高强度二倍频激光辐照银薄膜靶的烧蚀和X光辐射实验研究

激光聚变物理实验中,背光透视照相是靶丸内爆动力学过程观测的重要方法. Ag是一种重要的背光材料, 激光辐照产生的等离子体可以产生强L线辐射, 研究其烧蚀和辐射特性, 对提高内爆靶丸背光透视照相的图像质量具有十分重要的意义.在神光II装置上, 采用第九路输出的2 ns, ～ 5× 10¹⁴ W/cm², 526.5 nm激光均匀辐照Ag薄膜靶, 实验研究了其烧蚀特性, 获得了银薄膜靶在激光烧蚀驱动下的飞行轨迹和飞行速度的数据. 实验结果与一维辐射流体力学模拟结果相符. 火箭模型对实验数据进行拟合, 得到了Ag材料的质量烧蚀速率和烧蚀压的数据. 采用平面晶体谱仪和X射线二极管探测器阵列观测等离子体的辐射特性, 获得了Ag等离子体辐射光谱和L线转换效率, 实验结果对激光聚变内爆靶丸背光照相的实验设计具有重要的参考价值.     

Ar+17和 Ar+16谱线的电子碰撞展宽

利用修改后伦敦理工大学的UCL扭曲波程序, 本文计算了自由电子与原子或离子的碰撞反应矩阵, 以此得到它的散射矩阵和碰撞强度.利用碰撞强度, 研究电子碰撞对辐射谱线影响.具体地, 以Ar⁺¹⁷和Ar⁺¹⁶的α线和β线为例, 计算了不同电子温度和密度下谱线的展宽和位移.     

Z箍缩Al等离子体X特征辐射谱线数值模拟及考虑叠加效应后的修正

采用基于细致能级的非局域热动平衡模型,对"强光一号"装置10174发次Z箍缩铝等离子体特征辐射谱进行细致的分析和计算,提取电子密度约为3.5×1021cm-3.数值计算结果显示,采用单一等离子体状态参数不能很好地描述等离子体辐射特征谱线.在进一步的分析计算中,本文初步考虑高温区域和低温区域等离子体特征辐射谱线的叠加效应,将等离子体划分为高温高密度和低温低密度两部分,分析了两部分等离子体辐射对总辐射谱的贡献,并给出了修正后的等离子体辐射谱线.考虑叠加效应后,Heα伴线显著增强,计算结果改善明显.     

X射线成像板衰退曲线标定

在实验室衍射仪平台上,开展了以富士公司SR-2025型成像板为样品的标定实验,获得了该样品随时间变化的信号强度衰退曲线.实验以铜靶X射线管为光源,经过三羟甲基甲胺晶体(Trihydroxymethylaminomethane,TAM)分光得到Cu-Kα单能特征辐射.在实验环境温度为(20±1)℃、光源稳定、成像板空间响应均匀、信号强度线性响应等条件下,在不同时刻对成像板上不同位置进行曝光,扫描后获得成像板对单能特征X射线的衰退曲线.对测到的衰退曲线进行数值拟合及不确定度分析,发现其与国外的研究结果符合得较好.实验数据表明,X射线光源的不稳定性为0.7%,成像板的空间非均匀性小于1%,并且对信号强度呈优异的线性响应;在Cu-Kα的8 027.84eV能点处,成像板的衰退曲线呈指数形式η(t)=0.368 84·exp(-t/159.647 56)+0.633 72缓慢衰减,在可见光屏蔽良好条件下曝光125min后X射线信号仍有80%的强度.     

高性能X光二极管的研制

 作为X光测量的重要器件,X光二极管的研究和改进工作一直颇受重视。通过对储能系统和输出系统的重点研究与优化设计,研制出了新型超快响应X光二极管（XRD-Ⅱ）,并在8 ps短脉冲激光装置上对探测器的性能进行了研究。实验结果表明:XRD-Ⅱ的阻抗匹配特性得到提高,耐压能力达6 kV,上升时间达40 ps,半高全宽达80 ps。标定实验给出的灵敏度结果也说明其灵敏度得到了保证。超快响应X光二极管的成功研制可大大提高X光诊断的时间分辨力,为实现精密定量诊断提供有利条件。     

氙气中辐射激波的发光特性

本文模拟研究了氙气中X射线加热产生辐射激波的发光特性.辐射激波采用Zinn模型计算,并在模型中输入氙气的辐射不透明度和状态方程参数.研究发现,辐射激波伴随着丰富的光学演化过程,激波对外辐射强度表现出两个明显的亮度峰值和一个亮度极小值,辐射光谱也经常偏离黑体辐射光谱.对氙气不同位置光学特性的分析可知,激波和内部高温区的辐射吸收系数的动态演化导致了辐射激波的发光位置和辐射强度的变化.     

Al激光等离子体电子温度的时间分辨诊断

 将门控分幅相机与平面晶体谱仪耦合，构成时间分辨光谱测量系统，对Al激光等离子体的K壳层发射谱进行测量，获得了相对入射激光延迟约1ns，积累时间约200ps的光谱信号。利用稳态碰撞-辐射平衡（CRE）近似条件下的等离子体光谱辐射动力学模型，给出了Al激光等离子体Ly-β线与He-β线强度比以及Ly-γ线与He-γ线强度比与电子温度的函数关系。在此基础上，根据实验谱线强度比，得到激光强度为2.319×10¹⁴，1.937×10¹⁴和3.946×10¹⁴ W/cm²时，等离子体冕区电子温度分别为1.190(1±27%)，1.165(1±27%)和1.525(1±27%)keV。     

氩离子原子过程参数的系统计算与评估：Ⅰ电子碰撞激发

利用准相对论扭曲波玻恩近似加交换方法，在组态平均近似下，系统地计算了类氢、类氦、类锂氩离子n≤6的各组态之间的碰撞激发过程截面。并和已有的理论结果进行了详细的对比分析。计算结果和相对论扭曲波近似的计算结果符合得很好，相对偏差一般都小于10％。由于没有考虑共振效应。计算的结果与强耦合方法的计算结果在入射电子能量较低的情况下有较大偏差，其他情况则符合较好，相对偏差一般在15％以内。该方法可以方便地计算大量应用所需的原子过程参数。     

Stark线形与ICF等离子体诊断

本文理论计算了ICF等离子体中离子或原子的发射谱线线形函数,该线形主要是由Stark效应产生的.我们的研究表明该谱线线形函数的宽度随电子温度变化很缓慢,而随电子密度变化很敏感.结合局部热动平衡理论,并利用实验测量的氩(Ar)和硫(S)的α线与β线的线强比,分别估算出等离子体的电子温度为885 eV和793 eV.通过理论计算的Stark线形函数与ICF实验谱线的比较,估算出ICF等离子体的电子密度Ne=1.0×1024.     

类Ne等电子系列离子(Z=11,…,18)2p~53s—2p~6辐射跃迁的多组态相对论理论计算

利用多组态DiracFock(MCDF)理论方法,系统研究了延迟、相关和相对论效应对类Ne等电子系列离子(Z=11,…,18)的较低的激发组态2p53s和基组态2p6的能级结构及其能级之间辐射跃迁特性的影响.给出了2p53s1,3P01—2p61S0电偶极(E1)共振和复合跃迁、2p53s3P02—2p61S0磁四极(M2)跃迁和2p53s3P00—2p53s3P01磁偶极(M1)跃迁的跃迁能以及激发态1P01,3P00,3P01,3P02的辐射寿命,所得结果与最新实验观测和其他理论计算进行了比较 关键词： MCDF方法 延迟和相关效应 跃迁概率