1 北京科技大学自动化学院 北京市工业波谱成像工程技术研究中心 北京 100083
2 国家核安保技术中心 北京 102445
远距离、大范围、快速检测放射源对国土安全具有重要意义，γ相机可以远距离提取放射性物质位置、强度以及类别等信息，是一种有效的检测工具。由于探测器面积小，且编码孔径的视场（Field of View，FOV）有限，当前编码孔径γ相机的探测效率普遍低。本研究提出一种基于国产的滨松BHP6601型临床单光子发射计算机断层成像（Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）探头的大面积高灵敏度编码孔径γ成像系统研制方案。该探头的固有分辨率为3.55 mm，有效探测面积为510 mm×390 mm，可用于提高辐射成像系统的空间角度分辨率和灵敏度。本研究根据此探测器规格，设计采用修正均匀冗余阵列（Modified Uniformly Redundant Arrays，MURA）编码嵌套模式的编码板，其中心基本单元阵列大小23×23，每个单位孔径大小为22.1 mm×17 mm。成像系统无伪影视场在 X方向上和 Y方向上分别为57.32°和47.3°；空间角度分辨率在 X和 Y方向上分别为2.94°和2.28°。采用该方案的γ成像系统对18 m处3.7×107 Bq 137Cs单点源进行测试，采集时间1 s即可精准定位；若对于4 m处的1.11×106 Bq 137Cs定位，采集时间仅需要2 s。仿真测试结果表明：该系统对于远距离或低活度的放射源能快速清晰定位。
编码孔径γ相机 高灵敏度 高角度分辨率 高效率 Coded apeture γ camera High sensitivity High angular resolution Detection efficiency 强激光与粒子束
2021, 33(1): 012002
中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
磁驱动准等熵加载技术通过电流产生的磁压力加载材料，加载路径由负载电流波形和负载结构决定。作为应变率介于静高压加载和冲击加载之间的新型实验技术，熵增小、温升低。10 MA装置是典型的多支路汇流装置，包括24个电流支路，可在较大范围内控制负载电流波形，实现mm厚、cm直径样品在不同应变率下的准等熵加载。基于10 MA装置，通过调节负载电流波形实现样品加载路径控制，在一定压力-应变率范围，开展金属钽的强度实验研究，获取了不同厚度金属钽样品的加-卸载波剖面速度历史，分析获得了钽在系列峰值压力下的强度数据，比较了多个加载平台不同加载路径下的强度数据，实验结果与美国圣地亚国家实验室的磁驱动准等熵结果接近（平均应变率都约为105 s?1），明显高于冲击加载的流动强度，低于准静态加载获取的流动强度，与应变率增高强度会有所下降的理论预测一致。基于多支路汇流装置，未来将可开展更为丰富的材料动力学特性实验研究。
磁驱动准等熵 电流波形 强度 加载路径 钽 magnetically driven quasi-isentropic current shape strength loading history tantalum 强激光与粒子束
2021, 33(4): 045001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
光子多普勒测速系统(PDV)常采用全光纤模式, 操作方便, 已成为材料超高压动态实验获取动力学特性的重要诊断技术。测速范围和精度与光电传感器和数据采集仪器有关, 激光到达靶面后返回光电转换器, 速度由多普勒引起的频率变化直接解读。聚龙一号装置是开展材料动态实验的重要平台, 放电电流峰值5~8 MA, 0~100%上升时间300~750 ns。在装置放电过程中, 靶室和大厅中的强电磁干扰可以达到10~300 MHz, 当干扰耦合进返回光信号后, 导致速度剖面解读困难。采用聚四氟乙烯绝缘膜和导电铝膜包覆测速探针很好地抑制了强电磁干扰信号对光信号的干扰, 大大提高了速度测量数据的有效性。
强电磁干扰 光子多普勒 聚龙一号 频率 速度 strong electromagnetic interference photonic Doppler PTS facility frequency velocity 强激光与粒子束
2019, 31(10): 103217
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
2 湘潭大学 数学与计算科学学院, 湖南 湘潭 411105
为了对磁驱动实验提供高置信度的数值模拟, 需要开展磁流体力学程序的验证与确认。采用人为解比较法、网格收敛性研究和与成熟程序比较等方法, 对二维磁驱动数值模拟程序MDSC2进行了程序验证。数值模拟表明: MDSC2程序正确地表示了磁流体力学模型, 其中热扩散、磁扩散的离散格式具有二阶收敛精度。采用与磁驱动实验相比较的方法, 进行了MDSC2程序的确认。对聚龙一号装置上的PTS-061发次磁驱动单侧飞片发射和PTS-122发次磁驱动双侧飞片发射实验进行了模拟, 模拟的飞片自由面速度与实验测量的飞片自由面速度相一致; 对FP-1装置上的固体套筒实验进行了模拟, 模拟的套筒内外半径与实验测量结果相一致。MDSC2程序能正确模拟磁驱动单侧飞片发射、磁驱动双侧飞片发射和磁驱动固体套筒等磁驱动实验。
二维磁驱动数值模拟程序 验证 确认 数值模拟 two dimensional magnetically driven simulation cod verification validation numerical simulation 强激光与粒子束
2019, 31(6): 065001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Computer and Communication Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
2 Beijing Engineering Research Center of Industrial Spectrum Imaging, Beijing 100083, China
3 School of Automation and Electrical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
We present a specific-window method to subtract the interference of water vapor on terahertz frequency-domain spectroscopy (THz-FDS) at ambient temperature and pressure. A continuous-wave spectrometer based on photomixing was utilized to obtain THz-FDS of methanol vapor in the range of 50–1200 GHz. The distinctly spaced absorption features in the neighborhood of atmospheric windows of transparency were selected to perform linear fitting versus the calculated absorption cross section and obtain the concentration of methanol. Furthermore, the gradually decreased methanol vapor was quantified to demonstrate the reliability of the method.
