辐射温度的数据处理方法

辐射温度是间接驱动惯性约束聚变实验中可以定量测量的重要物理量。引进了一种通过直接计算辐射通量来得到辐射温度的方法,该方法的主要优点是计算简单,避免了某些时刻不能计算辐射温度的情况。由该方法得到的辐射温度与传统方法计算结果符合较好,不确定度均为7%。通过与冲击波测量温度峰值的结果对比确认了数据处理方法的正确性。在此基础上建立了国内某大型激光装置上的新型15道软X光能谱仪的数据处理系统。     

辐射温度的数据处理方法

 辐射温度是间接驱动惯性约束聚变实验中可以定量测量的重要物理量。引进了一种通过直接计算辐射通量来得到辐射温度的方法,该方法的主要优点是计算简单,避免了某些时刻不能计算辐射温度的情况。由该方法得到的辐射温度与传统方法计算结果符合较好,不确定度均为7%。通过与冲击波测量温度峰值的结果对比确认了数据处理方法的正确性。在此基础上建立了国内某大型激光装置上的新型15道软X光能谱仪的数据处理系统。     

测量等离子体辐射温度的XRD膜吸收法

描述了测量1.05μm强激光轰击黑洞靶时的辐射温度的X射线二级管(XRD)膜吸收法,着重介绍原理、程序计算、滤光膜选择原则和89年LF-12激光器的测量情况,并计算了黑洞靶泄漏X射线能量及辐射温度的时间谱。实验结果与亚千X光射线能谱仪(Dante)的结果在误差范围内符合。     

基于主成分回归的温度分布反演研究

多谱辐射测温是一种非接触温度测量方法,目前常用的多谱辐射测温只能反演出一个近似温度值,而无法给出实际的温度分布。针对此问题,基于普朗克定律,采用主成分回归算法,以强激光毁伤靶材温度测量为例,在脉冲能量为34.2 J的激光入射条件下,从热辐射谱中反演出近似温度值为2 700 K,拟合相对偏差为0.5%,当温度分布范围为2 600～2 800 K时,拟合相对偏差减小为0.13%,减小了温度反演偏差。首次给出了基于主成分回归方法的温度分布反演,提高了非接触式温度测量的表征精度。     

多群辐射扩散方程组的分裂迭代算法收敛分析

分析了多群辐射扩散方程组的分裂迭代算法的收敛速度,证明其收敛特性,给出迭代矩阵谱半径的解析公式.对谱半径进行数值计算与分析,揭示算法的收敛速度与辐射系数之间的依赖关系,数值算例验证了理论结果,给出了该算法的适用条件.     

利用混合介质降低黑腔壁辐射能耗的理论研究

 采用Au-Gd混合介质作腔壁，增大腔壁Rosseland不透明度，降低其辐射能耗是提高黑腔辐射温度的途径之一。利用纯Au和Au-Gd混合介质的Rosseland平均辐射不透明度数据库和多次电离区物态方程加入一维辐射流体力学程序，计算分析了在神光 Ⅱ激光装置产生的黑腔X光辐射能源条件下， Au-Gd混合介质作腔壁对提高黑腔辐射温度的影响，得到了Au-Gd混合介质作腔壁可使黑腔辐射温度提高0.1~0.2MK的结论。     

高离化态金离子的辐射复合及其退激发过程的理论研究

利用基于多组态Dirac-Fock方法的程序包GRASP92和RATIP以及最新发展的RERR06程序,详细计算了高离化态金离子(类镍Au51+、类铜Au50+和类锌Au49+)俘获一个自由电子到nl(n=4—8,l=0—3)壳层的辐射复合谱以及相应的辐射退激发谱.理论计算的辐射复合谱很好地重现了实验谱.研究结果表明:对类镍Au51+、类铜Au50+和类锌Au49+而言,将一个自由电子俘获到n=4壳层的概率最大;在辐射复合过程之后,处在n=4壳层的俘获电子的辐射退激发谱线最强,并且体现了整个辐射退激发谱的主要特征.     

KCl晶体瞬态辐射谱时间分辨多道测量研究

报道了采用多通道光纤延迟和光学多道分析技术采集KCl晶体瞬态冲击辐射时间分辨光谱的新方法。多光纤延时耦合器由5条长度不等的光纤组成,光纤长度差决定延时时差,光纤出射光由透镜耦合进入多色仪,经色散后在面阵探测器上形成与信号光纤一一对应的光谱图形,经计算机处理获得该信号光的空间一时间分辨光谱。建立了实验装置,实现了KCl晶体冲击辐射谱时间分辨多道测量,时间分辨率达到20ns,谱强度分辨率1／18bit。     

