种开通快、通流能力强、电流上升率高的大功率半导体开关器件。     

Modelling of a nitrogen x-ray laser pumped by capillary discharge

We performed computer modelling of a fast electrical discharge in a nitrogen-filled alumina capillary in order to discover discharge system parameters that may lead to efficient recombination pumping of soft X-ray laser with active medium created by H-like nitrogen ions. The space-time dependences of pinch plasma quantities were found by means of a one-dimensional MHD code. Time dependences of populations of all ionisation states and populations of selected energy levels of lithium-, helium- and hydrogen-like nitrogen ions were evaluated using the FLY code as a post-processor. The population inversion was found at the quantum transition corresponding to the Balmer α-line of N⁶⁺ ions and the resulting gain factor was evaluated for different capillary radii, initial pressure, electric current peaks and periods. A gain factor of 1 cm⁻¹ spanning the time interval of 1 ns was found for an optimised arrangement with capillary radius 1.5 mm, peak current 50 kA, quarter period 40 ns and filling gas pressure 0.5 kPa. It is pointed out that even higher values of the gain factor may be achieved with thinner capillaries and shorter current pulses, e.g. a gain factor of 6 cm⁻¹ is achieved if the capillary radius is 0.5 mm, peak current 56 kA, quarter period 15 ns, and filling nitrogen pressure 3.9 kPa.     

基于双程放大的毛细管放电69.8 nm激光增益特性

建立了类氖氩C线69.8 nm激光的双程放大实验后反射腔结构,利用45 cm长毛细管作为放电负载得到了其双程放大输出.在相同初始实验条件下,分别测量了单程放大输出与双程放大输出的激光脉冲光强、脉冲宽度以及激光束散角.通过对比单程与双程输出实验结果,利用双程放大激光光强的计算公式,分析得到了增益持续时间大于4 ns,以及增益在毛细管径向上的分布特点.以上结果为建立谐振腔进行毛细管放电类氖氩激光的多程放大实验奠定了基础.     

全固态激励小型TEA CO_2激光器的研制

基于国产非晶态合金磁芯,研制了采用可控硅开关、脉冲升压变压器、以及两级磁脉冲压缩网络的全固态激励电路系统,并且应用于放电体积为29 cm3,工作气压为100 kPa的电晕预电离小型TEA CO2激光器。讨论了提高系统能量传输效率和减小系统体积的设计方法,并且测量了系统的工作性能以及各部分的能量损失。实验结果表明:磁脉冲压缩网络的能量传输效率大于83%,全固态激励系统的总效率大于75%;连接激光器负载时,输出脉冲的电压峰值约为22 kV,电流上升时间约为100 ns;得到了脉冲能量109 mJ,宽度70ns的激光输出,激光器整体效率约为3.3%。在目前的封离体积与气体循环方式限制下,激光器最大重复频率约为100 Hz,而激励电路部分可以达到400 Hz的工作频率。     

DPF-300脉冲X射线源同步触发系统研制

 DPF-300脉冲X射线源的同步触发系统采用三级触发：第一级由初级脉冲产生器触发氢闸流管；第二级由氢闸流管输出脉冲触发多路触发开关；第三级由多路触发开关和触发箱组成，触发主放电场畸变开关。该触发系统中多路触发开关产生负极性脉冲信号，通过耦合电容，到达开关的触发脉冲上升沿，约为40 ns，脉冲半高宽约60 ns，上升陡度大于0.67 kV/ns。能够同时触发40个同轴型场畸变开关，电压工作范围20～40 kV，不同发次触发箱输出的触发脉冲信号时间分散性小于4 ns，同一发次不同开关的放电时间分散性小于20 ns。在工作电压20 kV，主放电开关充0.115 MPa氮气时，整机负载电流达到约1 MA。     

Demonstration of soft x-ray laser of Ne-like Ar at 69.8 nm pumped by capillary discharge

The demonstration of a 69.8?nm laser on 3p 3P2 - 3s 1P1 (J=2-1) transition of Ne-like Ar pumped by capillary discharge is reported in this Letter. A main current of 12?kA with rise time of 43?ns was chosen to generate the plasma in a 35?cm long capillary filling with pressure of Ar as low as 11?Pa, resulting in a gain coefficient of 0.34?cm(-1) and gain-length product of 11 at 69.8?nm. Also observed is a weak laser on 3p 3D2 - 3s 3P1 (J=2-1) transition of Ne-like Ar at 72.6?nm in the same condition. In addition, multiwavelength lasing at 46.9, 69.8, and 72.6?nm was simultaneously realized in a capillary discharge plasma column, conditioning the pressure of Ar to 13?Pa.     

高功率微波脉冲压缩技术实验研究

 建立了利用储能切换法实现微波脉冲压缩的实验装置并进行了实验研究。在输入脉冲功率为2.7MW,脉冲宽度为1.4μs的情况下,脉冲压缩功率增益近40,输出微波脉冲功率为106MW,脉宽为13～14ns。实验结果表明输出功率增益与气压和气体成分没有明显的联系,气体击穿的分散性可能是导致输出功率增益波动的主要原因。