黑腔诊断孔堵口现象的数值模拟

 提出一个用一维数值模拟方法研究黑腔诊断孔的堵口现象模型。它被用来研究黑腔诊断孔的出射光透过率及其变化规律。计算结果表明,主要挡光区的径向运动尺度与靶宽度可比,因而一维平板模拟近似模拟诊断孔堵口现象是合理可行的;主要挡光区的密度基本上满足r >0.2 gcm^-3的规律;等离子体层的横向膨胀使得光透过率增大,在膨胀因子为0.8时计算得到在神光II激光条件下典型黑腔的加权平均透过率为0.75。     

激光腔靶辐射时间特性研究

介绍了激光加热腔靶辐射时间特性研究。实验采用滤长为１．０５３μｍ，能量为３０－７５０Ｊ，脉宽为６００－１１００ｐｓ的高斯型激光脉冲，辐照柱型腔靶，用两台具有一定和时间分辨的亚千Ｘ射线能谱仪，分别观察激光入射口和Ｘ光输运口的辐射时间特性，实验结果给出了腔靶源区发射Ｘ光时间过程及其与发射口面积，形状，发射能区等的关系。     

激光等离子体X光辐射非平衡特性实验研究

在ＬＦ－１１和ＬＦ－１２高功率激光装置上进行的实验中，设计了一些特定的激光束－金腔靶－探测器条件，创造了激光直接加热、准辐射加热和激光、Ｘ光混合加热三种物理条件，采用软Ｘ光透射光栅能谱时空分辨技术，测量了腔靶、缝靶和双孔靶等高分辨Ｘ光能谱，研究了激光等离子体Ｘ光辐射非平衡特性。     

腔靶X光空间特性研究

本文介绍了腔靶X光空间成像原理和方法。在国内,首次将MCP(微通道板)光电成像器件应用于激光聚变实验,将X射线测量能区扩展到亚千电子伏范围。实验中利用各种黑体腔靶,通过测量腔靶X光空间发射图象,得到了腔靶激光注入孔和腔内都存在着等离子体会聚机制,以及腔内X光发射以腔壁为主等重要信息,观察到腔靶X光输运通道存在着“堵口”现象,对测量结果进行了物理解释。     

激光腔靶X射线面、体发射特性实验研究

介绍了在“神光”装置上进行的不同类型腔靶Ｘ射线面、体发射物理机制的实验研究。实验采用波长为１．０５３μｍ的激光,脉冲波形为高斯型,能量为５００一７００Ｊ／束,脉冲宽度为６００一１０００ｐｓ．典型靶由三个柱型腔组成,采取双束对打,两端的腔为吸收－转换区（源区）,中间腔为辐射加热的内爆区。给出源区及内爆区Ｘ射线面、体发射测量结果,并通过分析、估算给出面、体发射强度比。 关键词：     

提高腔靶激光能量注入率的新途径

 在“星光Ⅱ”上测量了入射孔边缘镀CH膜的孔靶激光能量注入率,给出了注入率随入射激光能量和波长变化的经验公式,同时对堵口现象物理机理进行了一维数值模拟。实验结果表明:镀CH膜是增加激光能量注入率、提高腔靶辐射温度的有效方法。     

黑洞靶X光产生机制实验研究

本文报导了黑洞靶Ｘ光产生机制实验研究。实验采用波长为１．０５３μｍ，能量为３００－７００Ｊ／束，脉宽为６００－１０００ｐｓ的高斯型激光脉冲。利用三台亚千Ｘ光能谱仪，三台软Ｘ光针孔相机、一台软Ｘ光透射光栅谱仪和十个平响应亚千Ｘ射线二极管对十余种结构、尺寸腔靶实验进行测量。实验给出了腔靶发射Ｘ光的空间分辨像、时间过程、光谱结构及空间角分布测量结果。通过分析，基本弄清了黑洞靶Ｘ光产生机制。     

腔靶内爆区超热电子实验研究

利用１０道滤波荧光谱仪（ＦＦＳ）研究了强激光和薄壁腔靶相互作用时超热电子产生的特征，结合ＧａＡｓ硬Ｘ射线角分布探头，受激喇曼莠射光探头，针孔相机的测量结果，分析得出：在内爆腔靶中，超热电子产生的源区，大部分超热电子静电场和转换体约束在源区，只有小部分能量较高的超热电子进入到内爆区，内爆靶区超热电子总能量占超热电子总能量的约２０％，占入射激光能量的１％－３％。     

激光等离子体堵口效应的理论模拟

采用较为简化的理论模型,根据离子运动方程的自相似解,模拟了激光辐照腔靶时产生的妨碍能量继续注入的堵口效应,获得了注入腔靶的能量份额随小孔初始半径及激光参数的变化曲线。理论与实验结果相符。     

斜入射激光等离子体堵口时空特性研究

 在“星光II”上首次利用X光12分幅相机(XFC)成功地观测到了1.053 μm激光以45°方向斜入射孔靶和半腔靶等离子体堵口的时间和二维空间图象，获得了等离子体堵口速度，同时通过一维模型给出了斜入射条件下的等离子体堵口速度。实验结果表明：相同参数条件下半腔靶与孔靶相比，等离子体喷射速度高约15%。一维模型给出的等离子体喷射速度与XFC测出的等离子体喷射速度在实验误差范围内是一致的。     

