Z箍缩X射线在金属表面产生电荷分离现象

以"阳"加速器(1 MA,80 ns)驱动的Z箍缩等离子体为X射线源研究X射线加载下金属表面出现的电荷分离现象,Z箍缩负载为16根直径5μm的钨丝组成的丝阵,丝阵半径3 mm。强度107W/cm2、半高宽30 ns的软X射线脉冲通过直径5 mm的限光孔辐照半径30 mm、厚3 mm的铜盘中心,在金属表面产生了脉宽相近,幅值kV的电势。测量了该电势沿金属表面的分布,观测到微弱的调制现象。电势的极性表明电子主要沿金属表面运动而不是垂直表面运动,这表明热电效应是造成电荷分离的主要机制。入射X射线强度较弱时,电子的个体行为——光电效应、康普顿效应占主导;当入射强度较大时,弱关联的集体行为——热效应占主导;进一步增大入射X射线强度将出现强关联的集体行为——电荷密度调制状态。     

Z箍缩X射线在金属表面产生电荷分离现象

以“阳”加速器（1 MA,80 ns）驱动的Z箍缩等离子体为X射线源研究X射线加载下金属表面出现的电荷分离现象,Z箍缩负载为16根直径5 μm的钨丝组成的丝阵,丝阵半径3 mm。强度107 W/cm2、半高宽30 ns的软X射线脉冲通过直径5 mm的限光孔辐照半径30 mm、厚3 mm的铜盘中心,在金属表面产生了脉宽相近,幅值kV的电势。测量了该电势沿金属表面的分布,观测到微弱的调制现象。电势的极性表明电子主要沿金属表面运动而不是垂直表面运动,这表明热电效应是造成电荷分离的主要机制。入射X射线强度较弱时,电子的个体行为——光电效应、康普顿效应占主导;当入射强度较大时,弱关联的集体行为——热效应占主导;进一步增大入射X射线强度将出现强关联的集体行为——电荷密度调制状态。     

高电荷态离子Arq+入射在金属表面形成靶原子X射线谱

本文报道低能高电荷Ar12+、Ar13+ 、Ar14+离子与金属Mo表面作用过程中Mo原子受激发射X射线和X射线强度随入射能量变化的实验结果.结果表明,低速高电荷离子与金属表面原子相互作用可有效地激发靶原子或靶离子内壳层电子而发射X射线.     

近Bohr速度的152Eu20+入射Au表面产生的X射线谱

测量了动能为2.0–6.0 MeV的高电荷态离子¹⁵²Eu²⁰⁺ 入射Au表面产生的特征X射线谱, 结果表明, 相互作用不仅激发出了Au的 M_ζ, M_α和M_δ特征X射线, 还激发出了Eu的M_α X射线, 且X射线总产额随入射离子动能的增加而增加. 计算了Au的M壳层总的X射线产生截面, 并与理论模型的计算结果做了比较分析. 关键词： 高电荷态离子 X射线 产额 截面     

短脉冲激光产生的等离子体X射线辐射

此文着重研究短脉冲强激光作用下的等离子体Ｘ射线辐射强度随入射激光能量或功率的变化，等离子体辐射主要由激光功率决定，实验显示了辐射曲线的突变区域和他和区域结构。此外，本结果表明在激光以２０Ｐｓ入射条件下的等离子体相对论吸收效应还不太明显，在等离子体中主要是逆韧致吸收。     

129Xe20+入射Au表面X射线产额与离子动能的相关性

报道了在兰州重离子加速器国家实验室320kV高电荷态离子综合研究平台上,用2.4~6.0MeV动能的高电荷态离子129Xe20+轰击Au表面,探测X射线谱的实验结果。当离子动能较大时,相互作用不仅激发出了Au的M-X射线,还激发出了Xe的L-X射线,且X射线产额随入射离子动能的增加总体呈增加趋势。对碰撞导致X射线产生的微观机制进行了初步分析。     

129Xe20+入射Au表面X射线产额与离子动能的相关性

报道了在兰州重离子加速器国家实验室320kV高电荷态离子综合研究平台上,用2.4~6.0MeV动能的高电荷态离子129Xe20+轰击Au表面,探测X射线谱的实验结果。当离子动能较大时,相互作用不仅激发出了Au的M-X射线,还激发出了Xe的L-X射线,且X射线产额随入射离子动能的增加总体呈增加趋势。对碰撞导致X射线产生的微观机制进行了初步分析。     

