激光聚变研究中心聚变靶物理实验和诊断技术研究进展北大核心CSCD

美国在国家点火攻关计划(NIC)的实施尽管未能实现点火目标,但建立了前所未有的点火靶物理精密实验能力,深化了点火靶物理认识,进一步明确了需要进一步解决的关键问题。激光聚变研究中心利用神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置条件,围绕黑腔等离子体能量学和内爆动力学开展实验与诊断技术研究,部分关键诊断技术取得突破,精密的实验能力显著增强,进一步丰富的配套实验结果在深化靶物理认识和校验数值模拟程序方面发挥了重要作用。     

第十五届全国原子与分子物理学术会议:非局域热动平衡等离子体K壳层电离平衡模型

发展了针对非局域热动平衡等离子体的K壳层电离平衡模型。模型中详细计算了各原子过程参数,并通过求解速率方程的稳态解得到各电离态的布居分布。在此基础之上,研究了谱线强度比值对等离子体温度、密度的依赖关系。最后,我们根据此模型的计算结果,分析了在神光II装置上获得的内爆靶丸掺Ar发射光谱实验数据,推断出靶丸芯区电子温度随时间的演化过程。     

K-Shell Spectra from CH-Tamped Aluminum Layers Irradiated with Intense Femtosecond Laser Pulses

X-ray spectra of H-like and He-like aluminum ions from aluminum buried in CH layers irradiated with 30fs, 200 TW laser are measured. The electron temperature and density are derived from line ratios of the He-α resonance line to its satellite lines. Typical temperatures of 490-646 eV and electron densities up to 7 × 10^20 cm-3 are obtained. The results show that the electron density increases and temperature decreases with the increasing CH thickness.     

利用时间分辨Ar的K壳层发射光谱诊断内爆靶丸芯区电子温度的时间演化过程

在神光Ⅱ装置上的内爆实验中,通过在充氘气(D2)的靶丸中掺入氩(Ar)元素,利用晶体谱仪配条纹相机测量得到了内爆停滞阶段Ar的K壳层发射光谱随时间的变化。在实验中,观测到Ar的Heα,Heβ以及Lyα线发射,持续时间大约200ps。用Heα线与Lyα线强度比值来推断靶丸芯区电子温度。利用碰撞辐射模型,从理论上计算出Heα线与Lyα线强度比值随电子温度、数密度的变化。通过将实验上观测到的Heα线与Lyα线强度比与理论计算值相比较,获得了芯区电子温度随时间的演化。并计算比较了不同电子密度条件下推断出来的电子温度的差异,证明诊断电子温度的方法对电子数密度的变化不敏感。利用逃逸因子修正了自吸收效应,从计算的结果可以看出在目前的实验中Heα线和Lyα线是光学薄的。     

Measurement of the KLL Dielectronic Recombination Resonances in He-like to C-like Kr Ions

The KLL dielectronic recombination processes of highly charged He-like to C-like Kr ions have been studied experimentally. The measurement was performed on the newly developed Shanghai electron beam ion trap （Shanghai-EBIT） facility. Characteristic x-rays from both dielectronic recombination and radiative recombination are detected as the electron beam energy is scanned through the resonances. The KLL resonant strengths obtained are 5.41×10^-19, 4.33×10^-19, 3.59×10^-19, 2.05×10^-19 and 0.98×10^-19 cm^2 eV for He-like to C-like Kr ions, respectively.     

基于布拉格反射镜的X射线多色单能成像谱仪

报道了一种基于布拉格反射镜的多色单能成像谱仪研制工作,谱仪由针孔阵列、布拉格反射镜和CCD相机组成.大约有300个微孔的针孔阵列板置于布拉格镜前用于空间成像,通过布拉格反射镜的单色化,投射到CCD上的数百个小孔成像沿色散方向获得了能量分辨.经过图像处理,可以还原得到目标的多色单能二维成像.根据采用的布拉格分光元件和图像还原方法,谱仪的能量分辨达到了50—200（λ/Δλ）;针孔成像的空间分辨优于10 μm.同时还为该谱仪开发了专门的单能图像重建软件及图像数据后处理软件,可以在任意选择的窄能带内还原准单能图像.并重点介绍了该谱仪的优化设计、获得的技术指标以及专门研制的超短周期（2.5 nm）X射线W/B₄C多层镜. 关键词： X射线光学 诊断技术 布拉格反射镜 X射线多层镜     

Analysis of Ar line spectra from indirectly-driven implosion experiments on SGII facility

This paper reports on the indirectly-driven implosion experiments on SGII laser facility in which Ar emission spectrum from Ar-doped D-filled plastic capsule is recorded with the crystal spectrometer. Spectral features of Ar Heβ line and its associated satellites are analysed to extract the electron temperature and density of the implosion core. Non local thermal equilibrium (NLTE) collisional-radiative atomic kinetics and Strark broadening line shape are included in the present calculation. By comparing the calculated spectrum with the measured one, the core electron temperature and density are inferred to be 700 eV and 2.5×10²³ cm^-3 respectively. With these inferred values of electron temperature and density, neutron yield can be estimated to agree with the measured value in magnitude despite of the very simple model used for the estimation.     

神光III原型上扩展X射线吸收精细结构谱实验研究

介绍了在大型激光装置上进行 扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱压缩物态参数测量的基本原理，以及为获得高质量EXAFS谱在神光III原型装置上进行的实验研究。实验采用玻璃靶球、CH靶丸和金球作为EXAFS谱测量的背光源，通过多发次叠加、光子数累积的方法获得了信噪比良好的金属Ti在常温常压下的EXAFS谱，数据处理结果表明，实验测得的金属Ti EXAFS谱拟合结果与同步辐射实验拟合结果相吻合，表明实验设计的正确性与可靠性。对实验结果的分析表明，影响EXAFS谱质量的因素主要是光子计数、测量系统谱分辨率、噪声以及实验器件上的瑕疵。     

X射线高空间分辨多色显微成像系统研制及应用

在激光间接驱动惯性约束聚变(ICF)领域中,获得具有极高空间分辨率(优于5μm)的X射线辐射图像,是研究烧蚀不稳定性、内爆流线等关键物理过程的数据基础。基于掠入射反射式成像原理的Kirkpatrick-Baez(KB)显微成像系统作为一种具有高空间分辨率和集光效率的X射线显微诊断设备,目前已成为国际ICF装置的X射线关键诊断设备。在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置条件上开展了KB诊断技术及设备的研究,在KB系统的光学设计、光学元件和物镜与系统装调技术等方面取得了许多重要进展,研制了大视场KB、多色KB等高分辨率X射线显微成像系统。这些系统已应用于我国的ICF内爆芯部发光和流线测量、流体不稳定增长测量等实验中,为关键物理量的测量提供了高空间分辨率的清晰图像。     

内爆芯部温度空间分布计算

利用空间分划的平衡辐射输运方程,结合Multi1D辐射流体程序计算了辐射驱动内爆芯部的X光发射空间分布,计算结果表明:高能X光的发射区域随X光子能量的增大而减小,低能X光的发射区域随X光子能量的减小而减小。考虑芯部中间区域和芯部边缘区域物质的不透明度,利用遗传算法计算了芯部的温度空间分布,并与模拟结果作了比较,二者的不确定度小于4%。