利用x射线激光干涉诊断等离子体电子密度

x射线激光探针干涉方法是诊断高温高密度激光等离子体电子密度等信息的重要工具.利用神光Ⅱ装置输出激光驱动的类镍-银x射线激光作为探针，成功地进行了马赫-曾德尔干涉法诊断实验，获得了清晰的包含等离子体信息的动态干涉条纹图像，并据此给出了待测C8H8等离子体临界面附近电子密度的空间分布. 关键词： 等离子体电子密度诊断 x射线激光 马赫-曾德尔干涉仪     

利用软X射线双频光栅剪切干涉技术诊断金等离子体

激光辐照靶产生的等离子体电子密度的诊断对于惯性约束聚变、等离子体物理、高能量密度物理等相关领域的研究具有重要意义,特别是中、高Z材料等离子体临界面附近的电子密度分布信息的测量.采用波长13.9 nm的类镍银软X射线激光作为探针,利用双频光栅剪切干涉技术尝试诊断了激光辐照金平面靶产生的等离子体的电子密度分布.实验获得了清晰的干涉条纹图像,通过对条纹的初步处理,测量到的最高密度达到了约1.4倍临界密度.通过与相关理论程序模拟结果对比,发现实验与模拟存在一定的偏差,为进一步优化模拟程序提供了有益的参考.通过实验,充分表明了软X射线激光双频光栅干涉技术在诊断中、高Z材料临界密度附近区域等离子体方面的实用性.     

激光干涉法诊断空气开关等离子体的技术研究

介绍了激光干涉技术用于诊断等离子体的基本原理、实验装置及图像处理方法等,通过Mach-Zehnder激光干涉仪诊断了空气开关等离子体。结果表明,该实验装置能够获得高质量的干涉图。通过对干涉图的数值处理,重建了等离子体电子密度的三维分布。空气开关放电后75ns时刻,等离子体的平均电子密度为2×10~(18) cm~(-3),电子温度为0.11eV,等离子体半径为1.1mm,扩散速度为1.4×10~4 m/s。     

剪切干涉测量电缆枪等离子体电子密度

用剪切干涉仪测量了电缆枪产生的等离子体电子密度分布.在实验中获得了激光波前通过等离子体后的干涉图样，测出等离子体沿轴向的平均运动速度约为2 cm/μs.对干涉图进行了二维波前重建，计算了电子线积分密度，给出了直观的等离子体分布图像，并计算了自由电子总数.根据等离子体的圆柱对称关系，利用Abel积分变换算出了局部电子密度沿径向的分布曲线.     

干涉法诊断由纳秒激光诱导产生的大气等离子体的电子密度

通过改进的马赫-曾德尔干涉仪获得了高质量的Nd:YAG激光诱导大气等离子体干涉条纹图.利用快速傅里叶变换（FFT）分析法恢复了干涉图波面,通过Abel逆变换进行密度反演,重建了不同时刻激光等离子体电子密度的三维分布,并得到了激光等离子体膨胀速度与延迟时间的关系.结果显示,纳秒激光诱导大气击穿形成的等离子体具有等离子体通道结构,等离子体膨胀速度的迅速衰减,对等离子体通道的塌陷起到了促进作用,等离子体形状的离心率在大约48 ns时达到最大值,然后开始向圆形演变. 关键词： 激光等离子体电子密度 干涉测量 Abel逆变换     

托卡马克微波干涉信号的实时处理

微波条纹移动干涉仪可用来测量等离子体电子密度及其分布,是一种相当有用的高温等离子体诊断工具(1).通常用干涉条纹的斑马图来直观地显示等离子体电子密度的变化,但它不能直接给出电子密度的值,因此无法用斑马图信号直接进行如密度反馈控制等物理实验.也无法将这信号经通用模数转换器用计算机采集和处理.为此有必要研制能把斑马信号实时转化为密度值的直读式处理系统. 实验中发现,由于各种原因造成微波干涉信号具有无法用模拟实验可以获得的相当复杂的扰动结构.为此我们先设计了一个专用的计算机采集系统,这样不仅能采集斑马信号,搞清干涉…     

