基于低相干光的阵列透镜束匀滑技术研究

基于激光加载的材料状态方程的实验研究对靶面光强分布的均匀性及稳定性提出了极高的要求,靶面光强的上述两大特性在很大程度上决定了实验结果的精度和可重复性.本文针对传统窄带高相干激光装置在激光加载材料状态方程实验中表现出的靶面光强均匀性和光强分布稳定性两方面可能存在的问题,提出了基于宽带低相干激光,利用消衍射阵列透镜联合诱导非相干技术的束匀滑方案,并重点分析了波前相位畸变对靶面不均匀性及稳定性的影响.模拟结果表明,该方法明显降低了靶面不均匀性,提高了对波前相位畸变的包容度,获得了均匀、稳定的光强分布.统计分析显示,焦斑强度分布极差和不均匀性与波前相位畸变均方根梯度相关性较强.因此,可以根据统计结果以及实验对焦斑强度分布的要求,给出波前相位畸变的容差范围,对状态方程实验中激光驱动器参数的设计与优化具有指导意义.     

激光加载下铝材料的冲击温度测量

利用神光Ⅱ装置上搭建的用于激光冲击波实验的温度诊断系统（该系统包括高时空分辨的扫描高温计和谱时分辨的扫描高温计）,以强激光加载铝材料冲击温度的测量,获得了铝材料冲击高温辐射发光谱的高时空分辨信号图像,结合灰体辐射理论模型,计算得到了冲击波速度19.06 km/s时铝材料的冲击温度达2.95 eV,该温度与SESAME库中冲击温度接近。研究结果表明采用该测温系统能够有效诊断金属材料的冲击温度,为后续进一步获取金属材料冲击温度数据奠定了基础。     

高度离化的钼离子细致结构能谱测量

高度离化的中、高z元素激光等离子体辐射的细致结构能谱对惯性约束聚变等离子体诊断和原子结构理论计算等方面非常有用．在“神光Ⅱ”激光装置上，聚焦0．35μm激光束于真空室内的钼（Mo）元素固体靶上，产生Mo激光等离子体，用高分辨椭圆弯晶谱仪测量Mo激光等离子体辐射在0．32-0．58nm范围内的X射线细致结构能谱，并对实测能谱进行辨识和归类．辨识出了n=4—2，3—2系列离子共振跃迁和内壳层跃迁的能谱线，还有类氢、类氦离子共振线及伴线．另外，对谱线的半高全宽度（FWHM）值做了分析．在整个测量范围内，谱线精确波长值的绝对误差小于0．0005nm，与HFR方法得到的理论计算结果值比较，两者符合较好．此工作的结果对积累Mo元素离子谱线数据具有重要的意义．     

神光-Ⅱ装置配套速度干涉仪

介绍了神光-Ⅱ装置配套线成像速度干涉仪光路排布、用于任意反射面的速度干涉仪系统中干涉仪结构的选择及干涉仪的调节。该仪器可以用于测量自由面速度、界面速度和透明材料中冲击波波阵面速度。该仪器的最小时间分辨力可达约20 ps,空间分辨力高于10μm。并在神光-Ⅱ装置上进行了动态打靶实验,实验用靶为Al-CH靶,获得了较好的实验图像,测得了CH中冲击波的平均传播速度为24.67 km/s。     

X射线点投影技术在高能量密度物理相关实验中的应用

利用激光驱动4.8 keV左右的Ti等离子体X射线源作为背光,通过静态成像实验研究了针孔辅助点投影诊断方法及其特点。进行了点投影技术动态诊断应用探索,建立了光子能量约4.8 keV、时间分辨力约100 ps、空间分辨约10μm的动态诊断实验平台。并简要介绍了此诊断平台上开展的流体力学不稳定性研究、激光加速射流、材料预压缩特性研究等一系列实验结果。     

Shock-timing experiments in polystyrene target

Direct-drive and indirect-drive inertial confinement fusion （ICF） targets use temporally shaped drive pulses to optimize target performance. The timing of multiple shock waves is crucial to the performance of ICF ignition targets. Velocity interferometer system for any refiector （VISAR） is the principal diagnostic tool for shock-timing experiments. We present velocity measurements from the shock waves in polystyrene targets driven by two 200-ps pulses separated by 1–2 ns. These pulses drive two shock waves that coalescence in the target. Coalescence time and transit times are observed by VISAR.     

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。     

强激光加载铝材料动态损伤特性及其微介观结构观测

在神光-Ⅱ装置上利用强激光加载铝材料进行高应变率(高于106s-1)层裂实验,研究不同初始温度下高纯铝材料的动态损伤特性。采用任意反射面速度干涉仪测量样品自由面速度剖面,由自由面速度剖面计算纯铝样品层裂强度与屈服应力。结果表明:随着温度升高,材料层裂强度减小,屈服应力增大。对激光加载前后样品进行金相分析,观察不同初始温度下纯铝材料的微介观结构变化及其损伤特性。结果表明:随着温度升高,样品晶粒尺度缓慢增大,但在873K(近熔点)时晶粒尺度急剧增加;层裂面附近小孔洞数目较多,孔洞尺寸也较大,而远离层裂面处,孔洞数目相对较少,且尺寸也较小;材料的断裂方式随温度升高由沿晶断裂为主逐渐变为穿晶断裂为主。     

Broadband time-resolved elliptical crystal spectrometer for X-ray spectroscopic measurements in laser-produced plasmas

The X-ray spectrometer used in high-energy-density plasma experiments generally requires both broad X-ray energy coverage and high temporal, spatial, and spectral resolutions for overcoming the difficulties imposed by the X-ray background, debris, and mechanical shocks. By using an elliptical crystal together with a streak camera, we resolve this issue at the SG-II laser facility. The carefully designed elliptical crystal has a broad spectral coverage with high resolution, strong rejection of the diffuse and/or fluorescent background radiation, and negligible source broadening for extended sources.The spectra that are Bragg reflected(23?< θ < 38?) from the crystal are focused onto a streak camera slit 18 mm long and about 80 μm wide, to obtain a time-resolved spectrum. With experimental measurements, we demonstrate that the quartz(1011) elliptical analyzer at the SG-II laser facility has a single-shot spectral range of(4.64–6.45) keV, a typical spectral resolution of E/?E = 560, and an enhanced focusing power in the spectral dimension. For titanium(Ti) data, the lines of interest show a distribution as a function of time and the temporal variations of the He-α and Li-like Ti satellite lines and their spatial profiles show intensity peak red shifts. The spectrometer sensitivity is illustrated with a temporal resolution of better than 25 ps, which satisfies the near-term requirements of high-energy-density physics experiments.     

神光Ⅱ装置直接驱动柱形靶压缩

在神光Ⅱ激光装置上,针对外径260 m的柱形靶,采用大焦斑拼接的办法（焦斑直径约200 m）,开展了八路激光直接驱动压缩实验。利用第九路激光驱动钼X射线背光,使用Kirkpatrick-Baez显微镜成像以及条纹相机记录的方法,获得了柱形靶内爆流线图,据此给出的压缩后密度约为初始密度的120倍。该密度处于快点火电子产生区和能量沉积区密度之间,正是电子束需要传输的密度区域。神光Ⅱ皮秒激光运行后,可以利用这种压缩的柱形靶开展电子束在稠密等离子体中传输的实验研究。