用于神光Ⅲ燃料面密度诊断的下散射中子探测系统设计

根据辐射屏蔽后5.5 m测点处的辐射场情况,分别设计了电流型探测器系统和成像型探测器系统。通过Geant4数值模拟分析可得：在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1012时,电流型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比达到40∶1;在面密度达到10 mg/cm2、初级中子产额为1011时,成像型探测器系统满足测量的信噪比,信噪比好于10∶1;面密度增大时,信噪比有所改善;但是当初级中子产额达到1012时,出现中子信号重叠现象,可通过缩短曝光时间或者减小塑料闪烁体厚度来降低中子重叠率。     

用于神光Ⅲ主机燃料面密度诊断的下散射法探测系统的准直设计

在惯性约束聚变实验中,用下散射法诊断燃料面密度对本底的屏蔽要求较高。分析了神光Ⅲ主机纯氘燃料靶在实际诊断环境中产生的本底辐射场,通过蒙特卡罗方法得知测量点处散射本底主要来源于初级中子与真空腔室、周围诊断平台、天花板和地板的作用。据此分析选取合适的材料和屏蔽方案。通过模拟计算,得到尺寸优化后的准直器设计方案,该方案达到了实验要求。     

用于神光Ⅲ主机燃料面密度诊断的下散射法探测系统的准直设计

在惯性约束聚变实验中,用下散射法诊断燃料面密度对本底的屏蔽要求较高。分析了神光Ⅲ主机纯氘燃料靶在实际诊断环境中产生的本底辐射场,通过蒙特卡罗方法得知测量点处散射本底主要来源于初级中子与真空腔室、周围诊断平台、天花板和地板的作用。据此分析选取合适的材料和屏蔽方案。通过模拟计算,得到尺寸优化后的准直器设计方案,该方案达到了实验要求。     

用于神光Ⅲ主机燃料面密度诊断的下散射法探测系统的准直设计北大核心CSCD

在惯性约束聚变实验中,用下散射法诊断燃料面密度对本底的屏蔽要求较高。分析了神光Ⅲ主机纯氘燃料靶在实际诊断环境中产生的本底辐射场,通过蒙特卡罗方法得知测量点处散射本底主要来源于初级中子与真空腔室、周围诊断平台、天花板和地板的作用。据此分析选取合适的材料和屏蔽方案。通过模拟计算,得到尺寸优化后的准直器设计方案,该方案达到了实验要求。     

中子散射成像探测角分辨研究

中子散射成像技术是近年来国外正在发展的一项新型辐射成像技术, 在深空宇宙探测、核材料监控等方面具有广阔的应用前景. 角分辨是衡量该技术成像能力的一项重要参数. 研究了位置不确定度和能量分辨对角分辨的影响. 理论分析表明: 以不同角度散射, 成像的角分辨不同; 位置不确定不仅直接影响角分辨, 还通过影响能量不确定度对角分辨间接贡献; 位置分辨主要来源于探测器的结构尺寸, 当探测器尺寸小于5 cm, 影响角分辨的主要来源是能量不确定度. 利用所获得的理论结果指导设计了原理探测系统, 并对设计的原理系统开展了初步实验研究. 结果表明, 分析结果与实验得到的角分辨参数基本一致.     

神光-Ⅲ汤姆孙散射诊断的集光系统设计

设计了应用于神光-Ⅲ装置的汤姆孙散射光收集系统.采用折反式双卡塞格林结构,实现了在有限口径内长距离的像传递,解决了紫外透射材料选择困难的问题.通过纠正镜的优化设计,使超跃焦距透镜的加工、检测简化.通过选择适当的中间像面的放大倍率,降低了次反射镜的遮光比.通过在一次像面附近增设透射光学元件,实现了两组光学系统的有效耦合....     