马赫-贞德尔干涉仪的调节

惯性约束聚变一直对临界面附近的稠密等离子体电子密度信息非常感兴趣。利用X射线激光为探针的干涉诊断是目前直接获得稠密等离子体电子密度信息的最好方法。等光程、条纹定域、条纹密度的调节是干涉仪装调需要解决的主要问题。2003年秋，建立了马赫一贞德尔干涉仪在靶室外调节、靶室内的安装以及模拟光干涉条纹的监测系统，很好的解决了以上3方面的问题。     

用离焦4f差分干涉仪测量等离子体壳层电子密度

 将环型横向剪切干涉仪置于两个镜头之间，由此设计出一种新型的离焦4f差分干涉仪，该干涉仪同时具有分离光路的剪切量和条纹空间频率分别可调的优点以及共光路结构的稳定性和易于调节的优点，使得在测量大密度梯度等离子体的密度分布时，可以在不降低空间分辨率的条件下仍保证干涉条纹可读。在DPF装置上进行了实验，获得了等离子体壳层的干涉图样，计算了等离子体的径向电子密度分布，在内电极端面上方测量到的最高电子密度约为1.2×10¹⁹ cm^-3，外围等离子体壳层的电子密度约为2×10¹⁸ cm^-3。     

等离子体全息干涉条纹的数据处理

本文介绍了用全息干涉法诊断爆炸丝等离子体的数据处理方法。在考虑等离子体区域为轴对称的情况下,给出了由折射率计算等离子体电子密度的计算公式。在爆炸丝能量为9.6J的情况下,拍摄到了延时3μs的爆炸丝等离子体干涉图。运用计算机图象处理技术对反拍后的干涉图进行了处理,获得了较为理想的干涉图。用微机控制的线阵CCD摄像机判读了干涉条纹漂移。给出了等离子体密度随径向分布的曲线,并得到相应的等离子体密度在中心处约为10¹⁶个/cm³。     

软X射线双频光栅干涉诊断等离子体

针对高温稠密激光等离子体临界密度附近电子密度的诊断需求,发展了基于软X射线激光的软X射线双频光栅干涉诊断技术。利用波长13.9nm的类镍银软X射线激光作为探针,掠入射式的双频光栅作为分光干涉元件,对激光辐照金平面靶产生的等离子体进行诊断尝试。实验获得了清晰的干涉条纹图像,充分表明该技术的实用性。但结果中存在靶面不清晰等问题,为此,提出了初步的解决方案。     

一种新的Fabry-Perot干涉条纹处理方法

介绍了一种提取Fabry-Perot(法布里-帕罗)干涉条纹圆心点坐标和条纹半径的新方法。首先对干涉图像依次进行二值化处理,对所得到的条纹强度曲线进行均平滤波和自适应滤波,根据条纹灰度值强度余弦函数分布的特点,对条纹灰度值数据进行最小二乘法拟合,获得条纹强度峰值坐标,通过精确的迭代算法,进而获得Fabry-Perot干涉条纹圆心点的坐标;然后再对干涉条纹进行圆周积分,从而可以确定每级Fabry-Perot干涉条纹的半径长度。该方法可提高计算精度,减小计算误差。     

一种减少空间调制快拍成像测偏仪伪信息的方法

空间调制快拍成像测偏技术能将偏振信息编码到一幅干涉图中,通过一次测量同时获取目标全部斯托克斯参量.针对空间调制快拍成像测偏技术中,目标像的高频部分对偏振信息通道产生串扰,导致重构的偏振信息包含有伪信息和频域重构目标像的空间分辨率低等问题,提出一种消除伪信息和获取全分辨率目标像的方法.该方法通过对两次快拍测量获得的干涉图进行简单加减运算,便可获得探测目标清晰的纯图像和高信噪比的偏振分量干涉图.本文对该方法进行了详细的理论分析,并通过计算机仿真和搭建实验平台,验证了该方法的可行性.这为空间调制快拍成像测偏技术获取全分辨率目标像和高质量重构偏振信息提供了新思路.     

