平响应X射线二极管辐射能流还原率提高方法

惯性约束聚变实验中使用平响应X射线二极管(XRD)阵列从不同方向测量黑腔辐射能流的时间演化过程和角分布。平响应XRD的谱响应曲线存在局部不平整,给辐射能流的还原引入了误差。为减小由于能谱形状和平响应局部不平带来的还原误差,提出了加权求解平响应XRD的平均响应值的方法。对该方法提高辐射能流的还原率的必要条件进行了研究。改进后的方法应用于实验数据的处理,结果表明:修正后的等效积分温度随时间的演化过程与多道软X光能谱仪吻合较好。     

ICF实验软X光能谱的基函数解谱法

 惯性约束聚变实验中,14通道软X光能谱仪是测量软X射线能谱、等效积分温度和辐射能流时间过程的重要诊断设备。基函数法是还原能谱分布的一种常用方法。通过对双峰谱形的还原,对不同类型基函数的选择、基函数参数的设置和求解方法等影响解谱的因素进行了比较分析。根据大量算例的结果,使用优化后的基函数和求解方法对实际测量辐射谱进行了计算,并与透射光栅谱仪的测量结果进行了比较。结果显示,根据谱仪通道响应选择三次样条的节点,能够较好还原软X射线的能谱。     

X光辐射在泡沫介质中超声速传输研究进展

X光辐射输运过程通过光子的发射与吸收使能量在介质内进行再分配,而光子的辐射和吸收过程对从介质内出射的能谱产生十分显著的影响。辐射输运由积分-微分方程来描述,得到它的解极其困难,这是因为此方程依赖于局域和非局域的条件。当外加的非局域的X光辐射场作用在介质上一个强的X光辐射能流时,介质的局域温度和密度将影响X光的吸收和发射。本文将对辐射输运的方程和基本理论进行阐述,并对辐射超声速传输的实验结果进行评述。首先,介绍辐射在介质中的传输的理论基础以及简化分析模型;其次,对辐射在介质中扩散超声速输运进行解析分析,我们首次导出辐射的超声速传输条件下的辐射能流与物质能流之比与马赫数和光学厚度的定量关系;最后,介绍国外的主要实验结果,同时也给出我们近期的研究结果。我们的实验结果表明,不同能区的光子因辐射不透明度不同使得在介质中的传播时间不同,并且实验测出光学厚度。     

X光辐射在泡沫介质中超声速传输研究进展

X光辐射输运过程通过光子的发射与吸收使能量在介质内进行再分配,而光子的辐射和吸收过程对从介质内出射的能谱产生十分显著的影响。辐射输运由积分-微分方程来描述,得到它的解极其困难,这是因为此方程依赖于局域和非局域的条件。当外加的非局域的X光辐射场作用在介质上一个强的X光辐射能流时,介质的局域温度和密度将影响X光的吸收和发射。本文将对辐射输运的方程和基本理论进行阐述,并对辐射超声速传输的实验结果进行评述。首先,介绍辐射在介质中的传输的理论基础以及简化分析模型;其次,对辐射在介质中扩散超声速输运进行解析分析,我们首次导出辐射的超声速传输条件下的辐射能流与物质能流之比与马赫数和光学厚度的定量关系;最后,介绍国外的主要实验结果,同时也给出我们近期的研究结果。我们的实验结果表明,不同能区的光子因辐射不透明度不同使得在介质中的传播时间不同,并且实验测出光学厚度。     

平响应X射线二极管复合滤片参数的算法优化

在间接驱动激光聚变研究中，平响应X射线二极管是X射线辐射能流测量的主要探测器。为了获得理想的平响应效果，采用传统方法需要花费大量时间优化二极管的复合滤片参数，为此引入了粒子群优化算法，将之用于平响应X射线二极管复合滤片参数的优化，该方法可更快捷、更准确地得到复合滤片的优化参数。提出了新的滤片组合方式，并优化其平响应特性，得到了比传统滤片组合更优的参数配比。该项工作为平响应X射线二极管复合滤片参数的寻优提供了一种更高效的方法。     

双束黑洞靶辐射特性实验研究

本文着重介绍在“神光”装置上两路对打黑洞靶辐射特性实验研究。利用两台配置时标装置的亚千电子伏能谱仪(Dante)进行时间关联测量,分别监测双束靶吸收转换区和内爆压缩区泄漏X光谱脉冲波形、辐射能谱、辐射温度、辐射时间谱及其辐射温度随时间变化关系。同时进行了大量不同型号黑洞靶实验,给出吸收转换区辐射温度随注入激光能量面密度变化的关系曲线及其定标关系式。实验中,首次把掠入射平面反射镜用于亚千X光能谱测量,并取得预想的结果。     

