双丝耦合强度对Z箍缩电磁辐射的影响

利用X射线二极管、光电倍增管和B-dot探针测量了峰值220 kA,0~100%上升时间100 ns的脉冲电流驱动平行双丝产生的电磁辐射。实验结果表明,不同波段的电磁辐射具有不同的辐射机制,热辐射是产生X射线的主要机制,可见光辐射来自热辐射和特征线辐射,微波辐射由非热电磁辐射机制产生。调节丝间距可改变双丝的耦合强度,当丝间距大于临界值时双丝解耦合,电磁辐射不依赖于丝间距;当丝间隙减小至低于临界值时,双丝耦合增强。增大双丝耦合强度不利于热辐射(X射线和可见光),而有利于非热电磁辐射(微波)。对于单丝电流约100 kA、上升时间100 ns的驱动条件,双丝解耦合的临界间距约为10 mm,双丝耦合强度对Z箍缩在不同频段的电磁辐射有影响。丝阵由多根金属丝组成,其最小的相互作用单元可分解为双丝相互作用。     

聚龙一号装置上首次铝套筒Z箍缩X射线背光照相实验

在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器（1053 nm, 1 kJ, 1 ns）驱动固体靶材产生X射线, 然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术, 成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下, Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力, 为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。     

宽动态范围的双正交磁光电流传感器技术

提出了一种新的双正交磁光电流传感器技术,该技术可解决传统磁光电流传感器测量大电流脉冲时仅根据正弦或余弦信号无法唯一确定法拉第偏转角的技术难题。在该传感器中,起偏器的透光轴与两个偏振分束器的S分量偏振方向有0与45的夹角,四路输出信号两两之间有/2的相位差。针对该传感器,提出了大电流脉冲的一种反正切函数数据处理方法,该数据处理方法具有可避开正弦函数的不灵敏区间,从而提高数据处理精度的优点。采用双正交磁光电流传感器与罗果夫斯基线圈对比测量了FP-1装置的短路电流脉冲,两种测试技术的实验结果能很好地吻合,证实该光学电流传感器可有效地测量大电流脉冲。

     

斜入射脉冲X射线产生电流实验

针对斜入射脉冲X射线与金属的几种可能相互作用机制,设计了实验布局,测量了斜入射X射线在金属靶上产生的脉冲电流,建立了相应的理论模型。结果显示,当X射线入射强度低于105 W/cm2时,以光电效应为主,高于此值时,以热电效应为主导。这表明,X射线加载强度较弱时,电子表现出个体行为,而增大X射线入射强度,电子表现出弱关联集体行为。由此可以预测,超强X射线辐照下,金属表面将出现宏观尺度的电荷密度调制,在退激发过程中,这种调制状态可能以较高的效率辐射定向的微波电磁脉冲。     

Radiation characteristics and implosion dynamics of tungsten wire array Z-pinches on the YANG accelerator

We investigated the radiation characteristics and implosion dynamics of low-wire-number cylindrical tungsten wire array Z-pinches on the YANG accelerator with a peak current 0.8-1.1 MA and a rising time ～ 90 ns.The arrays are made up of(8-32)×5 μm wires 6/10 mm in diameter and 15 mm in height.The highest X-ray power obtained in the experiments was about 0.37 TW with the total radiation energy ～ 13 kJ and the energy conversion efficiency ～ 9%(24×5 μm wires,6 mm in diameter).Most of the X-ray emissions from tungsten Z-pinch plasmas were distributed in the spectral band of 100-600 eV,peaked at 250 and 375 eV.The dominant wavelengths of the wire ablation and the magneto-Rayleigh-Taylor instability were found and analyzed through measuring the time-gated self-emission and laser interferometric images.Through analyzing the implosion trajectories obtained by an optical streak camera,the run-in velocities of the Z-pinch plasmas at the end of the implosion phase were determined to be about(1.3-2.1)×10 7 cm/s.     

聚龙一号装置上首次铝套筒Z箍缩X射线背光照相实验

在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器（1053 nm, 1 kJ, 1 ns）驱动固体靶材产生X射线, 然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术, 成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下, Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力, 为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。     

宽动态范围的双正交磁光电流传感器技术

提出了一种新的双正交磁光电流传感器技术,该技术可解决传统磁光电流传感器测量大电流脉冲时仅根据正弦或余弦信号无法唯一确定法拉第偏转角的技术难题。在该传感器中,起偏器的透光轴与两个偏振分束器的S分量偏振方向有0与45的夹角,四路输出信号两两之间有/2的相位差。针对该传感器,提出了大电流脉冲的一种反正切函数数据处理方法,该数据处理方法具有可避开正弦函数的不灵敏区间,从而提高数据处理精度的优点。采用双正交磁光电流传感器与罗果夫斯基线圈对比测量了FP-1装置的短路电流脉冲,两种测试技术的实验结果能很好地吻合,证实该光学电流传感器可有效地测量大电流脉冲。     

软X射线测量用电阻式薄膜量热计

介绍了一种用于软X射线辐射能量测量的电阻式薄膜量热计。利用电流的欧姆热效应对薄膜量热计的灵敏度进行了标定。在有基底薄膜的标定过程中,采用一维热扩散模型,考虑了金属薄膜向基底的传导热损失。利用电阻式薄膜量热计对聚龙一号装置钨丝阵Z箍缩产生的软X射线进行了测量,并与平响应X射线二极管(XRD)探测器的测量结果进行了比较。实验结果表明,电阻式薄膜量热计测量的软X射线辐射能量和辐射功率与平响应XRD探测器结果在测量不确定度范围内合理地一致。     

双丝耦合强度对Z箍缩电磁辐射的影响

利用X射线二极管、光电倍增管和B-dot探针测量了峰值220 kA,0~100%上升时间100 ns的脉冲电流驱动平行双丝产生的电磁辐射。实验结果表明,不同波段的电磁辐射具有不同的辐射机制,热辐射是产生X射线的主要机制,可见光辐射来自热辐射和特征线辐射,微波辐射由非热电磁辐射机制产生。调节丝间距可改变双丝的耦合强度,当丝间距大于临界值时双丝解耦合,电磁辐射不依赖于丝间距;当丝间隙减小至低于临界值时,双丝耦合增强。增大双丝耦合强度不利于热辐射(X射线和可见光),而有利于非热电磁辐射(微波)。对于单丝电流约100 kA、上升时间100 ns的驱动条件,双丝解耦合的临界间距约为10 mm,双丝耦合强度对Z箍缩在不同频段的电磁辐射有影响。丝阵由多根金属丝组成,其最小的相互作用单元可分解为双丝相互作用。     

软X射线测量用电阻式薄膜量热计

介绍了一种用于软X射线辐射能量测量的电阻式薄膜量热计。利用电流的欧姆热效应对薄膜量热计的灵敏度进行了标定。在有基底薄膜的标定过程中,采用一维热扩散模型,考虑了金属薄膜向基底的传导热损失。利用电阻式薄膜量热计对聚龙一号装置钨丝阵Z箍缩产生的软X射线进行了测量,并与平响应X射线二极管(XRD)探测器的测量结果进行了比较。实验结果表明,电阻式薄膜量热计测量的软X射线辐射能量和辐射功率与平响应XRD探测器结果在测量不确定度范围内合理地一致。