平焦场光栅光谱仪

 介绍了用于X光能谱测量研究的平焦场凹面光栅光谱仪的原理、结构及象差校正的设计方法。利用2 400L/mm的变栅距光栅设计和建立了一台平焦场光栅光谱仪，其测谱范围为1.5～10nm。通过在星光装置上利用该谱仪测量C10H16O6等离子体的发射谱线，对谱仪进行了实验考核，表明该谱仪分辨率达到0.02nm。并成功应用于辐射加热等离子体的吸收谱测量研究中。     

EAST高时空分辨极向弯晶谱仪系统的升级及初步实验结果

为了拓宽等离子体参数测量范围,对EAST极向弯晶谱仪(PXCS)进行了升级改造。配合高通量大面积水冷固体探测器,提高了极向弯晶谱仪系统的光子计数率、时间分辨率、空间探测范围以及长时间运行稳定性,并在EAST装置上成功运行。实验结果表明,升级后的谱仪获得了高信噪比的类氦氩离子的母线及其一系列伴线谱,通过光谱拟合分析给出了等离子体温度时间演化及其剖面信息,测量结果与切向弯晶谱仪的数据一致,验证了极向弯晶谱仪的升级结果和数据测量的可靠性,并且在EAST长脉冲实验运行也能够稳定地提供全时间的参数分布。     

EAST高时空分辨极向弯晶谱仪系统的升级及初步实验结果

为了拓宽等离子体参数测量范围,对EAST极向弯晶谱仪(PXCS)进行了升级改造。配合高通量大面积水冷固体探测器,提高了极向弯晶谱仪系统的光子计数率、时间分辨率、空间探测范围以及长时间运行稳定性,并在EAST装置上成功运行。实验结果表明,升级后的谱仪获得了高信噪比的类氦氩离子的母线及其一系列伴线谱,通过光谱拟合分析给出了等离子体温度时间演化及其剖面信息,测量结果与切向弯晶谱仪的数据一致,验证了极向弯晶谱仪的升级结果和数据测量的可靠性,并且在EAST长脉冲实验运行也能够稳定地提供全时间的参数分布。     

平场光栅谱仪相对衍射效率测量

 以激光碳等离子体作为软X射线源,同时用平场光栅谱仪、常栅距光栅谱仪测量了类氢和类氦离子谱线强度,以一级谱线强度为标准,给出了平场光栅谱仪高级次光谱的相对衍射效率。     

用于诊断激光等离子体X射线的双通道椭圆弯晶谱仪

利用从一个焦点发出的光线经过椭圆面反射后汇聚于另一个焦点及布拉格衍射的特点,研制了双通道椭圆弯晶谱仪(以下简称"弯晶谱仪").采用独特的双通道结构能够对高温等离子体所发出的X射线同时进行空间和时间分辨测量,测量的波长范围为0.2～2 nm,布拉格角的覆盖范围是30°～67.5°.阐述了弯晶谱仪的基本结构.重点介绍了对LiF分光晶体进行的X射线衍射实验及在"星光Ⅱ" 激光装置上进行的激光打靶实验.得到了钛等离子体X射线的发射谱图像,经过分析,发现弯晶谱仪的空间分辨率能够达到0.0011 nm.最后,提出对弯晶分析器的特性、制作工艺及检测方法还必须进行进一步的深入研究.     

激光等离子体衰减系数的测量

利用“星光”激光装置的线聚焦激光束辐照碳铝组合靶，形成Ｘ光点源及铝等离子体的衰减区。用带时间分辨的平场光栅谱仪测量由碳等离子体发射的Ｘ射线在穿过长为３ｍｍ的铝等离子体后强度随时间的变化。测量结果表明该方法用于激光等离子体衰减系数测量是可行的。     

激光等离子体球面晶体光谱成像

 利用自聚焦原理,研制了一种新型的球面弯晶谱仪。晶体分析器采用云母材料,其弯曲半径为380 mm,布拉格角为51°。利用成像板接收光谱信号,其有效面积为30 mm×80 mm,从等离子体源经晶体到成像板的光程长为980 mm。物理实验在中国工程物理研究院激光聚变研究中心20 J激光装置上进行,入射激光能量为6.78 J,成像板获得了铝激光等离子体X射线的光谱空间分辨信号。球面云母弯晶谱仪的光谱分辨率达到1 000～1 500,在相同环境放置的PET平晶的光谱分辨率为50～100。结果表明：球面弯晶具有较高的光谱分辨率和信噪比,适合于激光等离子体X射线的光谱学研究。     

