500 fs超短脉冲激光对CCD探测器的破坏效应

 采用脉宽500 fs，脉冲能量250 μJ的超短脉冲激光辐照线阵CCD探测器，观察到了CCD从线性响应到像元饱和、饱和串音直至硬损伤的整个过程，并着重对两种辐照能量密度下的硬损伤机理进行了理论分析。结果表明：激光能量密度为0.45 μJ/cm²时，达到像元饱和；能量密度为0.14 J/cm²时，辐照6个脉冲后实现了CCD器件的硬损伤，硬损伤源于晶格被加热并汽化形成等离子体；能量密度为1.41 J/cm²时，单个脉冲就使CCD器件的输出波形无法辨认，2个脉冲后CCD器件没有任何信号输出，硬破坏源于电荷分离形成的电场库仑力。     

短脉冲高剂量率γ射线源技术研究

 介绍了“强光一号”加速器产生宽度约20 ns的高剂量率脉冲γ射线的工作过程；分析了短脉冲γ射线源二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能；说明了等离子体断路开关的工作特性；阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则与设计参数。给出了不同短脉冲γ射线源的实验结果，得到了3种辐射参数：脉冲宽度约20 ns，辐射面积为2，30和100 cm²时，相应的辐射剂量率为10¹¹，0.7×10¹¹和10¹⁰ Gy/s。     

“天光一号”平滑化角多路系统的建立

 采用诱导空间非相干（FEISI）的平滑方法结合传递傅里叶面的技术，建立了一套平滑化六束角多路系统。该系统输出总能量158 J，能量稳定度约4％，输出脉冲宽度25 ns，靶面有效焦斑直径400 μm，焦斑均匀性1.6％，激光功率密度3.7×10¹² W/cm²。     

相对论电子束在角向磁场中产生硬X射线的实验研究

 在闪光二号加速器上用相对论电子束在低压气体和角向磁场中传输打靶的方法，进行了硬X射线产生的实验研究。在47cm传输距离上，电子束与钽靶作用，获得了面积积分剂量率为2.1×10¹⁰Gy·cm²/s的硬X射线辐射（能谱范围为20～120keV），在总的辐照面积上(4π方向)面积积分剂量达1 843Gy·cm²，X射线转换率达到108Gy·cm²/kJ。     

脉冲软X光辐射三种材料的喷射冲量实验研究

 在强光一号脉冲加速器上进行了国内首次的实验室软X光辐射三种材料的喷射冲量研究。结果表明，在能量为(0.2～0.33)keV、平均脉宽为39ns左右的X光辐射下，对灰漆、白漆和硬铝，在能注量分别为(92～152)J/cm²、(115～136)J/cm²和(163～192)J/cm²时，它们的冲量耦合系数分别为(0.61～0.80)Pa·s/(J·cm^-2)、(0.58～0.97)Pa·s/(J·cm^-2)和(0.61～0.84)Pa·s/(J·cm^-2)。     

室温下Pr0.7Ca0.3MnO3薄膜的瞬态光响应特性

在室温下利用波长532nm，脉冲宽度7ns的纳秒脉冲激光研究了不同电压和激光能量密度作用下Pr_0.7Ca_0.3MnO₃薄膜的瞬态光响应特性.在激光能量密度为275.16mJ/cm²时，其最大电阻变化率达到92.3%，响应时间约36ns.室温下电压变化对薄膜的光响应特性影响不大，而诱导光能量密度的影响则很明显，能量密度越大，电阻变化越大，响应时间越短，并且电阻变化和响应时间均与激光能量密度呈非线性关系.这种光响应来源于薄膜中的光致非稳态绝缘体-金属相变，有望在新型光电器件上获得应用.     

用光学记录速度干涉仪测量自由面速度

 建立了一套光学记录速度干涉仪系统(ORVIS)，用于测量强激光产生的冲击波状态方程中的自由面速度。该光学记录速度干涉仪系统的时间分辨率为179 ps，可以测量自由面速度随时间变化的整个过程。在天光KrF高功率准分子激光装置上进行激光打靶实验，激光波长248.4 nm，脉冲宽度25 ns，最大输出能量158 J。在激光功率密度为6.24×10¹¹W·cm^-2的条件下，测得厚20 μm铁膜的自由面速度可达3.86 km/s；在激光功率密度为7.28×10¹¹W·cm^-2条件下，100 μm铝膜（靶前有100 μm的CH膜作为烧蚀层）的自由面速度可以达到2.87 km/s。     

重复脉冲强流电子束源长时间稳定运行实验研究

 简要阐述了脉冲变压器型重复脉冲强流电子束加速器CHP01的组成、主要特点及工作原理，利用设计的重复脉冲强流电子束源进行了长时间运行实验研究，实验结果达到：在100 Hz重复频率下连续运行5 s，脉冲变压器能稳定输出电压1.15 MV,强流束二极管输出电压超过800 kV、束流7 kA、脉冲宽度45 ns，阴极电子发射密度超过10 kA/cm²，且运行稳定可靠。利用该电子束源进行了X波段类周期慢波结构微波器件实验研究，在50 Hz重复频率下连续运行5 s，输出微波功率超过1 GW，脉冲宽度大于25 ns。     

