X射线荧光光谱法对聚变靶丸保气半寿命的测量

建立了非破坏性测量单个聚变靶丸保气半寿命的方法,测量的相对不确定度约为10%.利用X射线荧光(XRF)光谱仪测量不同时刻靶丸内气体的相对含量,根据气体泄漏规律计算其漏率,从而计算出靶丸的保气半寿命.由于110 ℃时的靶丸保氩半寿命与常温下靶丸保氘半寿命相关,因此分别测量了塑料聚变靶丸在常温及100 ℃时对氩气的保气半寿命;常温下塑料靶丸的保氩半寿命达数千小时,而100 ℃时塑料靶丸的保氩半寿命仅数十小时.考察了仪器的稳定性以及样品纵向位置z对谱线强度的影响.由于采用了样品位置精确定位技术,因此测量不确定度主要来源于仪器的稳定性.该技术因其无损、快速和简单而作为靶丸质量控制工具,用以淘汰漏率快于建立的标准设定值.XRF光谱法为惯性约束聚变实验用靶提供了一一对应的保气半寿命参数,使聚变实验结果得到明显改善.     

红外光热效应在球形冷冻靶燃料冰层均化中的应用北大核心CSCD

基于激光惯性约束聚变对冷冻靶燃料冰层质量的要求和红外光热效应原理,研究了红外光对球形冷冻靶燃料冰层结构和空间分布的影响。研究结果表明:在波长为3140nm,输出功率为100μW的红外光辐射加热作用下,冷冻靶燃料冰层在结构上逐渐由多晶向准单晶转变,在空间分布上逐渐变得均匀,其光学图像上的表现为出现了背光亮环。通过对亮环的分析计算,获得了其冰层的均方根粗糙度值。     

ICF平面低温冷冻靶系统的初步设计及应用

 利用Gifford-McMahon（G-M）制冷机提供低温源,研制了平面低温冷冻靶系统。该系统最低温度可以达到10 K,制冷功率随温度降低而降低,制冷速率可控。其中,在18.6 K其制冷功率可以达到6.5 W;在14 K其制冷功率为3 W。利用该系统,初步开展了氩、氢的冷冻实验,并研究了温度对激光惯性约束聚变靶丸结构的影响。获得了氩、氢平面低温冷冻靶,并观察到了低温诱导聚变靶丸形变现象。     

氮分子固体中配位环境对其分子振动的影响

研究了孤立氮分子与处于氮分子固体中氮分子之间的振动频率差异.基于α-N_2晶体结构建立了5种不同氮分子数的氮分子固体团簇模型,采用密度泛函理论计算了孤立自由氮分子及各固体模型中氮分子的振动频率,并对它们的频率进行了比较和讨论.比较发现:受集体效应的影响,处于分子固体模型中的所有氮分子的键长较孤立自由氮分子的键长更短,振动频率更高;就固体模型本身而言,分子数越多,平均振动频率越大,而且,内部氮分子的振动频率总是大于表面氮分子的振动频率,整体来说,频率大小关系为v_(内部)v_(表面)v_(孤立).讨论分析认为这种频率差异主要是由于孤立自由氮分子、固体表面和内部分子的配位关系不同引起的;表面分子存在大量配位缺陷,与其相互作用的分子相对较少,氮分子键力较弱,从而频率更低.     

等温环境中激光惯性约束聚变冷冻靶丸内部液氢层分布（已撤稿）

叙述了低温等温情况下,重力和界面张力平衡的激光惯性约束聚变靶丸内表面液氢层分布的Young-Laplace(YL)方程.为了得到靶丸壳内连续液氢层分布的有效解,考虑了液体与固体(衬底)分子间的London-van der Waals力以及该力的迟滞影响.计算结果表明,只有在靶丸内部引力为零或者固体液体分子间的London常量为无穷大时,才能得到等温环境中有均匀厚度的连续液氢层. 关键词： 温度     

用原子力显微镜4π旋转技术测量靶丸表面粗糙度

 原子力显微镜靶丸4π旋转装置,可以将靶丸在夹持状态下实现4π方向旋转,便于原子力显微镜对靶丸表面任一部分做扫描测量。应用该装置对各种靶丸的表面形貌进行了测量,测量结果表明,靶丸外表面粗糙度小于10nm,内表面粗糙度小于20nm。     

红外光诱导氘氘固体再分布的研究

研究了红外光辐射诱导氘氘(DD)固体空间分布变化的内在机理, 探讨了红外光波长和辐射时间对固体冰层空间分布变化和结构的影响. 研究表明: 在特定波长红外光的辐射加热作用下, DD固体冰层的结构呈现出由多晶向单晶变化的趋势, 其空间分布变得均匀、透明. 有效的红外光加热波长为3140 nm, 在其输出功率为100 μupW时, DD固体的再分布时间约为18 min.     

背光阴影成像表征降温速率对ICF冷冻冰层均化的影响

利用背光阴影成像技术研究了降温速率对惯性约束聚变(ICF)球形氘氘冷冻靶中燃料冰层均化的影响.实验中,首先对ICF冷冻靶温度场进行标定以确定靶丸处的温度,然后利用背光阴影成像系统对降温过程中靶丸内燃料冰层的空间变化进行实时原位测量,得到了不同降温条件下冷冻靶背光阴影成像图像中亮环的功率谱.实验结果表明:相比快速降温,台阶式缓慢降温有利于形成均匀的燃料冰层;同时验证了背光阴影成像技术表征ICF冷冻靶内冷冻冰层均化的有效性.     

X射线相衬成像法在线表征冷冻靶技术

阐述了冷冻靶类球面物体X射线相衬成像机理;Tracepro软件模拟研究证明了X射线相衬成像法能用于冷冻靶燃料层参数的表征;研制了在线表征冷冻靶的X射线相衬成像实验装置,利用该装置开展了二乙烯基苯泡沫球壳及实际氘氘冷冻靶的X射线相衬成像实验研究,获得了玻璃微球内氘氘冷冻层X射线相衬图像,成像分辨力达1.5 m;利用X射线相衬成像法可同时表征烧蚀球壳及冷冻燃料层,为惯性约束聚变实验提供冷冻靶参数。     

燃料均化过程中红外光体加热率控制模拟

通过光线追迹程序对红外光在黑腔中的传播进行模拟,得到红外光聚焦位置不同时靶壳和燃料的体加热率。模拟结果表明:当燃料冰层实现均化时,相比靶壳,燃料吸收了少部分红外光能量。靶壳和燃料的体加热率随着红外光在黑腔上的聚焦位置而改变,聚焦位置偏移量的增加,靶壳的红外光加热率峰值对应的高度角逐渐变大,而燃料的红外光体加热率逐渐变小。因此,通过改变红外光的聚焦位置对靶丸以特定的体积热率加热,从而达到燃料均化所需的温度场。