在HL－1M装置上用弯晶谱仪测量离子温度

本文叙述在ＨＬ－１Ｍ装置上用弯晶谱仪获取Ｆｅ的类Ｈｅ离子谱，用谱线的多谱勒加宽测量等离子体的离子温度，得到的等离子体ＨＬ－１Ｍ装置离子温度为５００—８００ｅＶ。     

激光产生的钴离子体x射线发射光谱

用TlAP平晶谱仪记录了8～15波长范围内钴的激光等离子体X射线发射光谱。根据等离子数序离子光谱的规律性,识别和归类了其中大部分谱线,它们分别属于类钠至类锂之间各电离级离子跃迁。     

硬X射线透射晶体谱仪的设计性能参数

激光等离子体相互作用高分辨硬X射线光谱的测量通常采用柱面透射弯晶谱仪实现。利用几何光学模型对柱面透射弯晶谱仪的关键技术参数进行了理论计算和数值模拟,给出了谱仪弯晶曲率半径、光源到晶体的距离、光源尺寸和探测器的位置等因素对谱仪测谱范围和分辨能力的影响情况,分析了光谱分辨水平随能点的变化。分析结果表明:晶体曲率半径对测谱范围和谱分辨能力影响大,在光源尺寸较小时,随着探测器与罗兰圆距离的增加,谱线之间距离增加的速度大于光谱线宽增加的速度,使得分辨能力增加。     

激光等离子体电子温度的时间分辨诊断

本文描述在LF-11激光装置上进行的线状锗等离子体电子温度时间分辨诊断的实验。在实验中利用时间分辨X射线晶体谱仪测量了线状锗等离子体X射线的时间分辨谱,并借助碰撞辐射模型(CR模型),由类Ne锗L线特征线相对强度比确定出锗等离子体的电子温度及其时间演化过程。并与用部分局部热平衡模型(PLTE)得出的结果做了比较。     

超强激光脉冲作用下的Au等离子体L-X射线辐射测量

基于SILEX-Ⅰ激光器,利用单光子计数型电荷耦合器件,在超强超短脉冲激光与高纯度Au靶相互作用中,通过改变入射激光的能量,测量了不同激光功率密度下的Au等离子体L-X射线发射谱。实验结果表明:在超强超短脉冲激光作用下,Au等离子体L-X射线发射过程中由于高速电子存在,会诱发很强的热辐射和轫致辐射,并且Au等离子体特征L-X射线发射强度、热辐射和轫致辐射随激光功率密度增加而增强。     

正电子碰撞Ag，In，Sn原子L壳层电离截面的理论计算

在David Botz分析模型的基础上,综合考虑正电子及电子碰撞电离的库仑效应和电子交换效应,引入离子效应和相对论效应修正因子,计算了Ag,In,Sn原子的L壳层电离截面.计算结果表明,引入了修正因子的计算结果明显优于平面波波恩近似和扭曲波波恩近似的计算结果,并和最近文献的实验值符合得较好.其计算结果可为激光等离子体模拟提供准确参数.     

正电子碰撞Ag，In，Sn原子L壳层电离截面的理论计算

在David Botz分析模型的基础上，综合考虑正电子及电子碰撞电离的库仑效应和电子交换效应，引入离子效应和相对论效应修正因子,计算了Ag，In，Sn原子的L壳层电离截面.计算结果表明，引入了修正因子的计算结果明显优于平面波波恩近似和扭曲波波恩近似的计算结果，并和最近文献的实验值符合得较好.其计算结果可为激光等离子体模拟提供准确参数.     

Spectroscopic features of implosions of Mo single- and double-planar wire arrays produced on the 1 MA Z-pinch generator

The spectroscopic features of implosions of Mo single- and double-planar wire arrays are studied. The experiments were performed on the 1 MA Zebra generator at UNR. Implosions of Mo planar wire arrays radiate high peak powers and produce high-temperature L-shell plasmas. In particular, plasma electron temperature of single-planar wire arrays of Mo reached ～1375 eV. To estimate and analyze the evolution of plasma parameters in space and time, spatially resolved, time-integrated L-shell Mo X-ray spectra as well as time-gated and time-integrated pinhole images were collected and analyzed. A non-LTE kinetic model was applied to study the spatial structures, temperatures and densities of different wire loads of Mo planar wire arrays. Effects of non-Maxwellian hot electrons on L-shell radiation of Mo are discussed. Furthermore, Mo planar wire arrays generate bright spots or clusters of bright spots along the axial directions. Temperature and density gradients inside these bright spots or its clusters are also investigated. The results are compared with results of previous experiments with X-pinches on UNR Zebra and nested wire arrays at SNL-Z. Radiation magnetohydrodynamics modeling was performed to analyze the mechanisms of Z-pinch plasma heating in the presence of strong density gradients.     