Origin软件在大气光学实验中的应用研究

阐述Origin软件在处理热光分析法测得的实验数据中计算积分面积方面的应用,根据测量得到的大气气溶胶中碳的时间响应数据,利用origin软件绘制热分析图并计算不同温度下响应曲线的积分面积,从而获得大气气溶胶碳的成分比例。     

透射式X射线光阴极的M带平响应设计

获取高时空分辨的M带X射线辐射能流信息是黑腔物理研究的重要内容之一,条纹相机平响应存在谱响应耦合、谱改造元件结构设计等问题。通过对条纹相机和透射式X射线光阴极谱响应特性的研究,提出组合滤片调制法以实现条纹相机M带带通平响应。计算表明,在M带能区内谱灵敏度不平整度仅为2.7%,带通效果良好。     

“阳”加速器上的Z箍缩诊断技术

概述了为开展Z箍缩实验物理研究而建立的一些诊断技术和方法。这些诊断技术已成功应用于"阳"加速器(负载电流1.2 MA,上升时间85 ns)喷气和丝阵Z箍缩物理研究中,其中软X光8通道Dante谱仪和软X光闪烁体功率计主要用于软X光能段的辐射功率、能量和低能辐射能谱测量;椭圆弯晶谱仪、凸圆柱晶体谱仪和透射光栅谱主要用于X光辐射线谱和连续谱的测量,以获取等离子体密度、电子和离子温度等信息;X光八分幅针孔相机、分能段6通道X光掠入射针孔积分相机和激光差分干涉测量系统主要用于研究Z箍缩内爆动力学过程及等离子体参数等,并给出了这些诊断系统获取的典型实验结果,包括X光辐射功率、辐射能谱、等离子体内爆图像和密度分布等。     

1维时空分辨X光辐射功率图像的处理方法

 在Z-pinch实验物理诊断中使用底片记录1维时空分辨X光功率图像,利用模拟底片能量响应曲线对实验获得的X光功率图像进行了变换,以闪烁体X光功率谱仪获得的X光波形为参考,将变换后的图像沿空间轴积分,并将所得波形与参考波形相比较,两条曲线基本一致,表明所使用的模拟能量响应曲线具有较好的近似效果。     

边界净流条件下的超声速热波

 物质中的辐射热波的行为一直是人们非常关注的问题。但是由于辐射热传导方程具有很强的非线性,其精确的解析解很难求出。利用微扰论推导出了任意边界净流条件下的边界温度的变化行为和热波传播轨迹的理论公式,并与辐射流体力学程序计算的数值结果进行了对比,结果显示理论计算的热波轨迹与数值模拟的结果符合得非常好。     

光机靶室钢混结构基于动刚度等效的简化建模

钢混结构分离式有限元建模方法由于考虑了钢筋的实际分布,其计算精度较高,但建模过程复杂繁琐。开展了基于动刚度等效的钢混结构简化建模研究,该方法将钢筋和混凝土考虑为一种等效材料。研究中首先以典型钢混组合结构为例,以等效模型与分离式模型的模态特性等效为目标,建立了分部件的动刚度等效模型,然后将各部件等效模型组合成整体结构等效模型,数值仿真结果显示在相同载荷作用下,整体参考模型与整体等效模型的响应分布非常接近,而等效模型的规模远小于参考模型,说明了该等效建模方式的有效性。进一步将该等效建模方法应用于神光Ⅲ主机靶室钢混结构的动力学分析中,并计算了该巨型光机结构等效模型在实测基础加速度激励下的随机振动响应,靶球上各方向的响应实测结果与计算结果较为吻合。所采用的动刚度等效建模方法可应用在巨型光机结构动力学稳定性的进一步研究中。     

惯性约束聚变软X射线在线标定系统概念设计

长期以来,惯性约束聚变（ICF）研究软X射线诊断科学仪器设备的元器件标定工作主要依赖同步辐射光源X射线辐射计量站进行。该类装置通常与用于开展ICF研究的大型激光装置分处两地,难以满足ICF研究软X射线元器件实时实地的标定应用需求。另外,由于同步辐射和ICF激光等离子体产生的X射线辐射特性存在较大差异,同步辐射计量站的标定结果事实上也不能完全反映元器件在ICF实验应用中的计量响应特性。本文首先介绍一种基于单光学元件的软X射线紧凑型无谐波光源单色化技术,以此为基础提出研制基于ICF激光等离子体X射线源的同源、同几何位形、双束比较校准的多能量通道光源单色化系统,用于ICF应用软X射线元器件的在线标定。新系统一方面可望满足ICF软X射线元器件实时实地的标定应用需求;另一方面,其提供的标定光束的技术特征将最大可能地接近ICF激光等离子体X射线辐射本身。配备相应的X射线二极管（XRD）和标准探测器之后,该系统将形成一套具有在线自校准功能的新型多通道δ能量响应软X射线能谱仪。     

