激光间接驱动惯性约束聚变内爆物理实验研究

激光间接驱动惯性约束聚变利用辐射烧蚀驱动靶丸球形内爆,在减速阶段将内爆动能转化成热斑内能,同时压缩燃料,达到点火条件,实现聚变点火。根据目前认识,影响内爆压缩过程的主要因素包括内爆对称性、燃料熵增因子、内爆速度和混合。内爆物理实验研究的目的是发展对上述影响因素的实验表征方法,获取这些影响因素随靶设计参数的变化规律,建立相应的实验调控能力,最终达到不断提升内爆性能的目的。为此,在内爆对称性方面,开展了Bi球自发光实验,用于研究点火脉冲前2ns驱动不对称性;在内爆速度方面,开展了球面弯晶单能流线实验,测量得到内爆速度和剩余质量随时间的变化;在混合方面,开展了内壳层示踪涂层内爆混合实验,测量得到环形发光图像。为考察综合内爆性能,在神光Ⅱ和神光Ⅲ原型装置上开展了DT内爆实验,获得了中子产额随初始靶参数的变化规律。     

新型CVD金刚石X射线探测器时间性能初步研究

在微带结构化学气相沉积(CVD)探测器的基础上,利用同轴结构输出部件结合隔离直流电路制作了单端连接同轴探测器,该探测器主要用于激光等离子体的X射线测量。探测器采用直径为4mm的圆柱体CVD金刚石,金刚石一个端面镀有网格状电极,另一端镀有圆盘状电极。网格状电极既可保证正常施加偏压,也可使X射线直接照射至金刚石表面。在短脉冲激光装置上开展了探测器的时间响应特性实验,结果显示探测器上升时间为61ps。CVD金刚石探测器的时间性能研究为探测器的优化改进奠定了基础。     

透射光栅衍射效率研究

透射光栅广泛应用于 X光能谱测量 ,为获得定量的 X光能谱 ,首先在北京同步辐射源上对透射光栅的衍射效率在多个入射 X光能量点进行了实验标定 ,获得了透射光栅衍射效率的实验结果。为模拟透射光栅衍射效率实验标定结果 ,发展了一个新的透射光栅衍射效率计算模型 ,该模型不同于国外已发展的矩形栅线模型和梯形栅线截面模型 ,而是假设透射光栅栅线具有准梯形截面。模型计算结果与实验标定结果符合很好。     

软X射线分光晶体KAP的反射率特性

弯晶谱仪是激光等离子体软X射线的有效诊断工具,KAP是弯晶谱仪的分光晶体之一.利用原子散射因子和结构因子分量,以及镶嵌晶体模型计算KAP的积分反射率,表明KAP的积分反射率与波长有关,先随波长增大而减小,后随波长增大而增大.此外,还计算了KAP的峰值反射率、半最大值宽度、能量宽度和能量分辨率,表明峰值反射率和能量分辨率随波长增大而减小.     

金激光等离子体冕区电离态特性研究

 提出一种测量金激光等离子体电荷态分布与平均电离度的X射线光谱学诊断方法。该方法基于稳态碰撞-辐射近似，考虑电子离子直接碰撞激发与双电子复合两种激发态布居方式，建立了金M带5f-3d跃迁组辐射总强度与离子态分布的耦合方程。根据实验测量的金平面靶激光等离子体冕区辐射的5f-3d跃迁线系的强度分布，诊断得到了金激光等离子体的电荷态分布与平均电离度。此外，还分析了电子温度、电子密度以及双电子复合过程对电荷态分布及平均电离度诊断的影响，并将实验诊断结果与辐射流体力学理论模拟结果及离化平衡动力学计算结果进行了对比分析。结果表明：实验诊断结果与基于CRE近似的离化平衡动力学计算结果近似；当电子温度高于1.5 keV时，双电子复合过程对电离度的诊断结果影响较小。     

X光能谱与能量精密测量系统与线谱诊断

新型XRD不论是响应特性，还是外形体积，都必须满足谱仪小型化的要求。其次，需考虑色散元件，谱仪仍采取滤波法。由于三倍频打靶M带辐射强度大幅度提高，高能尾部对输出信号的贡献很大，所有探测道都必须抑制高能尾部，用掠入射平面镜截止的能量就更高。用平面镜截止高能X射线的途径：一是平面镜使用高原子序数材料，二是减小掠射角。     

“神光”Ⅱ黑腔物理分解实验

本项目主要关注金腔靶内辐射烧蚀等离子体运动对辐射场特性及其诊断产生的影响和抑制方法。黑腔诊断口附近金等离子体喷射容易造成堵口现象，对X光发射能谱特性和角分布测量产生不利影响。腔内金等离子体向心运动还会使入射激光光路偏折，从而改变着靶点位置和能量沉积区域，影响腔内辐射场分布。为便于实验诊断分析，采用半腔靶和静态充气腔靶两种分解靶型进行研究，分别对应以下研究内容：了解金腔靶诊断口附近等离子体喷射对X光诊断的影响和抑制方法；利用填充气体抑制腔壁金等离子体喷射，证实静态充气黑腔靶实验的技术可行性。     

薄铝埋点等离子体K线光谱半定量诊断

高温等离子体系统中存在等离子体流体力学运动演化过程、离子的离化分布演化动力学过程、高剥离态离子谱发射过程及发射芬光辐射输运过程等，而且高温等离子体系统通常是非平衡系统，所以定量研究高温等离子体系统的发射X光谱和高温等离子体对X光的吸收是一个非常复杂的问题。为了模拟和解释实验测得的激光等离子体发射光谱，提出了一种薄埋点靶：直径为φ200μm厚度为0．1μm的铝点埋在20μm厚的CH膜底衬中，表面再覆盖0．1μm厚CH膜。     

高Z等离子体中的双电子复合与电子碰撞激发

 采用准相对论性Hartree-Fock-Relativistic方法与不可分辨跃迁组模型相结合，对Au和Ta元素的类Ni离子的双电子复合速率，以及Au元素类Cu离子的电子碰撞激发速率进行了计算。计算结果表明，对于Au类Ni离子的3d¹⁰-3d⁹4l5f-3d¹⁰4l双电子复合过程以及类Cu离子的3d¹⁰4l-3d⁹4l5f电子碰撞激发过程，当电子温度高于1.0 keV时，电子离子碰撞激发速率随电子温度增加而增加，双电子复合速率随电子温度增加而减小，并且电子碰撞激发对谱线辐射的贡献要比双电子复合大得多。     

透射式阴极X光二极管初步研究北大核心CSCD

基于透射式阴极发射模型和平响应XRD原理,设计了透射式阴极,并制作550nm CH+50nm Au的阴极,并在神光Ⅲ原型装置上开展了初步验证实验。首先利用反射式XRD施加负偏压的实验开展直穿光影响评估,施加偏压为-1500V时,没有观测到探测信号,表明直穿光产生光电子得到了有效抑制。利用原型主激光与第九路激光打靶实验,施加负偏压的透射式XRD获得探测信号显示第二个峰值信号延后第一个信号3.01ns,该结果与第九路激光延迟时间一致,时间分辨能力满足实验要求。