高强度二倍频激光辐照银薄膜靶的烧蚀和X光辐射实验研究

激光聚变物理实验中,背光透视照相是靶丸内爆动力学过程观测的重要方法. Ag是一种重要的背光材料, 激光辐照产生的等离子体可以产生强L线辐射, 研究其烧蚀和辐射特性, 对提高内爆靶丸背光透视照相的图像质量具有十分重要的意义.在神光II装置上, 采用第九路输出的2 ns, ～ 5× 10¹⁴ W/cm², 526.5 nm激光均匀辐照Ag薄膜靶, 实验研究了其烧蚀特性, 获得了银薄膜靶在激光烧蚀驱动下的飞行轨迹和飞行速度的数据. 实验结果与一维辐射流体力学模拟结果相符. 火箭模型对实验数据进行拟合, 得到了Ag材料的质量烧蚀速率和烧蚀压的数据. 采用平面晶体谱仪和X射线二极管探测器阵列观测等离子体的辐射特性, 获得了Ag等离子体辐射光谱和L线转换效率, 实验结果对激光聚变内爆靶丸背光照相的实验设计具有重要的参考价值.     

皮秒脉冲激光产生的X射线源能谱精密诊断

针对皮秒脉冲激光产生的X射线能谱精密诊断需求,提出了一种晶体谱仪,该谱仪使用曲率为200 mm的透射式石英弯晶作为色散元件,测谱范围可覆盖8～60 keV。使用该谱仪在星光III和神光II升级装置进行了应用,成功获得了铜、钼、银等元素的特征线能谱,以及金的L壳层特征线,测量获得的能谱信噪比较高,显示了谱仪在测量皮秒激光产生的X射线能谱上的良好性能。     

神光Ⅱ装置靶丸内爆过程X射线背光照相实验研究

在神光Ⅱ装置上,8路激光注入金柱腔靶产生X射线驱动位于柱腔中心的DD靶丸内爆,第9路激光辐照Pd背光靶产生的L线X射线透视内爆靶丸,用针孔成像方式获得靶丸的透视图像,高速X射线条纹相机记录靶丸透视图像,建立了间接驱动内爆靶丸背光照相的实验方法,清晰地观测到了靶丸内爆的过程,对透视图像分析获得了内爆靶丸壳层运动轨迹和速度的实验数据,所获实验结果可用于间接驱动靶丸优化设计,还可用于内爆动力学数值模拟建模和计算结果的验证。     

1.0 MeV电子碰撞引起Ta 和Au 内壳电离截面的测量

无论对深入理解电子-原子的作用机制,还是在材料等领域的实际应用,电子轰击原子的内壳电离截面都具有重要意义。当前电子碰撞引起原子内壳电离的实验数据多集中在几十keV 入射能量和中小Z 靶原子,其它数据相对比较缺乏。本工作以能量为1.0 MeV电子轰击Ta 和Au 靶,通过测量靶原子特征X射线的产额,获得其K壳电离截面分别为13.3 和10.1 b,L 壳电离截面分别为554 和338 b。并将实验结果和相应的理论进行了对比,结果显示,本实验测得的K壳电离截面与Casnati、Hombourger 理论值、L 壳电离截面与Scoeld和Born-Bethe 的理论值相符。Accurate experimental data for atomic inner-shell ionization cross-sections by electrons are of basic importance both in understanding inelastic electron-atom interaction and its application. Up to now, most of available data on this process were mainly concentrated on the low and medium Z atoms by the bombardment of low energy electrons. In present experiments K-shell and L-shell ionization cross-sections of Ta and Au in collisions with 1.0 MeV eleltron were determined by measuring the characteristic X-rays emitted from the target atoms. For the present collision systems the K-shell ionization cross-sections were found to be 13.3 and 10.1 b,and the L-shell ionization cross sections were 554 and 338 b, respectively. The measured K-shell ionization cross sections are in reasonable agreement with the theoretic predictions of Casnati and Hombourger, while L-shell ionization cross sections are consistent with the theoretical results of Soc eld and Born-Bethey.     

用斜入射方法计算碳纤维靶的激光增益

 用斜入射方法并考虑了激光被折射和P极化激光的共振吸收,计算了碳纤维靶的等离子体状态和激光增益。激光斜入射获得的类H碳的n=2 、3 跃迁的激光增益系数,比按垂直入射的计算的值略大,但是,增益系数的空间分布变得更窄。激光增益发生在更靠近靶的外表层。