低速Ar q+(q=7—14)离子入射Au表面激发的X射线谱

研究了高电荷态离子40Arq+(q=7—14)轰击金属Au表面产生的特征X射线谱。 实验结果表明, 在弱束流（nA量级）的情况下, 对于动能相同的入射离子, 当电荷态比较高（q=11）时, 便能有效地激发靶原子的特征X射线, 单离子的X射线产额高达10-8量级。 分析结果显示, 入射离子的势能、 动能和这种相互作用特有的镜像相互作用势能沉积在靶表面, 使靶原子内壳层电子激发和电离, 形成空穴和产生外壳层电子填充空穴辐射特征X射线,特征X射线的产额随入射离子的势能（电荷态）的增加而增加。 The Au atomic Mα characteristic X ray spectrum has been measured for the slow highly charged ions Arq+ (q= 7—14) impacting on Au surface. The result shows that as long as the charge state of projectile is higher（q=11）, the characteristic X rays of heavy atomic can be effectively excited even though the ionic beam is very weak(nA magnitude), and the single ionic X ray yield is in the order of 10-8 and increases with potential energies of projectiles.     

强流二极管产生脉冲X射线能谱场稳定性研究

 根据二极管结构及运行参数与出射电子、光子能谱的关系,采用Matlab数据处理软件和蒙特卡罗粒子输运计算方法,建立了二极管阳极靶表面出射光子能谱的计算方法。通过多次对二极管单次脉冲运行参数的比较研究,分析了强流二极管多炮运行参数的波动,对所产生的脉冲X射线能谱场稳定性的影响。计算结果表明：电子能谱的差异随着二极管运行的电参数变化而变化,每炮光子能谱谱型的差异趋于减小。当运行参数波动不大时,能谱场稳定性较好。     

强流二极管产生脉冲X射线能谱场稳定性研究

根据二极管结构及运行参数与出射电子、光子能谱的关系,采用Matlab数据处理软件和蒙特卡罗粒子输运计算方法,建立了二极管阳极靶表面出射光子能谱的计算方法。通过多次对二极管单次脉冲运行参数的比较研究,分析了强流二极管多炮运行参数的波动,对所产生的脉冲X射线能谱场稳定性的影响。计算结果表明：电子能谱的差异随着二极管运行的电参数变化而变化,每炮光子能谱谱型的差异趋于减小。当运行参数波动不大时,能谱场稳定性较好。     

延迟双脉冲激光产生大气等离子体的实验研究

利用马赫-曾德尔干涉仪获得了延迟双脉冲激光和三种单脉冲激光产生大气等离子体的时间序列干涉图,得到了等离子体中心区域在不同时刻的电子密度．把延迟双脉冲激光与三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度进行比较的结果显示：第二束光作用后的相同时刻,延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度．对注入相同能量的延迟双脉冲激光与单脉冲激光产生等离子体的电子密度时间变化进行理论分析的结果表明：延迟双脉冲激光的第二束光与等离子体相互作用,使得作用结束时等离子体的电子密度增加得很多,进而造成了第二束光作用后延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于单脉冲激光产生的等离子体电子密度．进一步的分析表明,注入能量相同时延迟双脉冲激光有效延长了等离子体的存在时间．     

基于电磁感应的脉冲功率发生器试验研究

为了验证基于电磁感应原理的脉冲发生器的可行性,设计了一种小型脉冲发生器试验模型。对发生器的初始磁场与磁芯转变过程进行了分析与计算,建立了发生器的等效电路模型,并结合试验测量的负载电阻电压得出发生器的感应电压。设计的发生器整体直径约70 mm,长度约85 mm,其中磁芯直径为25 mm,长度为25 mm,提供初始磁场的永磁体厚度为10 mm,试验得出发生器感应电压峰值为784.5 V,与理论计算结果基本吻合,验证了发生器的可行性。     

