X射线相衬成像应用于惯性约束核聚变多层球壳靶丸检测

随着惯性约束核聚变(ICF)研究的逐步深入,尤其是氘氚(DT)燃料层球壳梯度掺杂的广泛应用,对轻物质界面的诊断需求日益增长.在北京同步辐射形貌成像站的微米CT机上利用类同轴相衬成像方法获取了三层球壳靶丸的相衬图像,最佳空间分辨率达到了2μupm,衬度达到12%;通过分析边缘增强函数和衬度传递函数之间的关系,总结出一套完整的类同轴相衬成像方法,同时将相衬成像结果与吸收成像结果对比.实验结果表明,X射线相衬成像在轻物质界面的分辨中具有明显的优势,能够广泛应用于ICF研究、医学断层扫描CT装置和生物结构等前沿科学领域.     

单光子计数闪烁探测器灵敏度标定方法

根据NaI(Tl)闪烁探测器可用于单光子计数的特性,探索了一种测量放射源入射下闪烁探测器脉冲电荷谱来实现其绝对灵敏度标定的方法。实验对标定系统的电荷数字转换记录器进行了绝对标定,得到了用于ICF实验中重要诊断设备滤波-荧光谱仪的NaI(Tl)闪烁探测器的绝对灵敏度。灵敏度标定数据不确定度小于10%,较传统的放射源标定方法(15%)显著提高,同时标定能量范围扩大到100keV以上。最后,实验结果与Geant4模拟程序计算的结果进行了比对,符合得较好。     

基于X光微点源的半影成像技术

基于X光微点源装置,从实验角度验证了半影成像的原理。利用针孔成像,直接测量了微点源源区图像;给出了半影孔成像、半影锥成像和环孔成像原理,以及在微点源的半影成像结果和维纳滤波重建结果。从实验结果可知:半影锥成像具有与半影孔成像相同的诊断能力,两种方法的重建图像尺寸与源尺寸一致;环孔成像的诊断能力更好,重建图像的尺寸和形状更接近源图像。     

神光Ⅲ主机装置内爆中子和伽马辐射特性的数值模拟北大核心CSCD

采用三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗程序JMCT,对神光Ⅲ主机靶场进行精细几何建模,使用该模型通过计算获得了DD内爆聚变中子及伽马射线在靶场环境的空间分布以及能谱和飞行时间谱。根据计算结果对散射中子和伽马射线的特性进行了讨论,并定量分析了散射中子噪声和伽马噪声分别对下散中子产额测量和高能X射线照相的影响。研究结果表明:必须进行有效的辐射屏蔽设计才能使下散中子产额测量和高能X射线照相的信噪比优于10。     

神光-Ⅲ主机内爆柱腔靶长径比对靶丸辐照不均匀度的影响

 讨论了神光-Ⅲ主机内爆柱腔靶长径比（腔长与直径之比）对靶丸辐照不均匀度的影响。根据神光-Ⅲ主机设计参数,计算了黑腔内侧激光光斑参数。利用视角因子方法,分析了一个简化的双锥环辐照模型下靶丸表面辐照不均匀度随黑腔长径比的变化,讨论了腔壁反照率、内外环激光功率比和光斑移动等因素对最佳长径比和不均匀度的影响。计算表明,合理选择长径比能使靶丸表面辐照不均匀度小于1%,最佳长径比与NIF点火黑腔设计值基本相符。     

内爆初级质子能谱直接测量方法

基于单能质子对CR39的标定实验,利用获取的响应曲线,设计了一种内爆初级质子的直接测量方法。在内爆初级质子产额较低的情况下,该方法可获得更多的计数。对实验中的噪声信号排除做出了说明,并对其背景噪声来源进行了分析,以提高实验数据的精确性。利用标定数据,对CR39上观察到的径迹进行鉴别,确定质子径迹并测量其径迹参数,从而确定质子能量。在随机扫描的约300个显微镜视场中获得了200个质子径迹数据,并通过与标定数据比对,获得了它们各自的能量,再利用蒙特卡罗程序Geant4修正铝膜的岐离,最终确认本次内爆实验初级质子的能谱峰值应该在2.4~2.6 MeV之间,据此换算到靶丸面密度为7~8mg/cm2,为实验结果的进一步后续分析提供了依据。     

电驱动偏心转子与复合振动环境振动同步的理论研究

在振动环境中，当带偏心转子的电机旋转角速度与振动环境的角频率相近时，两者可以实现振动同步。针对这一特殊现象，本研究提出一种小参数积分均值法来研究该振动同步问题，设置电驱动偏心转子角速度与振动环境角频率之差的积分均值为变量，通过积分变换将电驱动偏心转子与复合振动环境之间的动力学方程转化为二阶周期系数微分方程，应用周期系数二阶微分方程相关理论推导得出实现振动同步的同步性判据和稳定性判据，并通过数值仿真验证了同步性与稳定性判据的有效性。本研究提出的将电驱动偏心转子角速度与振动环境角频率之差的小参数积分均值法，为研究振动同步理论提供了一种新的方法。     

基于LabVIEW的单臂、双臂电桥仿真实验系统开发

针对大学物理实验中的直流电桥测电阻实验,统一了单臂电桥和双臂电桥中流过检流计的电流强度计算公式.以Lab VIEW为开发工具,设计了一套集直流单臂、双臂电桥测试功能于一体的虚拟仿真实验系统,实现了单臂电桥测量中值电阻和双臂电桥测量低值电阻的全部功能.在大学物理实验教学中,将虚拟仪器用于实验教学,辅助讲解教学难点,有效地提高了教学质量;将虚拟仿真实验通过VI生成应用程序(EXE)放在校园网上,用于信息化教学,为学生预习、复习提供了自主学习空间.     

Acceleration and radiation of externally injected electrons in laser plasma wakefield driven by a Laguerre-Gaussian pulse

By using three-dimensional particle-in-cell simulations, externally injected electron beam acceleration and radiation in donut-like wake fields driven by a Laguerre-Gaussian pulse are investigated. Studies show that in the acceleration process the total charge and azimuthal momenta of electrons can be stably maintained at a distance of a few hundreds of micrometers. Electrons experience low-frequency spiral rotation and high-frequency betatron oscillation, which leads to a synchrotron-like radiation. The radiation spectrum is mainly determined by the betatron motion of electrons. The far field distribution of radiation intensity shows axial symmetry due to the uniform transverse injection and spiral rotation of electrons. Our studies suggest a new way to simultaneously generate hollow electron beam and radiation source from a compact laser plasma accelerator.     

非均匀等离子体中1/4临界密度附近受激散射的非线性演化

本文采用粒子模拟方法,针对长脉冲激光在非均匀等离子体中的传输过程,特别是在1/4临界密度附近,等离子体中受激散射的非线性演化现象,进行了细致的模拟研究.研究结果表明:在1/4临界面附近所产生的受激拉曼散射不稳定性,其散射光在等离子体中被捕获,并在该区域形成电磁孤子.电磁孤子的振幅随着不稳定性的发展而提高,并由此而产生一个有质动力场驱动周围的电子运动,离子随后被电荷分离场加速,最终形成准中性的密度坑.在单个密度坑形成后,由于该密度坑周围等离子体密度和温度产生了变化,使得等离子体中逐渐形成更多的密度坑.这些密度坑将等离子体分割成不连续的密度分布,而这种密度分布最终明显地抑制了受激拉曼散射和受激布里渊散射不稳定性的发展.