激光加热金双盘靶辐射与再辐射实验研究

在“星光Ⅱ”装置上,采用新型双盘靶研究X射线谱在次级得到改造的特性,并测量出初、次级等离子体碰撞的速度.这种双盘靶一定程度上避免了初级等离子体喷射的影响,可以提高烧蚀次级X射线的干净性.采用两台软X射线谱仪分别对初级和次级辐射的X射线进行测量,采用X射线条纹相机测量双盘靶等离子体喷射的时空扫描图象,并对实验结果进行简单的物理分析 关键词： 双盘靶 X射线再辐射 等离子体碰撞     

腔靶X射线辐射特性实验研究

在上海“神光”装置上,对柱形腔靶X射线辐射的温度、光谱以及时间特性进行了实验研究,得到内爆区轴向温度随空间位置的变化特征。观测到腔内激光直接烧蚀靶物质产生的第一次X射线辐射和等离子体运动、汇聚形成的第二次X射线辐射,两次辐射的时间间隔为1.2ns。通过测量源区和内爆区X射线辐射空间能谱结构,结果表明源区X射线辐射能谱是非平衡的,而内爆区X射线辐射能谱近似为Planck谱。 关键词：     

三维柱腔内辐射输运的一维模拟

在惯性约束聚变实验中,使用一维辐射流体力学程序模拟辐射在管壁约束的介质中的传输,因为无法考虑管壁辐射漏失等二维或三维边缘效应而引入了较大的误差.通过解析的视角因子公式和反照率定标公式来模拟X射线在管壁中的损失以及腔壁开口的漏失等边缘效应,对一维辐射流体力学程序MULTI的辐射输运计算进行了修改,成功模拟了X射线辐照下金等离子体的界面运动轨迹,比不考虑边缘漏失更接近实验测量结果,证明了该方法的有效性.     

HL—1装置等离子体中X波段的微波反锯齿振荡

一、引言 对电子回旋频率和等离子体频率的辐射研究表明,在HL-1装置的低密度放电过程中,存在着相对论电子束。本实验中,用一个在HL-1装置赤道面上垂直于纵向磁场方向的天线,观测了频率小于等离子体频率ω_(pe)的X波段的微波辐射。发现在这个频段除了可以接收到强的稳态超热辐射外,在一定的密度范围内,还能观测到幅度很大的反锯齿振荡。它们和软X射线锯齿,等离子体密度有一定的关系。下面将给出这些实验结果。     

基于聚龙一号的钨丝阵Z箍缩内爆辐射特性

介绍了基于聚龙一号装置的Z箍缩诊断和实验布局, 分析了丝数132~300、丝直径5~10 m、丝阵直径13~30 mm的单/双层钨丝阵Z箍缩内爆动力学过程和软X射线辐射特性规律。研究表明, 钨丝阵等离子体的停滞时间与零维薄壳模型计算的停滞时间一致, 内爆轨迹存在偏离, 丝阵等离子体内爆开始前以丝烧蚀为主, 内爆开始时间约为总内爆时间的67%;随着负载质量和半径的增大, 负载电流、内爆停滞时间和X射线辐射脉冲半高宽也相应增加, X射线辐射峰值功率减小。双层钨丝阵的内爆均匀性和一致性优于单层丝阵, 其辐射峰值功率明显高于单层钨丝阵, 但单/双层钨丝阵辐射产额基本相当, 能量转换效率约为15%。此外, 还初步讨论了单层钨丝阵驱动的低密度泡沫动态黑腔辐射功率波形特征及其与纯钨丝阵内爆辐射的差异。     

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针对实验室等离子体的辐射物理条件和等离子体箍缩三温的数值模型,提出一种定量计算Z箍缩等离子体辐射能谱的近似方法。在给出计算能谱结构的理论方法之后,再将这种近似计算方法编入到Kr喷气Z箍缩等离子体X射线辐射的二维三温辐射磁流体力学模型中,得出典型Kr喷气Z箍缩X射线辐射的能谱分布。对照"强光一号"加速器Kr喷气箍缩实验测量得到的辐射能谱分布,分析了理论与实测结果之间存在的偏差。     

1.053μm激光辐照金箔靶发射X射线能谱的实验研究

在“星光-Ⅱ”单束高功率激光装置上利用束匀滑的钕玻璃基频激光辐照不同厚度的金箔靶,测量了金箔靶前向和背向的X射线能谱、X射线辐射能量角分布及X射线能谱时间变化过程,研究了金箔靶中激光烧蚀及辐射烧蚀过程;获得了不同厚度金箔、不同激光功率密度及不同角度等几种条件下其前后向X射线能谱的定量测量结果,同时从不同厚度的金箔背侧X射线能谱时间过程观察到明显的辐射热波时间延迟. 关键词： 金箔靶 X射线能谱 辐射烧蚀 辐射热波     