Measurement of dynamic crack tip displacement field by speckle photography and interferometry

Speckle interferometry has been used to measure the transient displacement field around a crack due to stress wave loading. Double exposure interferograms are recorded with a pulsed ruby laser, and correlation fringes formed by spatial filtering of the developed film. A new technique is presented for reducing the noise level in spatially filtered speckle interferograms. Independent fringe patterns, obtained from one interferogram but with the filtering aperture sampling different regions of the Fourier transform plane, are digitised by a CCD camera and combined numerically. It is demonstrated that accurate analysis of fringe patterns by the Fourier transform method can be carried out, even if no carrier fringes are present. The measurements are compared with those obtained by speckle photography. Least-squares fitting of the theoretical displacement field is used to calculate the stress intensity factor at the crack tip as a function of time.     

通过相移条纹图差分测定相移量的方法

提出一种通过两幅相移条纹图相减来确定它们之间相移量的方法,进行了理论分析和实验验证。两幅相移条纹图相减并归一化后,得到的相移差分函数是振幅只与相移量有关的正弦函数,可以通过确定该函数最大极值的方法得到振幅,进而计算出相移量。介绍了极值直接查找法和平均法两种实现最大极值测量的方法。由于不使用傅里叶变换,减少了运算时间,既可以用于高空间频率条纹,也可以用于稀疏平行条纹,以及任意花样的条纹。在衬比度因子确定后,用这种方法就能够直接在空域内确定两幅条纹图之间的相移量,通过大量采样点进行统计计算,使结果达到很高的精度。将所得到的结果与用傅里叶变换方法得到的结果进行了比较,表明两种方法得到的结果具有完全相同的精度。     

二次曝光全息术对微波等离子体推进器羽流的诊断及计算机模拟

二次曝光全息术是诊断等离子体电子数密度的一个有效测量方法,具有非接触式测量及不受等离子体发光干扰等优点.根据阿贝尔变换公式,通过计算机应用matlab程序数值模拟了各种不同电子数密度状态下的等离子体干涉图.同时拍摄了航天器中微波等离子体推进器羽流的二次曝光全息图,再现了不同状态下的干涉图样.通过分析和对比两次干涉图,得出了羽流的电子数密度.     

Problems of interpretation of holographic interferograms near shock wave fronts

A method of avoiding ambiguity in the interpretation of interferograms near a shock wave front is proposed. The method is based on combining the double-exposure schlieren method and holographic interferometry. Relations for calculating, on the basis of data obtained by analyzing double-exposure schlieren photographs, both the density at the shock wave front and the gradient of the density directly behind the front, which is necessary for calculating the shifts of the interference fringes near the shock wave front, are presented. Zh. Tekh. Fiz. 68, 88–91 (September 1998)     

Shearing interferometry using lateral shears in opposite directions

Different schemes of recording shearing interferograms using shears of wave fronts in opposite directions are considered. It is shown that interference patterns depicting the derivative of the wave front phase with an increased sensitivity can be obtained both on separate carriers and on one common carrier without nonlinear recording of a pair of interferograms. Results of experimental verification of the method including a series of interference patterns with sensitivity increased by two times and different tuning of fringes are given.     

Investigation of 1.06 μm laser induced plasma in air using optical interferometry

The laser produced plasma in air by Q-switch Nd:YAG pulses with 50 mJ and 7 ns was analyzed using Mach-Zehnder interferometer. The interferograms were taken at various delay times after single pulses induced gas breakdown. The 3D electron density distribution at early times of the plasma is investigated. To determine the 3D electron density distribution of the plasma, the FFT analysis is applied to extract the phase of the reconstructed interferograms and the numerical inverse Abel transformation is used to calculate the refractive index. The results provide an understanding of the electron density temporal and spatial evolution of laser induced plasma in air from 18 ns and up to 100 ns of plasma lifetime.     

Interferometric measurement for the plasma produced by a Q-switched laser in air near the surface of an Al target

An analysis the plasma produced by a Q-switched laser in air near the surface of an Al target and a series of M-Z interferograms for the production and growth of the plasma for different delay time are reported. The causes of optical breakdown and calculated the electron density distribution in the plasma is also discussed.