ZrO2薄膜的改性与抗激光损伤研究

 采用水热合成技术，制备了ZrO₂胶体，用旋涂法镀制了单层ZrO₂介质膜以及添加了有机粘合剂PVP的复合ZrO₂-PVP薄膜。采用X射线衍射(XRD)、椭偏仪、红外分光光度计（FTIR）、原子力显微镜（AFM）等仪器对干凝胶及薄膜进行了性能测试和表征，并用输出波长为1.064 μm、脉宽为10 ns的电光调Q激光系统产生的强激光测试其激光损伤阈值。测得ZrO₂和ZrO₂-PVP薄膜在300 ℃热处理60 min后的激光损伤阈值分别为24.5 J/cm²和37.8 J/cm²。研究表明：添加有机粘合剂后的复合薄膜具有平整的表面结构；有机粘合剂的添加有助于提高薄膜的折射率和激光损伤阈值，其中，ZrO₂-PVP 复合薄膜的折射率可高达1.75，激光损伤阈值达到37.8 J/cm²，比ZrO₂单层膜的激光损伤阈值提高50%。     

长脉冲高阻抗强流电子束二极管

 介绍了强光一号加速器长脉冲功率系统；分析了强光一号加速器长脉冲轴向绝缘高阻抗电子束二极管的管绝缘体和真空磁绝缘传输线的结构与绝缘性能；阐述了二极管工作阻抗和阴阳极的设计原则，给出了设计参数。实验研究表明：二极管电压0.75~2.6MV，电流65~85kA，电压幅值对应的工作阻抗14~44Ω，输出轫致辐射脉冲宽度100~400ns，100 cm²输出窗口的轫致辐射剂量率10⁸~2×10⁹Gy/s。     

一台基于串级二极管技术的高强度脉冲硬X射线源

介绍了利用串级二极管产生高强度脉冲硬X射线的方法及其辐射场参数。以“闪光二号”加速器为平台,通过适应性改造,产生快前沿电压脉冲;研制了两级阻抗1 Ω串级二极管,通过串联分压降低二极管端电压、各级二极管电子束独立打靶在空间叠加形成高强度均匀辐射场。解决了悬浮电极绝缘支撑、二极管阴极均匀发射等技术难题,实现了串级二极管的稳定工作。在总电压约700 kV、电流约310 kA条件下,X射线平均能量87 keV,500 cm2上的平均能注量36 mJ/cm2,剂量均匀性（最大值比最小值）达到2∶1。     

High-energy single pulse and multi-spike operation with a passive polymer Q-switch

Stable highly efficient polymer passive switch based on a polyurethane composite and organic dye BDN were developed for the neodymium lasers. The maximum energy of 0.98 J was obtained for a single pulse at passive Q-switching of these lasers. Repetition of single pulses at 50 Hz was possible. Repetitively pulsed operation with a peak output power up to 2 MW and an energy of train of nanosecond pulses 14.1 J were achieved in an yttrium aluminate laser for the first time. Variation of the initial switch transmittance made it possible to vary the pulse (spike) duration in the range 28–90 ns. The maximum pulse repetition rate in a train was 350 kHz when the Q-switching efficiency was 98%. The damage threshold of the investigated polymer matrix was achieved 14 and 18 J/cm² for single pulse duration (15 and 35 ns correspondingly) and 52 J/cm² in multi-spike generation regime (duration 80 ns).     

强流脉冲离子束能量密度分布的红外诊断

强流脉冲离子束在靶上的能量密度分布是其研究和应用的一个重要参数。为了解决现有束流能量密度诊断方法的不足,利用红外成像仪测量靶背面的温度分布,从而建立了强流脉冲离子束能量密度分布的红外诊断方法。对能量密度1J/cm2量级、脉冲宽度为102 ns量级的束流,该方法测量误差好于5%,空间分辨率可达到1~2mm,具有操作简便、成本低的优点,是强脉冲能量沉积分布的一种高效迅速的诊断方法。     

High-power pulse-periodic Nd3+-YAG laser with combined pumping by diode arrays

Output characteristics of the pulse-periodic solid-state laser pumped by diode arrays at a pump pulse repetition rate of 8...512 Hz were studied. Three pump types are used: longitudinal raster-lightguide, transverse, and combined ones. Diode arrays with a pulse power of ～800 W, emitting area sizes of 5 × 25 mm², and radiation divergence along two mutually perpendicular axes equal to 4° and 15°, respectively, were used as a pump source. The pump current pulse duration was varied within 100–350 µs. Three operating modes were studied: (i) free generation, (ii) passive Q-switch, and (iii) acousto-optic Q-switch ones. The lasing peak pulse power was (i) ～2 kW(free generation mode), (ii) ～1.5 MW (passive Q-switch mode), and (iii) ～100 kW (acousto-optic Q-switch mode). The highest average lasing power was 150 W at a pump pulse repetition rate of 512 Hz. The highest pulsed lasing energy was 0.65 J.     