对激光等离子体中X射线的产生与辐射加热研究

利用一维辐射流体力学程序MULTI数值模拟研究了功率为1014Wcm2、脉冲宽度为300ps、波长为0.44μm的强激光辐照平面Au靶时产生X射线的过程,给出了X射线转换效率和能谱分布.通过将靶物质划分为对所产生的X射线光学薄的转化区和光学厚的再发射区,得到了作为黑体辐射热源的最佳靶厚度,并给出了辐射加热靶所产生的等离子体的密度和温度的空间分布. 关键词： 辐射流体力学 激光等离子体 X射线转换 辐射热波     

低密度泡沫金激光-X射线转换特性模拟研究

在激光间接驱动惯性约束聚变中, 激光首先与黑腔壁高Z等离子体相互作用转换成强X射线辐射, 再通过高Z腔壁的X射线再辐射而在靶丸表面产生对称辐射以驱动其内爆, 改善腔中激光–X射线转换特性非常重要. 利用一维辐射流体程序模拟研究了低密度泡沫金对激光–X射线转换特性的影响, 结果表明: 在固定激光参数条件下, 随着Au材料密度降低, 激光–X射线转换效率提高, 当泡沫Au密度为0.1 g/cm³时, 转换效率相对提高19%; 同时, 金M带辐射份额随之减少; 对于发光区运动, 存在合适的泡沫Au密度使其得到有效抑制. 从能量平衡的角度分析了转换效率提高的原因: 在激光与低密度泡沫Au作用时, 转换为流体力学动能损耗的能量份额与固体Au相比有所降低, 因而相应的辐射能份额增加. 低密度泡沫Au改善激光–X射线转换特性是实现黑腔腔壁优化的一种途径, 模拟结果为进一步开展相应实验研究提供了依据. 关键词： 泡沫金 激光-X射线转换 辐射谱 等离子体运动     

辐射烧蚀铝箔数值模拟研究

 利用一维多群辐射输运程序RDMG数值模拟神光II条件下辐射烧蚀铝箔的实验研究,详细描述了X光在铝箔中的辐射输运过程,清楚地显示了辐射热波在铝箔中的传播,给出铝等离子体温度密度的时空分布、铝箔背面出射的X光能谱及出射X光各能区能流随时间的变化,分析出射X光的能区对测量结果的影响,对神光II条件下辐射烧蚀铝箔的厚度范围进行初步的探讨。数值结果与实验结果相吻合。     

X射线激光器——新兴的短波长相干光源

Ｘ射线激光器是运行在电磁辐射波谱中Ｘ射线波段的短波长相干光源，通常，Ｘ射线激光器都采用高功率激光器作为泵浦源，强激光与靶相互使用形成的高温等离子体作为工作介质，并采用单程（或双程）行波放大的运行方式，近１０年来，Ｘ射线激光器的研制工作取得了重大进展，并开始了Ｘ射线激光应用的初步研究，现在正朝着提供高亮度，有较好相干性并且价格便宜的小型短波长Ｘ光光源的目标努力。     

短脉冲强X光泵浦产生光电离三体复合X光激光

 介绍了激光打靶产生短脉冲强X光辐射的方法,给出了打钠靶的数值模拟结果。 数值研究短脉冲强钠X光泵浦氖激光介质的X光激光,通过在氖中加氢的办法降低了电子温 度,有效地提高了激光增益。研究了短脉冲强X光泵浦的高增益光电离三体复合X光激光机 制,提出了在大中型激光器上开展这种X光激光研究的想法。     

Characterization of X‐ray gas attenuator plasmas by optical emission and tunable laser absorption spectroscopies

X‐ray gas attenuators are used in high‐energy synchrotron beamlines as high‐pass filters to reduce the incident power on downstream optical elements. The absorption of the X‐ray beam ionizes and heats up the gas, creating plasma around the beam path and hence temperature and density gradients between the center and the walls of the attenuator vessel. The objective of this work is to demonstrate experimentally the generation of plasma by the X‐ray beam and to investigate its spatial distribution by measuring some of its parameters, simultaneously with the X‐ray power absorption. The gases used in this study were argon and krypton between 13 and 530 mbar. The distribution of the 2p excited states of both gases was measured using optical emission spectroscopy, and the density of argon metastable atoms in the 1s₅ state was deduced using tunable laser absorption spectroscopy. The amount of power absorbed was measured using calorimetry and X‐ray transmission. The results showed a plasma confined around the X‐ray beam path, its size determined mainly by the spatial dimensions of the X‐ray beam and not by the absorbed power or the gas pressure. In addition, the X‐ray absorption showed a hot central region at a temperature varying between 400 and 1100 K, depending on the incident beam power and on the gas used. The results show that the plasma generated by the X‐ray beam plays an essential role in the X‐ray absorption. Therefore, plasma processes must be taken into account in the design and modeling of gas attenuators.     

