Author Affiliations
Abstract
1 Research Center of Laser Fusion, CAEP, Mianyang 621000, PR China
2 P.O.Box 413, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, PR China
Outside surface fluctuations of inertial confinement fusion (ICF) capsule greatly affect the implosion performance. An atomic force microscope (AFM)-based profilometer is developed to precisely characterize the capsule surface with nanometer resolution. With the standard nine surface profiles and the complete coverage data, 1D and 2D power spectra are obtained to quantitatively qualify the capsule. Capsule center fast aligning, orbit traces automatic recording, 3D capsule orientation have been studied to improve the accuracy and efficiency of the profilometer.
inertial confinement fusion target design and fabrication High Power Laser Science and Engineering
2017, 5(3): 03000e21
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 精密工程研究所, 哈尔滨 150001
3 扬州大学 水利与能源动力工程学院, 江苏 扬州 225127
激光惯性约束聚变的核心思想是利用球形内爆技术对聚变燃料进行增压，使热核燃料达到高温、高密度的等离子体状态，进而实现聚变点火。基于对称压缩、流体界面不稳定性和实验诊断的考虑，ICF实验对作为热核燃料容器的空心微球的品质在球形度、壁厚均匀性、表面粗糙度以及掺杂水平等方面提出了严格的要求。为满足这些要求，陆续发展了乳液微封装技术、降解芯轴技术、低压等离子体聚合/掺杂技术、干凝胶玻璃微球制备技术等用于多层塑料微球和空心玻璃微球的研制。另一方面，针对ICF靶丸量小、质轻以及表面要求高的特点，发展了相应的非破坏性靶丸参数表征技术，如X光照相技术、4π形貌表征技术、微球掺杂水平测量技术以及微球内燃料负载水平快速测试技术。基于这些制备与表征技术，初步实现了多层塑料微球、玻璃微球、聚-α-甲基苯乙烯芯轴微球、梯度掺杂CH微球的研制，满足了“神光Ⅱ”、“神光Ⅲ原型”及“神光Ⅲ主机”上开展的一系列内爆物理实验的要求，同时为未来点火物理实验用靶丸的研制提供了技术支撑。
激光惯性约束聚变 靶丸 制备 参数表征 充气 laser driven inertial confinement fusion capsule preparation characterization gas-filling 强激光与粒子束
2015, 27(3): 032024
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 精密工程研究所, 哈尔滨 150001
理论分析了利用X射线同轴离焦相衬成像法测量金黑腔内塑料中心微球位置的可行性, 在此基础上进行了实验研究。实验结果证明, 由于低Z低密度材料对高能X射线有相位调制作用, 因此仍能够形成一定的图像反差, 这种效应并不依赖X射线的能量, 因此在一定的尺度范围内, 可以实现高Z高密度材料与低Z低密度材料在高能X射线下同时成像, 克服了传统吸收成像的不足, 最终实现了内爆靶装配参数的精密检测。
惯性约束聚变 内爆靶 金黑腔 X射线相衬成像 装配参数检测 inertial confinement fusion implosion target golden holhraum X-ray phase contrast imaging assembly parameters measurement 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2627
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 精密工程研究所, 哈尔滨 150001
发展了背光阴影成像技术, 用于诊断透明ICF冷冻靶冰层内表面质量。分析了单层球壳阴影图像中形成亮环的物理机制。用光学追迹软件Tracepro模拟产生了透明单层球壳的阴影图像, 用于研究亮环位置与球壳厚度及折射率的关系。建立了背光阴影成像实验装置, 获得了透明单层球壳具有明显亮环的实验阴影图像。编制了阴影图像处理软件, 获得了靶丸内表面1维功率谱曲线, 并据此计算出靶丸内表面均方根粗糙度。理论分析、软件模拟及实验研究均表明, 背光阴影成像技术是透明冷冻靶冰层内表面质量的有效诊断方法。
几何光学 背光阴影成像 功率谱分析 ICF靶丸 表面粗糙度 geometrical optics backlit shadowgraphy power spectrum analysis ICF capsule surface roughness 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2880
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工业大学 精密工程研究所, 哈尔滨 150001
针对多层靶丸X射线数字图像的成像原理和轮廓边缘进行了理论分析;推导了由靶丸边缘特征点确定靶丸圆心和半径的精确最小二乘拟合算法;对于不同类型(阶跃状或屋顶状)的靶丸图像边缘, 采用均化二阶微分算法或径向吸收强度最小二乘洛伦兹型拟合寻峰算法获取亚像素精度的靶丸圆周轮廓边缘数据;应用快速傅里叶变换算法对靶丸圆周轮廓数据进行分析, 获得了靶丸表面外轮廓或内轮廓模数-功率谱特征曲线。
ICF靶丸 X射线图像 轮廓分析 模数-功率谱 ICF shell X ray image profile analysis power spectrum as a function of mode number 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2925