快前沿紧凑型X光机研制

介绍了一种基于Marx发生器原理设计的快前沿紧凑型X光机,采用Marx发生器直接驱动X射线管的线路设计,封装在一个直径约为15 cm、长约1.2 m的不锈钢圆筒内。Marx发生器设计为15级单极性同轴结构,利用锐化开关与屏蔽外筒间的杂散电容来减小脉冲前沿,同时采用紧凑低电感设计来获得窄脉冲的输出。Marx发生器最大储能90 J,在充电电压为30 kV的情况下,75Ω负载上获得了前沿10 ns、脉宽40 ns、幅度360 kV的高压脉冲。实验结果表明X光机设计合理,实现了设备小型化目标,获得了快前沿高幅度的高压脉冲。研制的X光机的主要的参数为:脉宽35 ns;0.3 m处剂量约2.58×10~(-5)C/kg;焦斑2 mm。     

重复频率脉冲强X射线源

 介绍了一台重复率1～2Hz、采用等离子体断路开关和电感储能技术的脉冲强X射线源。距辐射靶0.5m处的峰值剂量率为0.25MGy/s,1m处的平均剂量率为0.15kGy/h,脉宽(FWHM)约为100ns。给出了装置构成、原理及初步调试结果。     

500 kV亚纳秒脉冲X光机研制

高能量亚纳秒脉冲X射线可用于精确定标辐射探测系统的时间响应特性和探测灵敏度,对于脉冲辐射场诊断技术研究具有重要意义。研制了一种小型化、可移动的亚纳秒脉冲X射线源,装置占地区域尺寸为1.2 m×40 cm,重142 kg。设计了双锥形绕组同轴结构变压器,采用新颖的三谐振变压技术,将纳秒脉冲形成线充电至520 kV,通过油介质自击穿开关放电,输出370 kV,3.8 ns的高压脉冲。设计了多级过匹配传输线提升输出电压,并利用油介质peaking-chopping开关进行脉冲压缩,产生了峰值520 kV、半高宽0.5 ns、功率1.8 GW的高压脉冲。基于Child-Langmuir定理,设计了刀刃阴极X光管,在520 kV电压下的运行阻抗为150 Ω,管前20 cm处的X射线峰值能量注量率约为1×1016 MeV·cm-2·s-1,累积照射量为4.1 mR。     

Filippov type plasma focus as intense source of hard X-rays(Ex≃50 keV)

This paper evaluates the use of a plasma focus machine (Filippov type) as a pulsed intense source of hard X-rays. It is shown experimentally that discharging a capacitor bank of W=50 kJ in the new arrangement of the discharge parameters, one can deliver into the test cavity (volume of 6*10³ cm³) an average of Φ _x=8*10^-4 J/cm². The delivered energy fluence varies in the range of 2*10^-4 J/cm²⩽Φ_x⩽2.9*10^-3 J/cm², depending on the probe position. The X-ray energy spectra were established by the differential absorption method using thermo-luminescent detectors (time-integrated spectra) or plastic scintillators (time-resolved spectra). The average energy of X-ray photons is 40 keVx^av<50 keV (20 keV⩽E _x⩽170 keV) and remains quasi-constant during the main part of the pulse (~40 ns). The electron energy that can produce such bremsstrahlung radiation is in the range of 95 keV⩽E_e⩽170 keV. However, time-resolved experiments reveal that at each instant of time only one energy of electron beam occurs. The aforementioned radiation characteristics reveal new potentials for the plasma-focus machine for a variety of applications. Some insight into the physics behind production mechanism of quasi-monoenergetic relativistic-electron beams will be concurrently reviewed     

脉冲CO2激光烧蚀锡靶等离子体的数值研究

使用一维辐射流体力学程序MULTI模拟了脉冲CO2激光烧蚀平面锡靶的过程,研究了脉冲宽度、峰值功率密度、靶材初始密度对锡等离子体电子密度、电子温度的时空分布的影响,并结合统计分析得到最有利于产生13.5 nm 极紫外光的激光脉冲宽度。模拟结果表明,脉冲宽度为100~200 ns的长脉冲激光产生的等离子体有利于实现极紫外输出的最佳条件,通过分析等离子体的电子密度、电子温度的分布对这一结论进行了解释。临界电子密度区域有效吸收了脉冲能量,而低密度的羽辉对激光与极紫外辐射的吸收很少。采用长脉冲激光,使得辐射极紫外等离子体持续时间更长,是提高极紫外辐射效率的有效手段。同时模拟还发现,靶材初始密度对等离子体参数的影响不大。     

Generation and detection of tunable ultrashort infrared and far-infrared radiation pulses of high intensity

We report on generation and detection of intense pulsed radiation with frequency tunability in the infrared and far-infrared spectral regions. Infrared radiation is generated with a transversally electrically excited high pressure CO₂ laser. A laser pulse of a total duration of about 300 ns consisted, due to self mode locking, of a series of single pulses, some with pulse durations of less than 450 ps and peak powers larger than 20 MW. Using these pulses for optical with durations less than 400 ps were obtained. For detection a new ultrafast superconducting detector was used.