我国同步辐射小角X光散射装置

小角X光散射是当X光照射到物质上时发生的在原光束附近小角度范围内的电子相干散射,凡是存在纳米尺度的电子密度不均匀区的物质均会产生小角X光散射现象,因此它是表征纳米、多孔材料结构的理想手段。普通X光源产生的X光强度弱,限制了小角X光散射的应用,采用同步辐射为X光源,则可以大大提高X光强度。目前我国已建立同步辐射小角X光散射站,本文对其装置进行了介绍。     

腔靶诊断孔辐射堵口的简化描述

研究了在辐射加热腔靶时x光通过诊断孔伴随着的堵口的物理过程。给出了两类感兴趣的物理状况的穿透率随时间变化与有关参量的定标规律。并且理论模型对于修正实验结果与反推腔体内部辐射场的信息很有用。     

量纲分析法求解辐射热传导自相似解

通过量纲分析,将辐射流体方程简化为一阶常微分方程组的形式,进而结合数值计算求得热波烧蚀自相似解。流体方程涉及的内能、状态方程表达式采用依赖于温度、密度两个参量的形式,且参数可调,适用性较广。源边界条件可为恒温、恒流、恒压、常密等情况。以恒温源为例,给出了X射线加热Au壁时烧蚀质量与烧蚀压的定标关系,与文献结果及MULTI辐射流体程序计算结果吻合较好。     

丝阵负载Z箍缩内爆动力学研究

丝阵负载内爆动力学行为基本可以分为以下四个过程:1)丝的烧蚀;2)壳层的形成;3)内爆;4)滞止.利用所研制的可见光分幅相机和X射线分幅相机在"强光一号"加速器上对多种型号的丝阵负载Z箍缩内爆动力学行为进行了实验研究,获得了从早期单丝烧蚀到等离子体柱崩毁全过程图像,并对实验结果进行了分析,主要研究成果如下:1)发现存在较长时间的丝烧蚀过程,且单丝烧蚀在轴向上并不均匀;实验得到的内爆轨迹与唯像模型计算结果较为一致.2)不论早期的可见光图像还是中后期的软X射线图像都存在明显的阴极发射,内爆后期在阴极附近存在明 关键词： 丝阵 内爆动力学 Z箍缩 脉冲功率技术     

An in situ atomic force microscope for normal‐incidence nanofocus X‐ray experiments

A compact high‐speed X‐ray atomic force microscope has been developed for in situ use in normal‐incidence X‐ray experiments on synchrotron beamlines, allowing for simultaneous characterization of samples in direct space with nanometric lateral resolution while employing nanofocused X‐ray beams. In the present work the instrument is used to observe radiation damage effects produced by an intense X‐ray nanobeam on a semiconducting organic thin film. The formation of micrometric holes induced by the beam occurring on a timescale of seconds is characterized.     

热辐射驱动烧蚀平面金靶的数值定标定律

利用一维辐射流体力学编码数值研究了辐射烧蚀波在平面金靶中的传播情况,并在常温边界条件下得到了辐射流、烧蚀压、质量烧蚀率和特征等离子体密度的定标定律。     

Z箍缩内爆过程中的能量转换机制研究

利用一维三温辐射磁流体力学程序对氖气和铝丝阵Z箍缩内爆过程中的能量转换过程进行了详细的数值研究，发现在内爆过程中离子和电子之间的碰撞能量交换是最主要的能量交换过程，其次是电子和光子之间的光电过程和轫致过程，而康普顿散射过程中的能量交换可以忽略不计；辐射出的x射线主要是在光电激发和光电复合过程中产生的，其次是在轫致辐射过程和康普顿散射过程中产生的.理论分析表明，辐射出的x射线能量可以超过，也可能小于其等离子体最大动能.数值模拟结果表明，在氖气Z箍缩中，辐射出的x射线能量没有超过其等离子体最大动能，而在铝丝阵列内爆中，辐射出的x射线能量超过了其等离子体最大动能，但小于磁压所做的功；在整个Z箍缩过程中欧姆加热能量是较小的. 关键词： Z箍缩 能量转换 x射线辐射