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。     

实验室晶体积分衍射效率标定方法研究

基于X射线衍射仪运行的稳定性和角度的精密控制能力,以平面季戊四醇(PET)晶体为样品,对晶体的积分衍射效率标定方法进行了实验研究。实验的光源是Cu靶X射线管,通过适当选取镍滤片和精细控制管电压,极大地抑制了Kβ线谱和韧致辐射,实现了Kα线能量单色化。正比计数器前端的狭缝是0.05mm,采用0.001°的步进角度对源强和Kα线衍射峰分别进行扫描。数据处理后得出在Cu的Kα线能点(8047.823eV)处,该平面PET晶体的积分衍射效率是(1.759±0.002)×10-4 rad。实验结果表明该方法可以在实验室条件下快速、方便地完成平面晶体积分衍射效率的标定。     

基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的标定

X光晶体本征参量的实验标定是准确鉴定X光晶体种类和品质,研制各种类型晶体谱仪,X光线谱定量测量和高分辨X光单能成像的基础.基于X射线衍射仪,通过制作平面晶体样品架,采取控制X射线管电源、滤波片选取和厚度控制等措施,极大地抑制了Cu-KJ3及韧致辐射,使X射线管光源Cu-Kα单能化,提出了用滤片作为光源单能化的判据.对X光线谱测量中常用的X光分光晶体季戊四醇[PET(002)]的晶格常量2d和Cu-Ka能点的积分衍射效率R.进行了标定方法研究,其标定值分别为(0.87425±0.00042)nm和(1.759±0.024)×10-4 Rad.基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的精密实验标定方法既快速高效,且十分方便和灵活.通过更换衍射仪的X射线管靶材,采取类似方法,可以标定其它能点的晶体积分衍射效率,可为X光晶体的本征参量库提供更多的标定数据.     

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。     

激光气体靶产生的类氖氪离子4d-2p共振跃迁及其类Na3l4l′双电子伴线的研究

用相对论多组态 (HXR)方法 ,详细计算了类Ne氪离子 4d 2 p类Na 3l4l′双电子伴线波长和强度因子 ,并模拟了实验光谱 ,解释了最新利用激光气体靶产生的 0 .5 2 5～ 0 .5 5 5nm范围的氪X Ray光谱 ,计算结果与实验符合得相当好。此外 ,还讨论了组态相互作用对双电子伴线结构的影响。     

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。     

神光Ⅲ主机装置首次间接驱动内爆集成实验

基于新建成的神光Ⅲ主机装置开展了首次激光间接驱动内爆集成实验。国内首次采用多环脉冲整形激光注入黑腔产生X光辐射驱动内爆,通过优化激光打靶参数控制驱动不对称性,演示了以惯性压缩为主、收缩比约15倍的DT靶丸内爆实验能力, 实现了准一维的高静产额(YOC)和高中子产额的物理指标;其中,真空黑腔DT靶丸最高中子产额为1.91012,YOC达到60%;充气黑腔DT靶丸最高中子产额为2.41012,YOC大约70%。该实验为未来开展多台阶整形辐射驱动、更高倍数收缩比的高压缩内爆综合实验、验证点火靶物理设计和关键调控措施有效性奠定了基础。     

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。     

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。     

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。