单层丝阵负载Z箍缩内爆辐射特性研究

在电流3—4MA的Angara-5-1脉冲装置上进行了单层钨丝阵Z箍缩实验,利用具有坪响应的X射线功率谱仪获得X射线功率,利用X射线纳秒分幅相机获得等离子体内爆辐射区图像.在丝阵直径相同时,实验得到较细的丝直径使得内爆较早,收缩比较大;较大的丝间隙使得内爆早期丝间等离子体不能有效的融合,而是较孤立的等离子体簇向内箍缩;较大的丝直径和丝间隙导致不稳定性波长较大.在丝阵直径不同,丝直径相当时,实验得到较大的丝阵直径内爆启动较早,具有较大的内爆速度,但等离子体在内爆过程中较分散.另外,较大的丝直径和丝阵直径使X射线辐射脉冲时间较宽.     

丝阵内爆实验条件重复性控制

在丝阵负载Z箍缩实验中实施了电流加载前真空下负载初始状态的监测,并分别采用新旧结构的电极进行了对比性实验研究,利用十分幅纳秒分幅相机成功获取了不同内爆阶段的实验图像。通过对实验结果的分析,讨论了电极结构和负载初始状态对实验结果的影响程度。实验结果表明:采用新装配方式的负载电极结构具有安装时间短、同轴性容易控制、负载现场安装就位精度高等优点;新研制电极和实施真空下负载状态的检测,有效减少了实验数据分散性,为实验负载参数优化设计提供了技术支持。     

Z箍缩等离子体电流分布实验研究

在"强光一号"装置上, 利用微型磁探针系统测量了钨丝阵负载内部的消融等离子体携带的电流, 对比了有无泡沫柱两种负载条件下内部电流分布的差异, 获得了稳定可靠的实验数据. 实验中使用了由42 根4.2 μm 钨丝组成的直径12 mm 的丝阵负载, 脉冲电流峰值为1.34 MA, 上升时间约70 ns. 结果表明: 在电流放电开始约20 ns 后, 半径3.2 mm 处的磁探针有明显的信号输出, 随后的20 ns 内, 内部等离子体分流比迅速上升至约20%, 并在30—40 ns 内基本保持稳定. 丝阵加载泡沫柱后, 内部电流值在Z 箍缩前期没有明显变化.     

Z箍缩动态黑腔动力学及辐射特性初步实验研究

在“强光一号”装置进行的Z箍缩动态黑腔实验中, 初步系统研究了动态黑腔的内爆动力学特性及辐射特性的一般规律. 通过高空间分辨图像, 对丝阵与泡沫黑腔碰撞前后泡沫辐射场的变化, 泡沫对不稳定性发展的抑制开展了细致研究. 实验结果显示, 动态黑腔负载内爆的辐射功率波形呈现双峰结构, 首峰和主峰分别对应于碰撞和滞止过程. 8 mm负载的内爆速度高于12 mm负载, 但其他内爆动力学参数和辐射参数均无明显差异. 实验使用的泡沫黑腔能够很好地抑制不稳定性的发展, 但在泡沫内部未能实现对辐射的均匀控制, 滞止泡沫等离子体柱上仍能轻易区分辐射较强和辐射较弱的区域. 关键词： Z箍缩动态黑腔 泡沫黑腔 动力学特性 辐射特性     

Experimental research on performances of the imaging plates applied in gamma-ray imaging

Experimental studies on the basic characteristics of IPs applied inγ-ray imaging are carried out by utilizing isotopic y-ray sources.The 1.25 MeV y-ray sensitivity of the BAS-MS and BAS-TR imaging plates and their enhanced sensitivity by covering appropriate Compton conversion foils are measured based on the studies of the image intensity linear calibration,time attenuation laws and the influence of scanning parameter settings.The energy-dependent y-ray sensitivity of the IPs is also obtained by the studies of the measured sensitivity and the Monte Carlo simulated energy deposition in the IPs'sensitive layer.Furthermore,a method of a sandwich detection structure as well as its primary experimental validations are presented in order to increase the gamma-to-neutron ratio in a y/n mixed radiation field.     

一种基于成像板的能量卡阈式快中子图像测量方法

为减小散射中子等较低能量的中子对快中子图像的贡献,提出了在成像板前依次紧贴金属卡阈片和富氢元素薄片的能量卡阈式快中子成像方法.该方法通过改变卡阈片材料、厚度等参数,可有效降低成像结构对某一能段中子的相对灵敏度.以14 MeV中子照相为例设计的能量卡阈式成像结构为TR成像板依次覆盖约150μm Pb膜和500μm聚乙烯膜,计算表明该结构对8 MeV以下快中子灵敏度小于其对14 MeV中子灵敏度的30%.利用K400加速器DT中子源开展了验证实验,结果表明能量卡阈式快中子成像结构能够有效消除样品散射中子引起的边界增强效应.     

丝阵负载电极结构改造实验

在Z-pinch实验中，丝阵负载电极结构和电流加载前负载的初始状态是影响实验结果及其重复性的重要工程因素之一，为了更好地控制实验条件，排除负载电极工艺结构干扰因素，提高物理实验结果的可靠性和准确性，并逐步实现物理实验精密化，开展了电极结构和负载现场安装工艺流程的改进和控制工作，并通过实验进行了对比研究。研究目的是改进电极结构和负载安装方式，提高负载安装就位状态的重复性和精度，并通过与旧结构进行实验对比，研究电极结构和负载初始状态对实验结果的影响程度和控制方法。     

皮秒分幅相机在Z箍缩实验光谱测量中的应用

 在Angara-5-1装置进行的中俄联合Z箍缩实验中,通过在皮秒分幅相机针孔上粘贴不同种类和厚度的滤片,并利用皮秒分幅相机的光谱响应特性,对丝阵靶实验中产生的强脉冲软X光进行拍照,获得了各种负载不同能段的X光分幅像。通过对皮秒分幅相机和2.3 mm厚formvar膜滤片的光谱响应特性分析,以及对同一时刻粘贴2.3 mm厚formvar膜滤片和未粘贴2.3 mm厚formvar膜滤片两幅图像径向辐射强度波形的对比,确定出获取的X光辐射图像的能谱范围:不加formvar膜滤片的X光辐射图像光子能量大于70 eV,加formvar膜滤片的X光辐射图像光子能量大于150 eV,同时还确定出图像各部分的光子能量分布。     

Experimental research on performances of the imaging plates applied in gamma-ray imaging

Experimental studies on the basic characteristics of IPs applied in T-ray imaging are carried out by utilizing isotopic y-ray sources. The 1.25 MeV T-ray sensitivity of the BAS-MS and BAS-TR imaging plates and their enhanced sensitivity by covering appropriate Compton conversion foils are measured based on the studies of the image intensity linear calibration, time attenuation laws and the influence of scanning parameter settings. The energy-dependent T-ray sensitivity of the IPs is also obtained by the studies of the measured sensitivity and the Monte Carlo simulated energy deposition in the IPs＇ sensitive layer. Furthermore, a method of a sandwich detection structure as well as its primary experimental validations are presented in order to increase the gamma-to-neutron ratio in a y/n mixed radiation field.