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.pdf

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．12(2014)125202Z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冰高启)十张传飞2)周林2)李正宏2)吴泽清3)雷雨)章春来)祖小涛)1)(电子科技大学物理电子学院，成都610054)2)(中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳621900)3)(北京应用物理与计算数学研究所，北京100088)(2013年11月25日收到；2014年1月29日收到修改稿)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

2、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3．5×10。am一．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，HeOL伴线显著增强，计算结果改善明显．关键词：Z箍缩，非局域平衡模型，数值模拟，叠加效应PACS：52．25．Jm，52．25．

3、Os，32．70．一nDOI：10．7498／aps．63．125202一因素，理论计算结果与实验测量结果往往不能很1引言好地符合．目前，这一问题已经引起足够重视，文献[10】利用发射光谱诊断等离子体状态是高温稠密采用两组参数合成ICF等离子体辐射谱，并取得了等离子体诊断的关键技术手段之一．该诊断方法具比较好的结果．文献『l11指出，Z箍缩等离子体高有精确度高，不会对等离子体内部状态产生干扰等能连续谱主要来自于高温区域等离子体，而特征优点．因此，被广泛应用于惯性约束聚变(ICF)、Z辐射谱线反映的电子温度则是

4、高温区域和周围低箍缩等高温稠密等离子体诊断领域[1-4]．温区域等离子体的平均．本文作者在文献[12]中对国内外研究人员在测量方法和谱学数据解释“强光一号”Z箍缩装置10174发次光谱诊断实验谱方面做了大量工作，建立了多种实验测量方法和等分离提纯结果表明，等离子体连续辐射谱主要来源离子体模型Is-9】．在模拟计算特征辐射谱线时，一于两部分状态差别较大的等离子体，但限于篇幅，般给定一组参数计算等离子体特征辐射谱线，并通过调整参数使得理论计算结果与实验结果符合，从内容偏重实验结果处理及电子温度的提取，对特征而得到

5、等离子体特征参数．辐射谱线详细的理论计算和分析没有涉及．但是，这种做法面临一个问题：实验测量结果本文结合文献f121结果，采用基于细致能级的是各种辐射成分叠加在一起的综合结果．而模拟计非局域热动平衡(NLTE)模型，对“强光一号”Z算时给定的单组等离子体参数则没有充分考虑这箍缩装置10174发次光谱诊断实验谱分离出的特征国家自然科学基金一中国工程物理研究院联合基金(批准号：U1230124)资助的课题t通讯作者．E-mail：fbc1980@163．corn@2014中国物理学会ChinesePhysical

6、Society￡枷：／／wulixb．hy．ac．c他125202—1物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．12(2014)125202辐射谱线进行了细致的分析和计算．对特征辐射谱3计算结果与分析讨论线的计算发现，采用单一等离子体状态参数不能很3．1等离子体电子密度的确定好地描述等离子体辐射特征谱线，理论计算He伴线明显偏小．因此，进一步考虑等离子体辐射谱要计算等离子体特征辐射谱线，首先需要确的叠加效应，将等离子体分为位于中心的core层高定等离子体电子温度、电子密度等参数．根据文献温高密度区

7、域和周围的低温低密度shell层区域，分[12]分析和诊断，“强光一号”装置10174发次Al等析了两部分等离子体辐射对总辐射谱的贡献，对等离子体连续辐射谱主要由等离子体中心的高温中离子体总的特征辐射谱线做出修正．心区域(T。：290．7eV士1．2eV)和温度较低的壳层区域(T。=95．3eV土8．3eV)两部分等离子体连2理论模型与计算说明续辐射谱叠加而成．而特征辐射谱线主要由滞止状态的中心层等离子体区域辐射产生．本又计算米用的模型为基十细致能缴的非局因此，本文理论计算中心层等离子体Lya／(He域热动平

8、衡模型．等离子体离子布居数由下列速率+IC)跃迁相对强度比时，原子结构参数和等离子方程决定[13，14]：体厚度参数取自文献『13，141：即等离子体的有效厚度取为200m，电子温度取连续谱诊断结果等=一佗(Ⅳ，)『∑(N+B)T。=290．7eV[．图1是根据NLTE模型计算得到的中心层等+∑(’Ⅳ一+D’Ⅳ一+Ⅳ一)l离子体Lya／(Hea+IC1相对跃迁强度比随等离子体电子密度变化曲线．本文计