z-pinch内爆等离子体时空分辨诊断技术

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1、!第"#卷!第$期强激光与粒子束%&’("#，)&($!!$**+年$月,-.,/0123456235)7/538-942:25;6<=>(，$**+!文章编号：!"**"?@A$$（$**+）*$?*$A@?*+!!"#$%&’内爆等离子体时空分辨诊断技术杨建伦，!李正宏，!徐荣昆，!许泽平，!李林波，!宁家敏，!王!真，章法强，!蒋世伦，!郭!存，!夏广新，!宋凤军，!陈进川，!钟耀华（中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳B$"#**）!!摘!要：!为了深入认识和理解C?DEFGH物理机制并对物理实验进行优化设计，需要研究内爆等离子体及其辐射的时空

2、分布特性诊断技术，建立诊断装置与设备，通过实验研究等离子体内爆时间过程及其空间分布特性，利用所获得的实验诊断数据校核数值模拟程序。简要介绍近几年开展的I光空间积分功率谱测量、I光时间积分针孔照相、I光时分幅针孔照相、I光时间分辨"维空间分布、紫外探针阴影照相等时空分辨诊断技术研究工作，并给出在"JA;5电流驱动装置上进行的喷气和丝阵内爆实验中获得的部分时空分辨诊断结果，包括辐射功率、拉链速度、内爆速度、收缩比等。!!关键词：!C?DEFGH；!等离子体诊断；!时空分辨；!平响应；!光纤阵列；!激光探针!!中图分类号：!0KAB；)A+!!!!文献标识码：!5［"

3、?K］!!自$*世纪#*年代以来，C?DEFGH研究工作取得了重大进展，6LFMEL实验室C装置驱动的C?DEFGH所产［"］生的高强度I射线环境可应用于惯性约束聚变（-9<）和武器物理实验研究，驱动电流达$*;5，I光辐射能［@］［K］量达到$;N，辐射功率超过$**81。C?DEFGH内爆动力学过程受不稳定性及其增长率的影响，通过实验研究内爆等离子体及其辐射的时间和空间分布特性具有尤为重要的意义。根据时空分布特性诊断数据可以改进实验设计，控制不稳定性，提高I光辐射能量和功率。中国工程物理研究院自$***年全面开展C?DEFGH研究工作以来，先后在流体物理研究

4、所阳加速器、西北核技术研究所强光一号、俄罗斯库尔恰托夫研究所6?A**和［B?"K］俄罗斯新能源所5FOLPL?K?"装置上进行了多轮C?DEFGH实验，负载电流为"JA;5，I光辐射能量大于"*QN，辐射功率超过"81。在时空分布特性诊断技术研究方面，研制了多套诊断系统，获取了大量的实验数据，为开展C?DEFGH实验研究工作奠定了诊断技术基础。!!本文首先简要介绍I光空间积分功率谱仪、I光时间积分针孔照相系统和I光时分幅针孔照相系统，然后重点介绍I光时间分辨"维空间分布诊断系统和紫外探针系统。()等离子体*光辐射功率谱仪!!I光功率谱仪主要用于测量C?DEFG

5、H聚芯阶段辐射的I光功率。系统在K*J$***=%光子能区具有线性能量响应，测量结果给出空间积分的I光功率随时间的变化过程，其时间积分给出的是I光辐射总能量。!!I光功率谱仪由通视管及其对中调节装置、小孔光阑、塑料闪烁体薄膜、光电管探测器、高压电源、电缆和876BR@9示波器组成。I光通过小孔（或狭缝）光阑和通视管到达闪烁体薄膜，转换为荧光，光电管将荧光转换为电信号，由示波器记录。如图"所示，I射线入射方向与闪烁体薄膜之间的夹角为@KS，光电管探测器从侧面收集荧光，从而避免了等离子体产生的慢过程强可见光的干扰。通过调节光阑的位置和尺寸、闪烁体薄膜的位置以及探测器

6、的位置，可调节系统的灵敏度，以适应不同的I光强度。+)等离子体*光时间积分针孔相机与时分幅针孔相机!!I光时间积分针孔相机用于测量等离子体I光辐射区域的$维空间分布，它包含A个分离的针孔，可分别设置不同的滤片，在I光底片上可记录A幅不同能区I光辐射区域的空间分布图像。I光时分幅针孔相机具有时间分辨能力，可拍摄@幅或"*幅不同时刻的I光辐射区域的$维空间分布图像。它包含@个或"*个分离的针孔，针孔像的记录仪器为金阴极门选通微通道板（;9/）像增强管，其阴极为@条或"*条分离的金微带，每条金微带分别接收"幅针孔像，金微带阴极通过光电效应将I射线转换为电子，当在;9/

7、金阴极上施!收稿日期：$**B?"$?$*；!!修订日期：$**+?*$?*B基金项目：国家自然科学基金重点资助课题（"**AK*A*）作者简介：杨建伦（"#B+—），男，主要从事C?DEFGH内爆物理研究；T’ULFOVWU?DX>’EG(YG(GFEFZ&(F=[。第=期杨建伦等：K*,"-7H内爆等离子体时空分辨诊断技术=CD!"#$%&’"()*+),)-+)-./*012,34)0()1560)()-.525.)(1-+.2,"718)9,)0"()-.180)568.图%&/光功率谱仪系统及典型实验结果C加:$;<%$=>?电压时，电子在@AB内被倍

8、增，量子增益可达到%:以