惯性约束聚变反应速率测量

 聚变反应速率是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数,为测量聚变反应速率,研制了一套由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机组成的测量系统。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的聚变反应速率测量系统进行了聚变反应速率测量。在DT中子产额约为10¹⁰条件下,首次获得了聚变反应速率随时间的变化过程。对影响聚变反应速率测量的相关因素进行详细分析后表明,系统的时间分辨力优于30 ps。     

超快中子探测器闪烁体性能计算

超快中子探测器是ICF聚变反应速率测量系统的核心部件。利用蒙特卡罗粒子输运工具包Geant4模拟了一种超快中子探测器——BC-422型闪烁探测器的中子探测过程,计算出了几种厚度的BC-422型闪烁体的探测效率、输出光信号强度和时间分辨力;对比了闪烁体的2种不同反射表面对输出光信号强度和时间分辨力的影响。计算的结果显示:设计适当的BC-422型闪烁探测器能够测量的最低中子产额在108量级,对DT中子的信号时间分辨力好于20 ps,对DD中子的信号时间分辨力达到30 ps,能够用于大型激光装置及其原型的聚变反应速率测量。     

一种用于Z箍缩实验的软X射线成像系统

基于塑料闪烁体转换和光学条纹相机的方法建立了一套用于Z箍缩实验中的软X射线条纹图像诊断系统,解决了以往实验中使用的X射线条纹相机易被电磁环境干扰以及相机电极部件易被实验产生的高速粒子损伤的问题.诊断系统的光谱响应范围主要集中在0.2-10 keV,系统的空间分辨率经过理论评估小于120μm,通过标定闪烁体对X射线的时间响应特性给出了系统的时间分辨率约为1 ns.诊断系统拍摄到了铝丝阵内爆等离子体的一维空间和时间分辨的X射线条纹图像,给出了等离子体的内爆一致性和辐射均匀性等特征信息.     

快响应塑料闪烁体EJ-232的时间特性研究

在核反应时间过程测量系统中,闪烁体主要用于将中子转换为便于记录的可见光.EJ-232塑料闪烁体的主要特点是响应快、衰减时间短,利用其进行中子一光转换可提高系统的时间分辨.利用波长为263nm的激光激发闪烁体对其时间特性进行了测量,闪烁体尺寸为φ6 mm×1 mm和φ6 ram×2 mm.测量结果表明,EJ-232塑料闪...     

一维时空分辨x射线辐射功率测量系统

采用狭逢、红光闪烁体、光纤阵列、条纹相机、像增强器等元件组成x射线辐射功率时空分辨测量系统，该系统具有对x射线能量响应平坦，可有效屏蔽本底光干扰的优点，在喷气Z pinch实验中成功获得内爆等离子体x射线辐射的轴向分布图像.文中对系统结构、参数和使用情况进行了介绍，对测量结果进行了讨论. 关键词： Z pinch x射线 时空分辨 图像     

延时法测量条纹相机μs档扫描非线性

为实现μs档条纹相机扫描非线性标定,建立了基于延时可调信号源和外触发激光器的条纹相机μs档扫描非线性标定系统,弥补了标准具法的不足。系统通过延时值的递增,得到条纹相机扫描速度在全扫程的变化。系统中时间关系抖动来源主要是测试设备延时抖动和条纹相机触发延时抖动。时间抖动测试与分析显示,条纹相机延时抖动±0.6ns,测试设备延时抖动±0.3ns,系统总时间抖动±0.7ns。系统时间抖动会造成最终时间轴信息的起伏。大量数值模拟分析表明,时间轴起伏对系统时间抖动的影响±2ns,在可以接受的范围内。因此,该系统能够胜任条纹相机μs扫程时间信息的测量标定。     

可见光条纹相机绝对灵敏度测量

为将可见光条纹相机应用于绝对测量领域,建立了可见光条纹相机绝对灵敏度测试方法。通过对条纹相机扫描成像过程的推导,定义了条纹相机的量子效率为某一波长光入射时,输出图像净计数与输入光子数之比。使用多模光纤分束器,实现了条纹相机输入光子数的定量,用经过标定的光电倍增管监测入射光子数,建立了条纹相机量子效率测试系统。利用该系统实际测试了某条纹相机的量子效率,结果为0.7 counts/photon。对测量环节的不确定度分析表明,测试结果不确定度在5%之内。这种方法在评估Z箍缩可见光条纹相机诊断系统的灵敏度中发挥了重要作用,也可应用于其他需要确定条纹相机可见光灵敏度的场合。     

一种新的线成像激光干涉测速系统

 设计并搭建了一种新的线成像激光干涉测速系统,用于小样品材料的冲击波诊断或飞片速度测量。系统采用梳状干涉条纹做为信号载体,利用1维光纤阵列＋光电倍增管＋数字示波器替代变像管扫描相机作为记录设备,记录伪推挽四路干涉信号,实现1 ns时间分辨和86 μm空间分辨。用它测量了脉冲激光驱动铝膜飞片的速度场,获得对比度较好的信号,数据处理结果揭示了飞片加速过程将近20 ns,飞片的平面度为14.8 mrad。实验证明,该线成像激光干涉测速系统具有一定实用性。     