Integral and temporal characteristics of soft X-rays of the PF-4 plasma focus setup

Soft X-rays of a setup with a power from 1.5 to 5 kJ, operating with argon, were measured using X-ray pinhole cameras and SPPD 11-04 detectors. Integral measurements of X-rays in energy ranges above 1.2, 1.5, 1.8, and 2.5 keV were performed using a 4-frame pinhole camera with hole sizes of ～250 µm. Simultaneously, the X-ray yield was measured with time resolution in the energy region of > 1.8 keV using a semiconductor detector. X-ray characteristics were experimentally studied at a capacitor bank voltage of 8–14 kV and argon pressures from 1.2 to 3 Torr. The size of hot points was estimated using the pinhole camera with a hole size of ～20 µm as less than 13–25 µm.     

快点火背光照相数值模拟

在激光惯性约束聚变实验研究中,诊断燃料层密度通常利用纳秒激光束辐照金属靶片产生特征X射线作为背光照明光源,对内爆球壳进行瞬态辐射照相,进而推断球壳内爆燃料层的密度。利用蒙特卡罗程序,对快点火X射线背光照相进行了研究,模拟了针孔成像中不同的针孔大小、障板厚度、背光能量对成像质量的影响,对于快点火实验中微米尺寸塑料小球,进行了诊断方案优化。模拟结果表明,综合考虑光通量及成像空间分辨,针孔半径为10 m时成像效果最佳;此时,采用2.7 keV的Mo背光源可以获得最佳的密度分辨。     

针孔点背光技术实验

在“星光Ⅱ”装置上进行针孔点背光技术的演示实验.利用激光辐照φ50μm的小孔产生的堵孔效应使X光的脉宽缩短，起到类似于短脉冲点背光源的作用.另外利用成像方法，实验演示了由面背光方式获得点背光技术，称之为点针孔背光技术.实验结果表明：结合堵孔效应和点背光方式，能获得与点背光同样的结果，这样可以避开点背光对激光器较为苛刻的要求.     

双束黑洞靶辐射特性实验研究

本文着重介绍在“神光”装置上两路对打黑洞靶辐射特性实验研究。利用两台配置时标装置的亚千电子伏能谱仪(Dante)进行时间关联测量,分别监测双束靶吸收转换区和内爆压缩区泄漏X光谱脉冲波形、辐射能谱、辐射温度、辐射时间谱及其辐射温度随时间变化关系。同时进行了大量不同型号黑洞靶实验,给出吸收转换区辐射温度随注入激光能量面密度变化的关系曲线及其定标关系式。实验中,首次把掠入射平面反射镜用于亚千X光能谱测量,并取得预想的结果。     

高功率激光系统空间滤波小孔等离子体特性

 为解决高功率固体激光系统空间滤波小孔堵孔问题,针对空间滤波小孔中的等离子体溅射现象,对等离子体扩散１维分布模型进行了分析。分别对铝、金和碳等3种典型材料１维分布情况及扩散速度进行了数值模拟,得到等离子体扩散速度大约为107 cm/s。根据模拟计算结果,分析了神光Ⅲ原型装置助推放大级的堵孔风险,结果表明,在长脉冲情况下等离子体溅射造成的影响不可忽略。     

基频光腔靶辐射温度定标

研究腔靶辐射温度和X光耦合效率与靶结构及激光辐照条件的依赖关系。利用神光-Ⅱ基频光(波长1．053μm,能量3～5kJ／8束,脉宽0．6～0．9ns)辐照金腔靶。采用软X光能谱仪及平响应探测器分别测量腔靶诊断口辐射X光功率谱及其能量角分布。同时,利用五针孔时、空分辨成像技术对腔靶诊断口发射软X光进行实验观测,给出辐射温度推算中需要的等效诊断口面积修正因子。在北京同步辐射软X光标定站,对上述诊断用软X光探测元器件进行了全谱范围(0．05～1．5kev)的绝对标定,以提高X光辐射功率和黑腔辐射温度的诊断精度．     

基于X光微点源的半影成像技术

基于X光微点源装置,从实验角度验证了半影成像的原理。利用针孔成像,直接测量了微点源源区图像;给出了半影孔成像、半影锥成像和环孔成像原理,以及在微点源的半影成像结果和维纳滤波重建结果。从实验结果可知:半影锥成像具有与半影孔成像相同的诊断能力,两种方法的重建图像尺寸与源尺寸一致;环孔成像的诊断能力更好,重建图像的尺寸和形状更接近源图像。     

高能伽玛源下碲锌镉探测器的针孔成像

采用新型室温碲锌镉(CdZnTe)辐射探测器,通过厚针孔系统对137Cs高能662 keV伽玛射线辐射源进行成像探测,得到了能谱图和放射源图像。计算分析了高能射线穿透效应对空间分辨力的影响,并对不同偏压下得到的图像进行比较与讨论。实验表明,当放大倍率不大时(小于3),高能射线对准直器材料的穿透效应增大是限制图像空间分辨力的主要因素,探测器像素尺寸的大小对图像空间分辨力的影响并不明显。随偏置电压升高,探测器得到的图像会得到改善,但过大的偏压(大于1 000 V)会使晶体内部的电场不均匀性增大,降低信噪比从而降低图像品质。