神光Ⅲ原型装置的全孔径背向散射诊断技术

为了更好地研究神光Ⅲ原型实验中激光与等离子体相互作用产生的散射光,研制了新的全孔径背向散射诊断系统。该系统根据布里渊散射与拉曼散射的性质区别,使用二向色镜对散射光进行分光提纯,采用真空滤波器、挡光板、高反滤波片以及改变倍频晶体角度等进行消杂光处理,进而减少杂散光对测量结果的影响。同时,该系统采用特制的全口径大光斑激光器模拟打靶散射光对光路透过率进行标定。实验结果表明:新的全孔径背向散射诊断系统工作状态稳定,明显减少了杂散光的影响,所测数据更加真实可靠。     

基于神光Ⅲ主机装置的中子半影锥成像系统设计

针对半影孔加工和检测困难的缺点,设计了半影锥成像系统。根据神光Ⅲ主机装置中子产额条件,确定成像系统排布参数;根据点扩展函数的尖锐性和等晕性要求,确定半影锥参数;模拟半影锥系统的分辨率,以及在不同加工精度、偏心误差、旋转误差和物距误差时,对成像质量的影响。模拟结果表明,系统分辨率能达到15 m,半影锥椭圆度的加工误差要小于0.1,瞄准的偏心误差要小于60 m,旋转误差要控制在0.35 mrad以内,物距误差要控制在1 mm以内。     

介质型快中子探测器中子直照响应模拟研究

 介质型快中子探测器的中子直照响应对其设计和实际应用具有重要影响。利用Geant4编制Monte-Carlo模拟程序对此型探测器的中子直照响应进行了计算。模拟了探测器芯子常用材料在中子入射时带电重粒子的发射情况,发现电荷收集极、卡阈吸收片和后高压绝缘层材料的选择对中子直照响应特性有直接影响。在现有的以聚四氟乙烯为卡阈吸收片和后高压绝缘层材料的探测芯子中,直照响应给总的中子灵敏度带来约6%的贡献。提出了一种使用高电阻率石墨作为卡阈吸收片和后高压绝缘层材料的探测芯子的优化结构,可有效降低中子直照响应。     

一种用于中子散射成像的快速反投影重建方法

针对中子散射成像建立了一种快速反投影重建方法,这种方法首先根据每一个散射事件确定粒子可能所在的空间范围,然后该空间范围中进行重建,大大减少了重建的运行时间。应用所建立的方法对模拟的成像数据进行处理,结果表明:重建源与实际源的位向一致,对1000个散射数据进行处理,用时约3 s;对5探测单元成像得到的模拟数据处理,得到重建后点源的位向分辨为8.0°;重建源的位向分辨不随设定重建平面的位置而改变,但重建平面距探测平面越近,重建速度越快;当重建平面达到一定尺寸时,继续增加大重建平面尺寸,重建的运行时间增加不明显,该方法在大视场空间探测成像应用中,具有较高的重建效率。     

大型激光原型装置低燃料面密度诊断技术

由于某大型激光原型装置内爆实验的燃料面密度很低,提出了利用充纯D燃料内爆产生的初级DD中子和次级DT中子的产额比值来诊断燃料面密度的方法。在该原型装置的首轮内爆实验中,利用研制的高灵敏塑料闪烁体探测器对初级DD中子产额和次级DT中子产额进行了测量。通过实验发现,当初级DD中子产额高于108时,可以测得次级DT中子实验数据。建立了均匀内爆模型,用初级和次级中子产额比值法对燃料面密度进行计算,获得的该原型装置首轮内爆实验燃料压缩的平均面密度小于4.0 mg/cm2。     

大型激光原型装置低燃料面密度诊断技术

由于某大型激光原型装置内爆实验的燃料面密度很低,提出了利用充纯D燃料内爆产生的初级DD中子和次级DT中子的产额比值来诊断燃料面密度的方法。在该原型装置的首轮内爆实验中,利用研制的高灵敏塑料闪烁体探测器对初级DD中子产额和次级DT中子产额进行了测量。通过实验发现,当初级DD中子产额高于108时,可以测得次级DT中子实验数据。建立了均匀内爆模型,用初级和次级中子产额比值法对燃料面密度进行计算,获得的该原型装置首轮内爆实验燃料压缩的平均面密度小于4.0 mg/cm2。     

Shock ignition of thermonuclear fuel with high areal density

A novel method by C. Zhou and R. Betti [Bull. Am. Phys. Soc. 50, 140 (2005)] to assemble and ignite thermonuclear fuel is presented. Massive cryogenic shells are first imploded by direct laser light with a low implosion velocity and on a low adiabat leading to fuel assemblies with large areal densities. The assembled fuel is ignited from a central hot spot heated by the collision of a spherically convergent ignitor shock and the return shock. The resulting fuel assembly features a hot-spot pressure greater than the surrounding dense fuel pressure. Such a nonisobaric assembly requires a lower energy threshold for ignition than the conventional isobaric one. The ignitor shock can be launched by a spike in the laser power or by particle beams. The thermonuclear gain can be significantly larger than in conventional isobaric ignition for equal driver energy.     