高速电视测量光学系统设计及其在航天靶场中的应用

高速电视测量仪主要用于完成导弹和运载火箭发射试验任务中点火、起飞、飞离塔架过程中横向漂移量测量以及初始段高精度弹道测量、高帧频实况景象记录任务。为适应航天靶场测控任务的需要,持续提升我国航天靶场的光学测控水平,设计了一套焦距为25~350 mm的连续变焦光学系统。该系统可以根据不同的任务需要和布站条件,改变镜头焦距,调整摄像机的视场,确保目标在视场中成像占一定比例。另外,该系统增加了高速电视测量仪的跟踪测量距离,并有效解决了定焦光学系统相机成像时容易出现倒影、重影以及存储图像上有干扰条纹现象等问题。     

成像型速度干涉仪

 介绍了应用于超高压条件下的成像型速度干涉仪技术的光路结构和基本原理,该技术在传统速度干涉仪技术的基础上进行了改进,将收光部分改为成像系统,记录系统使用条纹相机,从而能够诊断高速冲击波信号。给出了全系统的光路图,提出了各分系统的参数要求。针对系统硬件,给出了探针光源、成像系统的基本参数,给出了三点支撑干涉仪的设计图,分析了记录系统的基本参数。对于静态实验,拍摄了静态靶的照片,并对静态靶照片进行了初步的分析：发现可以通过条纹对比度的变化初步判断像与靶的对应程度。     

高能γ探测系统中的光耦合部件参数优化

建立了Geant4软件粒子输运模拟平台,完成了核聚变高能射线能量-时间联合谱探测系统的探测效率计算数值建模;提出了遗传算法调用Geant4软件的射线探测系统参数优化方法。以自聚焦透镜前端与塑料闪烁体后端面的距离、自聚焦透镜后端面的长度及自聚焦透镜与通信光纤前端的距离为自变量,以耦合效率为适应度函数,实现了高能探测系统中由塑料闪烁体-自聚焦透镜-通信光纤组成的光耦合部件参数的优化算法。优化结果表明,该算法可以提高塑料闪烁体发出的荧光由自聚焦透镜耦合到通信光纤中的效率,最大可达4.77%。     

Muon-catalyzed fusion in deuterium at 3 K

Muon-catalyzed fusion in deuterium has traditionally been studied in gaseous and liquid targets. The TRIUMF solid hydrogen layer target system has been used to study the fusion reaction rates in the solid phase at a target temperature of 3 K. Both branches of the cycle were observed; neutrons by a liquid organic scintillator, and protons by a silicon detector located inside the target system. The effective molecular formation rate from the upper hyperfine state and the spin exchange rate have been measured, and information on the branching ratio parameters has been extracted.     

高能伽玛相机探测量子效率的蒙特卡罗模拟

探测量子效率（DQE）可被用来精确描述图像噪声通过成像系统的传播特性。根据级联理论,简洁得出了零频噪声传播情况下成像系统的DQE 表达式。采用蒙特卡罗程序MCNP 计算了高能X射线的硬化能谱在六种常用闪烁晶体中的能量沉积分布以及高能伽玛相机的DQE,分析了闪烁晶体的材料和厚度对DQE的影响。模拟结果表明,高密度、高原子序数是影响DQE的主要因素,在同样厚度下,LuAP和LSO转换屏的探测量子效率最高。     

Scintillation efficiency and X-ray imaging with the RE-Doped LuAG thin films grown by liquid phase epitaxy

Very thin scintillator imaging plates have recently become of great interest. In high resolution X-ray radiography, very thin scintillator layers of about 5–20 μm are used to achieve 2D-spatial resolutions below 1 μm. Thin screens can be prepared by mechanical polishing from single crystals or by epitaxial growth on single-crystal substrates using the Liquid Phase Epitaxy technique (LPE). Other types of screens (e.g. deposited powder) do no reach required spatial resolutions. This work compares LPE-grown YAG and LuAG scintillator films doped with different rare earth ions (Cerium, Terbium and Europium). Two different fluxes were used in the LPE growth procedure. These LPE films are compared to YAG:Ce and LuAG:Ce screens made from bulk single crystals. Relative light yield was detected by a highly sensitive CCD camera. Scintillator screens were excited by a micro-focus X-ray source and the generated light was gathered by the CCD camera’s optical system. Scintillator 2D-homogeneity is examined in an X-ray imaging setup also using the CCD camera.     

激光惯性约束聚变综合诊断系统

 概述了为在强激光装置“神光 II”、“星光 II”上开展惯性约束聚变实验而建立的综合诊断系统的构成与指标。重点介绍了近期在X光、光学波段、聚变产物、诊断精密化等方面的进步，以及该诊断系统在黑腔靶物理、内爆动力学、不透明度研究中的应用。     

可用于激光核聚变的闪烁中子探测器

在当前激光核聚变实验中,中子集中在短时间内出现、且产额低。为适应这种特点,要求探测器的效率高,分辨时间短。利用闪烁中子探测器探测激光核聚变所产生的中子,能测定中子产额,记录中子能量,而且探测效率高,分辨时间短。缺点是易受γ射线、X射线的干扰。