基于电磁感应的脉冲功率发生器试验研究

为了验证基于电磁感应原理的脉冲发生器的可行性,设计了一种小型脉冲发生器试验模型。对发生器的初始磁场与磁芯转变过程进行了分析与计算,建立了发生器的等效电路模型,并结合试验测量的负载电阻电压得出发生器的感应电压。设计的发生器整体直径约70mm,长度约85mm,其中磁芯直径为25mm,长度为25mm,提供初始磁场的永磁体厚度为10mm,试验得出发生器感应电压峰值为784.5V,与理论计算结果基本吻合,验证了发生器的可行性。     

Z箍缩内爆产生的电磁脉冲辐射

讨论了Z箍缩内爆产生的低频电磁脉冲的辐射特性. Z箍缩驱动金属丝阵或固体套筒高速内爆,部分磁能通过与负载的运动耦合而向外辐射. 理论结果表明,电磁脉冲辐射功率由电流和内爆轨迹共同决定. 在中国工程物理研究院流体物理研究所的初级实验平台上开展了负载电流为7 MA,10%–90%上升时间65 ns的丝阵Z箍缩实验,根据实验测得的电流和内爆轨迹得到了电磁脉冲的辐射功率和频谱. 电磁脉冲峰值功率约为1 GW,能量约为0.5 J,能量转换效率约为10^-7;峰值频率位于20–70 MHz,具有较宽的辐射频谱. 电磁脉冲辐射参数远小于软X射线辐射参数（峰值功率为50 TW,能量为0.5 MJ）. 在弱相对论条件下,电磁脉冲辐射功率近似地正比于电流的6次方,随电流急剧增大. 软X射线辐射是丝阵Z箍缩过程中的主要能量转换形式,本文的研究结论表明,在更高的驱动电流下,电磁脉冲辐射将提供另一种重要的能量转换途径,势必会对诊断设备造成严重影响;此外,这类强电磁脉冲在其他领域也具有潜在的应用价值. 关键词： Z箍缩 内爆 电磁脉冲     

油气管道数据采集与监视控制系统电磁脉冲效应实验

为研究油气管道数据采集与监视控制 (SCADA) 系统的电磁脉冲易损性和防护措施,搭建了具有数据采集、数据通信、远程控制等功能的典型油气管道SCADA模拟实验系统,进行了峰值场强最高为50 kV/m的典型高功率电磁波形作用下的电磁脉冲效应试验。利用实验数据,对目前油气管道SCADA系统面临强电磁脉冲威胁的机理和规律进行了初步分析,发现电磁脉冲对油气管道SCADA系统具有一定程度的威胁,获得了效应现象和效应阈值结果。     

电磁脉冲在实验室等离子体中传播时间的实验研究

利用矢量网络分析仪，对频域9—11 GHz的电磁脉冲在实验室稳态无磁场等离子体中传播时间的问题进行了实验研究.实验发现当等离子体密度在0.65—1.43×10¹¹ cm^-3范围内时，电磁脉冲通过该等离子体传播的时间将会小于该电磁脉冲在真空中传播同样距离所需要的时间，在密度约为1.10×10¹¹ cm^-3时，这两个时间差会出现一个极值.进一步的研究表明在此密度范围内，非磁化Xe等离子体中的电磁波色散关系将不再成立. 关键词： 电磁脉冲 脉冲传播时间 等离子体密度 色散关系     

折叠型螺旋长脉冲调制器的实验研究

对折叠型同轴螺旋脉冲调制器开展了研究,该调制器将螺旋线与折叠线两种产生长脉冲的技术相结合,使得调制器结构更为紧凑。利用求解电报方程的方法,对调制器负载电压进行了解析求解,利用PSpice软件进行了仿真研究。最后在高压情况下开展了实验研究,开关导通电压720 kV时,在负载上得到了电压360 kV,电流24 kA,脉宽264 ns的高压脉冲,装置设计达到了预定指标要求。     

折叠型螺旋长脉冲调制器的实验研究

对折叠型同轴螺旋脉冲调制器开展了研究,该调制器将螺旋线与折叠线两种产生长脉冲的技术相结合,使得调制器结构更为紧凑。利用求解电报方程的方法,对调制器负载电压进行了解析求解,利用PSpice软件进行了仿真研究。最后在高压情况下开展了实验研究,开关导通电压720 kV时,在负载上得到了电压360 kV,电流24 kA,脉宽264 ns的高压脉冲,装置设计达到了预定指标要求。