氢氧混合物爆轰激励下铝粉快速反应温度的测量

此文采用光谱仪及光电探测技术，测量了激波管中加入不同粒度的铝粉后快速反应的激发温度和辐射温度。结果表明：温度随铝粉粒度减小而增大；激发温度高于辐射温度；激波管中铝粉快速反应的热辐射近似为灰体辐射。     

高速碰撞诱发闪光辐射温度的测量及误差分析

为实现对高速碰撞诱发的闪光辐射温度进行实验测量及误差分析,建立了二级轻气炮加载系统及闪光辐射温度测量系统。采用聚碳酸酯弹丸分别以6 km/s、3.9 km/s的速度垂直撞击2A12铝靶,利用瞬态光纤高温计采集闪光信号,通过比色法计算不同碰撞条件下的闪光辐射强度及辐射温度。依据普朗克辐射定律计算了不同波长及温度条件下的闪光辐射强度理论值,与实验测量结果相比较并进行了误差分析;分别采用双色测温法的不同波长组合及四色测温法计算了闪光辐射温度及其平均温度,通过计算标准差分析了波长的选取对闪光辐射温度的影响。结果表明：与理论计算结果相比较,实验测量得到的闪光辐射强度值偏低,采用双色测温法计算闪光辐射温度时波长的选取对计算结果影响很大,波长间隔越大计算结果误差越小（误差最小值实验No.1为68.25 K,实验No.2为30.67 K）;四色测温法计算得到的闪光辐射温度与平均温度相近（误差实验No.1为72.88 K,实验No.2为63.66 K）,因此采用比色法计算闪光辐射温度时应尽量选取大间隔波长或多个波长参与计算以降低误差。     

超高温FTIR光谱发射率测量系统的线性度分析

为研究航天领域特种材料高温区域的光谱辐射特性,建立了基于傅里叶光谱仪的超高温光谱发射率测量系统。系统线性度是发射率测量精度的保证,通过测量多温度点黑体辐射的光谱信号,采用多温度点线性拟合方法求得每个光谱点的光谱信号值与黑体光谱辐射亮度的函数关系式,并结合仪器线性度测量理论,建立了光谱发射率测量系统的线性度测量方法。实验测量了黑体温度范围1 000～2 000℃和光谱范围3～20μm的光谱辐射信号,求得波长λ=4μm的理论直线与测量光谱值的线性关系。实验表明,仪器在4～18μm光谱范围响应较好,除CO2强吸收光谱区域,仪器的光谱线性度均优于1%。当测量系统线性度一定时,温度越高,光谱误差对发射率的影响越小。评定光谱发射率测量系统的线性度有利于剔除个别温度点光谱扰动带来的误差。     

Investigating the thermal conductivity of materials by analyzing the temperature distribution in diamond anvils cell under high pressure

Investigating the thermal transport properties of materials is of great importance in the field of earth science and for the development of materials under extremely high temperatures and pressures. However, it is an enormous challenge to characterize the thermal and physical properties of materials using the diamond anvil cell (DAC) platform. In the present study, a steady-state method is used with a DAC and a combination of thermocouple temperature measurement and numerical analysis is performed to calculate the thermal conductivity of the material. To this end, temperature distributions in the DAC under high pressure are analyzed. We propose a three-dimensional radiative-conductive coupled heat transfer model to simulate the temperature field in the main components of the DAC and calculate in situ thermal conductivity under high-temperature and high-pressure conditions. The proposed model is based on the finite volume method. The obtained results show that heat radiation has a great impact on the temperature field of the DAC, so that ignoring the radiation effect leads to large errors in calculating the heat transport properties of materials. Furthermore, the feasibility of studying the thermal conductivity of different materials is discussed through a numerical model combined with locally measured temperature in the DAC. This article is expected to become a reference for accurate measurement of in situ thermal conductivity in DACs at high-temperature and high-pressure conditions.     

探空湿度测量太阳辐射误差修正流体动力学研究

针对太阳辐射加热导致的误差显著限制了相对湿度测量的准确度,提出一种新颖的相对湿度误差修正方法—–基于流体动力学的数值分析法.在流体-固体耦合传热数值模拟分析中考虑探空湿度传感器的外部热环境情况,施加对流-太阳辐射耦合热边界条件,建立了地面到32 km高空不同气压和温度条件下探空湿度传感器的温度误差分析模型.结合Goff-Gratch饱和水汽压逼近公式,进而提出了相应的相对湿度误差流体动力学数值分析模型,并且着重研究了太阳辐射方向、传感器尺寸、反射率和衬底材料热导率等物理参数对相对湿度误差的影响.分析数值仿真结果表明:随着海拨的升高,其与太阳辐射加热引起的相对湿度误差之间存在非线性的单调递增关系;太阳辐射方向对于湿度测量精度的影响显著,当太阳辐射方向垂直于传感器正面时误差最大、传感器顶部时次之、侧面时误差最小;虽然通过减小探空湿度传感器的尺寸、降低衬底材料的热导率以及提高反射率均可以一定程度地降低太阳辐射加热引起的相对湿度误差,但是在低气压高空条件下,太阳辐射加热误差对于湿度准确性的影响仍然十分明显,需加以修正.与实验结果对比表明,基于流体动力学模拟仿真的相对湿度误差数值分析法为辐射误差修正提供了一种新的途径.     