管内耦合换热的辐射热流特征及抽样模式比较

通过数值模拟,研究了圆管层流入口段辐射与对流祸合换热中的辐射热流分布特征,提出并比较了采用蒙特卡罗法计算辐射换热的两种抽样模式。结果表明,在圆管入口段的耦合换热中,同一截面的径向辐射热流密度与轴向辐射热流密度数量级相当,世分布形态差别很大。用蒙特卡罗方法计算辐射换热时,采取等权能束的抽样模式,可消除因抽样能束的能量不同而造成的计算误差、降低计算量、提高计算精度。     

化学气相沉积金刚石探测器测量辐射驱动内爆的硬X射线

金刚石探测器具有响应快、灵敏度高、动态范围大、平响应、击穿电压高、抗辐射等优点, 广泛运用于X射线测量. 利用化学气相沉积方法制备的光学级金刚石, 采用金属-金刚石-金属结构研制了X射线金刚石探测器. 在8ps激光器上的探测器响应性能考核表明, 整个探测器系统的响应时间为444 ps, 上升时间为175 ps, 载流子寿命为285 ps. 将探测器应用于神光Ⅲ原型装置的内爆物理实验硬X射线测量, 分别测量得到以注入黑腔的激光转化为主和靶丸内爆产生为主的硬X射线能流, 测得的峰值信号分别正比于激光总能量和反比于靶丸CH层厚度. 关键词： CVD金刚石探测器 硬X射线 激光能量     

基于六角形和球形冰晶模型的卷云辐射特征研究

卷云中冰晶粒子的单次光散射计算是卷云辐射传输及云微物理参数反演的重要基础。近年,利用高观测频率的静止气象卫星数据来反演水云和卷云的光学和微物理参数,进而计算地表光通量的研究倍受重视。然而,很多研究中卷云的冰晶用球形模型来模拟。由于不同形状和尺度大小的冰晶对电磁波的散射特征的不同,导致不同冰晶模型计算的卷云环境下卫星观测的辐射值及地表光通量的不同。利用不同尺度大小和电磁波波长的球形和六角形冰晶的单次散射数据,结合RSTAR辐射传输模式来定量分析了卷云环境下不同形状的冰晶模型对计算卫星观测的辐射和地表光通量中的影响。结果显示利用不同形状的冰晶模块来计算的卫星观测的辐射,地表向下辐射通量明显不同。波长在0.4～1.0 μm之间的大气窗口部分的光谱辐射通量的差距最大。总辐射通量受云粒子形状的影响显著。研究证实了正确选择冰晶模型对卫星反演卷云微物理和光学参数的反演及计算地表光通量的重要性。该结果对于云微物理参数的反演及地表向下辐射通量的模拟具有参考价值。     

A statistical method to estimate the vertical transmission through horizontally non-homogeneous media

A method to estimate the vertical transmission of radiation through horizontally non-homogeneous media is presented. In the medium, the cloud-like clusters of absorbers are assumed to be randomly located. A statistical method is applied to the distribution of the absorbing ability of the clusters. Various models for cluster shape have been assumed and related transmission properties have been examined in the intensity (column) and flux (slab) transmissions. The angular dependent extinction of radiation by scattering has also been considered in the flux transmission. An approximate method to convert a horizontally non-homogeneous medium to an equivalent homogeneous one is proposed. The non-homogeneity in the actual atmosphere is also discussed.     

Influence of Burner Geometry on Heat Transfer Characteristics of Methane/Air Flame Impinging on Flat Surface

An experimental study has been conducted to find the heat transfer characteristics of methane/air flames impinging normally to a flat surface using different burner geometries. The burners used were of nozzle, tube, and orifice type each with a diameter of 10 mm. Due to different exit velocity profiles, the flame structures were different in each case. Because of nearly flat velocity profile, the flame spread was more in case of orifice and nozzle burners as compared to tube burner. Effects of varying the value of Reynolds number (600–2500), equivalence ratio (0.8–1.5) and dimensionless separation distance (0.7–8) on heat transfer characteristics on the flat plate have been investigated for the tube burner. Different flame shapes were observed for different impingement conditions. It has been observed that the heat transfer characteristics were intimately related to flame shapes. Heat transfer characteristics were discussed for the cases when the flame inner reaction cone was far away, just touched, and was intercepted by the plate. Negative heat fluxes at the stagnation point were observed when the inner reaction cone was intercepted by the plate due to impingement of cool un-burnt mixture directly on the surface. Different heat transfer characteristics were observed for different burner geometries with similar operating conditions. In case of tube burner, the maximum heat flux is around the stagnation point and decay is faster in the radial direction. In case of nozzle and orifice burner, the heat transfer distribution is more uniform over the surface.