Design of the thermal neutron detection system for CJPL-Ⅱ

A low background thermal neutron flux detection system has been designed to measure the ambient thermal neutron flux of the second phase of the China Jinping Underground Laboratory(CJPL-Ⅱ),right after completion of the rock bolting work.A ~3He proportional counter tube combined with an identical ~4He proportional counter tube was employed as the thermal neutron detector,which has been optimised in energy resolution,wall effect and radioactivity of construction materials for low background performance.The readout electronics were specially designed for long-term stable operation and easy maintenance in an underground laboratory under construction.The system was installed in Lab Hall No.3 of CJPL-Ⅱ and accumulated data for about 80 days.The ambient thermal neutron flux was determined under the assumption that the neutron field is fully thermalized,uniform and isotropic at the measurement position.     

DD proton spectrum for diagnosing the areal density of imploded capsules on Shenguang III prototype laser facility

The primary DD proton spectrum is used for diagnosing the fuel-shell areal density pR of imploded capsules on Shenguang Ⅲ （SG-Ⅲ） prototype laser facility for the first time. A charged particle spectrometer （CPS） with a CR39 nuclear track detector is used to measure the DD proton spectrum. The proton spectrum is determined from both the proton track and its size. A typical proton energy peak shift from 3.02 MeV to 2.6 MeV is observed in our experiment, which yields a maximum pR larger than 6 mg/cm2.     

基于CLIPS的激光驱动器故障诊断专家系统设计

针对大型激光驱动器故障定位难,诊断、处置效率低的基本现状,提出利用专家系统进行故障诊断的基本思路,并以自动准直子系统为例,介绍了专家系统的体系架构、故障树模型、知识库设计和基于CLIPS工具的实现方法。初步应用结果表明,该专家系统有助于提高装置的故障诊断效率和智能化水平,增强系统可用性。     

X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响

利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程,并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响,结果表明：对同种能量光机的光子而言,随着面密度变大,射线硬化程度越严重,导致测量灵敏度下降;光子能量越低,测量灵敏度随面密度变大下降越快,反之亦然;对于某一范围面密度被测物,调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。     

CPP-GMR heads with a current screen layer for high areal density

We investigated the potential for high-areal-density recording in current-perpendicular-to-plane giant magnetoresistive (CPP-GMR) heads with a current screen layer. The current screen layer is a nano-oxide layer with confined current paths. We fabricated the current screen CPP-GMR heads with a narrow sensor width of 40–50 nm, a high MR ratio of 17%, and low-resistance-area (RA) product of 0.2 Ω μm². The fabricated heads showed a sufficiently high signal-to-noise ratio (SNR) of 30–40 dB. No extra noise, such as spin-torque noise, was observed. Linear density of 1360 kFCI from the head with the magnetic read width of 45 nm was obtained. Distribution of sensor resistance due to nano-hole area distribution in the current screen layer can be reduced with low-RA film. Spin-torque noise can be suppressed by reducing the current-induced field and controlling the shape anisotropy. Accordingly, the current screen CPP-GMR head is a promising candidate that has the potential for high-areal-density recording.     

X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响

利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程,并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响,结果表明:对同种能量光机的光子而言,随着面密度变大,射线硬化程度越严重,导致测量灵敏度下降;光子能量越低,测量灵敏度随面密度变大下降越快,反之亦然;对于某一范围面密度被测物,调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。     

Effect of discrete track medium at high areal density

The degradation of SNR caused by the higher uniaxial crystalline anisotropy field (Hk) of medium and small write fields of narrower write width is one of the problems for achieving higher areal density. The SNR dependence on Hk of a medium with different write fields of head using the discrete track medium (DTM) is investigated by using micromagnetics simulation. As a result, the curves of SNR as a function of Hk have peak values. In DTM, the peak values of SNR are almost constant at any Hk of the medium and different write fields. Higher SNR is realized even at low Hk and small write field in DTM.