云影响太阳紫外辐射光谱的研究

利用紫外CCD光学多道分析器,测量了云覆盖条件下的太阳紫外辐射光谱,着重研究了云对太阳紫外辐射光谱的影响.光谱分析结果表明,太阳紫外辐射光谱强度受云的影响而衰减:太阳紫外辐射光谱强度衰减依赖于波长,且随波长的递减而减小;云量越大,衰减越强;波长在315 nm以下波段的太阳紫外辐射光谱强度受云影响相对较小.研究结果有较重...     

Solution of the inverse radiative load problem in a two-dimensional system

An inverse radiation analysis is presented for estimating the temperature and the heat load distributions of the heating surface from the temperature and the heat flux measurements of the heated object. The Monte Carlo method is employed to solve the direct radiation problem. The inverse radiation problem is solved using the conjugate gradient and singular value decomposition methods. The measured data are simulated by adding random errors to the exact solution of the direct problem. The effects of the measurement errors on the accuracy of the inverse analysis are investigated. The study shows that the heat load distribution of the heating surface can be estimated accurately for the exact and noisy data. And the conjugate gradient method is better than the singular value decomposition method since the former can obtain more accurate results if the measurement errors are the same.     

氙气中辐射激波的发光特性

本文模拟研究了氙气中X射线加热产生辐射激波的发光特性.辐射激波采用Zinn模型计算,并在模型中输入氙气的辐射不透明度和状态方程参数.研究发现,辐射激波伴随着丰富的光学演化过程,激波对外辐射强度表现出两个明显的亮度峰值和一个亮度极小值,辐射光谱也经常偏离黑体辐射光谱.对氙气不同位置光学特性的分析可知,激波和内部高温区的辐射吸收系数的动态演化导致了辐射激波的发光位置和辐射强度的变化.     

平响应X射线二极管辐射能流还原率提高方法

惯性约束聚变实验中使用平响应X射线二极管(XRD)阵列从不同方向测量黑腔辐射能流的时间演化过程和角分布。平响应XRD的谱响应曲线存在局部不平整,给辐射能流的还原引入了误差。为减小由于能谱形状和平响应局部不平带来的还原误差,提出了加权求解平响应XRD的平均响应值的方法。对该方法提高辐射能流的还原率的必要条件进行了研究。改进后的方法应用于实验数据的处理,结果表明:修正后的等效积分温度随时间的演化过程与多道软X光能谱仪吻合较好。     

软X光能谱仪求辐射能流的改进方法

使用多道软X光能谱仪测量黑腔辐射能流时间过程并使用最小二乘法将多道谱仪的响应函数线性组合为等效平响应。针对惯性约束聚变实验中软X光能谱强度分布不均匀、等效平响应局部不平带来的误差,提出了辐射能流求解的加权改进算法。对不同谱形和等效积分温度的能谱进行了计算,比较了不同方法得到的能流还原能力。改进后的方法应用于实验数据的处理,得到了修正后的等效积分温度随时间的演化过程。     

微结构气体夹层的导热和辐射比较

气体夹层作为散热或绝热机构在微传感器、微驱动器等微器件中是经常出现的。通常认为,气体夹层的导热是微结构表面间热量传递的主要方式,而表面间的热辐射可以忽略不计。本文比较了不同尺度和温度下电介质材料表面间导热和辐射换热的相对强弱,发现当辐射表面间距离只有十几个纳米的时候,辐射换热会大大强于导热。根据不同尺度和温度下导热和辐射相对强弱的不同,对微结构中电介质材料表面间热传递的主要方式进行了划分。     

The effect of UV radiation on the thermal degradation of cellulose triacetate

The effect of UV radiation on the thermal degradation of cellulose triacetate (CTA) has been investigated. Simultaneous thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) have been performed on CTA samples of 0.25 mm thickness. These samples were exposed to different energy fluences of UV in the range 2.3–113 kJ/cm². The specific heat capacity, C_p, has been evaluated for unexposed and exposed CTA samples using DSC method. The results indicate that the transition temperatures, onset temperatures of evaporation, specific heat capacity and the thermal activation energy of decomposition, E_a are affected by the UV energy fluence owing to the simultaneous processes of degradation and crosslinking.