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。     

辐射超声速扩散传输产生条件的研究

 利用1维辐射扩散方程的解析理论,在外加辐射源为恒温源的条件下,对能够产生辐射超声速扩散传输的条件进行了研究,可以解析地得出在固定物质密度下能够产生超声速扩散流的参数区域。分析得出：对于一个固定的恒温外源,随着时间的增加,热波波头位置是随时间的平方根增长的,光学厚度正比于波头位置,也是随时间而逐渐增加的;而马赫数是按时间平方根倒数减少的。并推导出在不同密度下恰好产生超声速扩散时,辐射源温度和辐射热波波头位置满足的临界值条件,它们是关于介质密度的函数关系式。最后以SiO₂泡沫为算例,对这些结果的物理图像做了简要的阐述,对它们的应用进行了具体的说明和分析。     

神光Ⅱ装置x射线辐射在低密度CH泡沫中的超声速传播实验研究

在“神光Ⅱ”的三倍频装置上进行实验，利用北四路激光注入半腔靶后接不同密度、不同厚度的CH（C₆6H₁₂，聚4甲基1戊烯）发泡材料，研究x射线辐射在低密度CH泡沫中的超声速传播问题，对x射线辐射的多个能点（80,250和400eV）的传播时间、传播速度、输运管壁收缩过程、时间能谱和辐射温度等进行了测量，获得了10倍的超声速传输的速度，并采用辐射输运“漏水管模型”对实验结果进行了简要分析，结果基本相符 . 关键词： 辐射输运 超声速热波 CH发泡     

柱输运管中扩散超声速辐射波的能流

采用于敏关于直角坐标系下两平板间粒子传输的辐射能流计算的理论模型，给出了柱输运管中与径向位置相关的谱辐射能流的计算公式.研究结果表明，由于管壁的自由程远小于传输介质的自由程，从而导致辐射能流中几何因子随径向变化，并认为这是最近关于扩散超声速辐射波实验中测得的辐射波强度随径向呈拱形分布的又一个重要原因.另外，还给出对横截面平均的谱辐射能流、以及当辐射与物质处于局部热动平衡时的辐射能流的计算公式，并将其中的几何因子与人们传统的通过几何自由程获得的几何因子进行了比较.为方便数值模拟，还给出了辐射能流公式中含有多 关键词： 柱管中扩散超声速辐射波传输 辐射能流 几何因子     

辐射在CH泡沫中传输的数值模拟

 利用一维多群辐射输运程序对辐射在CH泡沫中的传输过程进行了数值模拟,给出一些细致的物理图像和定量结果。在一定的入射辐射流条件下，密度变化对辐射传输特征、辐射加热介质的热力学平衡弛豫过程有重要影响。随着密度下降，辐射由亚声速传输转变为超声速传输，辐射在传输过程中的能谱形状也不同。     

辐射在CH泡沫中传输的数值模拟

利用一维多群辐射输运程序对辐射在CH泡沫中的传输过程进行了数值模拟,给出一些细致的物理图像和定量结果。在一定的入射辐射流条件下,密度变化对辐射传输特征、辐射加热介质的热力学平衡弛豫过程有重要影响。随着密度下降,辐射由亚声速传输转变为超声速传输,辐射在传输过程中的能谱形状也不同。     

空腔辐射传输的扩散-输运耦合计算

针对空腔辐射传输的特点,论述了扩散-输运耦合计算的必要性与可行性,给出了耦合计算的界面联接方法.用限流函数概念统一了几种常用限流扩散方法,给出了数值例子和相应结论。     

辐射在填充介质管中输运的理论研究

辐射输运的研究有重要的科学和实用的意义。辐射波的传输过程分为两个阶段，当介质受到较强的辐射辐照时，首先是超声速辐射热波在常密度介质中的传播。与此同时，受热介质压力升高发生膨胀，产生向内传播的冲击波和稀疏波。随着受热介质的质量增加，辐射热波的速度下降，冲击波和稀疏波赶上并超过它，形成亚声速传播的辐射烧蚀波。这是均匀介质中的一维热传导模型的描述，它的应用受到许多限制。辐射在填充介质金管中的传输，由于涉及高z金属管壁对辐射的改造，属于非均匀介质中的输运问题。它涉及辐射在填充介质传输过程中的吸收和再发射，以及管壁吸收和再发射。当输运介质为光性薄时，外加的辐射源可到达波头加热冷介质。当输运介质为光性厚时，辐射在到达波头前多次被吸收和再发射，辐射被输运介质改造。加上输运管后，管壁会吸收辐射，吸收的一部分能量经管壁改造后再发射到介质中，影响输运。因而辐射在填充介质管中输运计算是复杂的二维计算。     

X光辐射通过稀疏波区的反照率

 在激光间接驱动内爆动力学过程中,软X射线烧蚀形成的高温低密度等离子体处于非局部热动平衡状态,X射线的传播需要用输运方法处理。利用简化物理模型给出了X射线烧蚀形成的高温低密度等离子体的流场空间分布,介绍了一种计算X射线反照率的方法,并给出反照率的解析表达式。     

辐射波在低Z介质中的传播规律

 从气体动力学角度对辐射波在低Z介质中的传播规律作了某些探讨。 如果把辐射波看作一个间断面,可在气体动力学框架的基础上研究其流场结构、辐射波的传播及辐射烧蚀等演化规律,展现直观的物理图象。     

Experimental investigation of supersonic radiation propagation in low-density plastic and copper-doped foams

1 Introduction The investigation of supersonic radiation wave transporting in low density foam pro-duced by thermal radiation is of crucial importance in inertial confinement fusion (ICF) research[1]. When the intense radiation flux is incident in the media, first, a supersonic heat wave is formed which propagates into the undisturbed material. In time, due to the increasing mass of heated material, it slows down and is overtaken by a shock wave,thus becoming of the ablative type. Normally, …     

Comparing Diffusion Approximation with Radiation Transfer Analysis for Light Transport in Tissues

The diffusion model that is an approximation of the equation of radiation transfer is typically used to describe photon migration in scattering-dominant media. In general biological tissue is highly scattering and very weakly absorbing against near-infrared light, yet it is heterogeneous and may contain relatively highly absorbing or low-scattering regions. Here applicability of the diffusion approximation over the radiative transfer theory for describing ultrafast laser transport in biological tissues is numerically studied and investigated over different kinds of tissue conditions and geometries. Tissues having tumors of different sizes, locations and nature as well as dual-tumor and low-scattering conditions are considered. Radiation transfer analysis is taken as a comparison objective and it is initially proved to be accurate in benchmark comparisons with Monte Carlo simulation. The results predict systematically about the compatible conditions where and when we can use the diffusion approximation and the conditions in which the diffusion approximation may provide misleading results.     

用元胞法研究层合材料中的应力波

 介绍了元胞法,利用该方法模拟了材料弹性动态响应问题,并与传播矩阵方法的结果进行了比较。该方法易于程序实现,能很好地处理材料的层界面,协调计算精度与计算量之间的矛盾,比传统的差分法和有限元法减少了计算量。     

非旋波近似下两个二能级原子与单模光场相互作用的非经典性质

利用全量子理论,研究了非旋波近似下两个二能级原子与单模光场相互作用过程中光场所表现出的非经典性质,揭示了虚光子过程对场的平均光子数和二阶相干度的影响,并讨论了光场频率及原子间耦合系数的变化与场的平均光子数和二阶相干度的关系.