300.6495 Spectroscopy, teraherz 300.6390 Spectroscopy, molecular 300.1030 Absorption Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 103001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
固体套筒内爆是采用实验方法研究高能量密度状态下的材料力学性能的重要加载手段之一，国内已经建立起若干开展电磁内爆研究的驱动器。从电流脉冲前沿对固体套筒内爆性能影响的角度进行分析，为如何选择现有的实验装置开展固体套筒内爆实验研究提供依据。采用不可压缩零维模型进行计算，获得了套筒内爆速度受套筒尺寸、电流幅值以及电流脉冲前沿的影响情况。计算结果表明，开展固体套筒内爆的实验研究应选择电流脉冲前沿大于2 μs的装置，这也为未来设计驱动能力更强的固体套筒内爆实验装置奠定了基础。
固体套筒 内爆 脉冲功率技术 solid liner implosion pulsed power technology 强激光与粒子束
2017, 29(10): 105002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
为了理解磁驱动飞片自由面烧蚀的机理、自由面被烧蚀后飞片的物质状态、自由面被烧蚀后激光速度干涉仪(VISAR)测量的机理等,采用磁驱动数值模拟程序MDSC2对聚龙一号装置上PTS-151发次磁驱动飞片实验中370 μm厚飞片进行了模拟和分析。数值模拟表明,334 ns之前飞片自由面部分保持固体状态,334 ns之后飞片自由面部分已经熔化,到340 ns后整个飞片都被熔化。飞片自由面烧蚀的主要机制是电流焦耳加热,热扩散和压缩做功的贡献很小。数值模拟的固体密度反射面速度历史和VISAR测量的速度历史一致。飞片自由面熔化后,VISAR测量的速度是距离自由面最近的固体密度反射面的速度。
磁驱动飞片 固体密度反射面 自由面速度 烧蚀 magnetically driven flyer plate solid density reflecting surface free surface velocity ablation 强激光与粒子束
2017, 29(4): 045003
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Pulsed Power, Institute of Fluid Physics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621999, China
Pulsed power technology, whereas the electrical energy stored in a relative long period is released in much shorter timescale, is an efficient method to create high energy density physics (HEDP) conditions in laboratory. Around the beginning of this century, China Academy of Engineering Physics (CAEP) began to build some experimental facilities for HEDP investigations, among which the Primary Test Stand (PTS), a multi-module pulsed power facility with a nominal current of 10 MA and a current rising time ~90 ns, is an important achievement on the roadmap of the electro-magnetically driven inertial confinement fusion (ICF) researches. PTS is the first pulsed power facility beyond 10 TW in China. Therefore, all the technologies have to be demonstrated, and all the engineering issues have to be overcome. In this article, the research outline, key technologies and the preliminary HEDP experiments are reviewed. Prospects on HEDP research on PTS and pulsed power development for the next step are also discussed.
High energy density physics Inertial confinement fusion Z-pinch Isentropic compression Hypervelocity flyer launch Pulsed power Primary Test Stand Matter and Radiation at Extremes
2016, 1(1): 48
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
以聚龙一号装置为驱动源,分别结合理论计算和电路模拟,开展了磁驱动平面加载实验设计和样品加载路径控制,实现了高电导率无氧铜(OFHC)材料的准等熵压缩。实验中采用现有的波剖面测量实验技术成功测量了两个不同厚度OFHC样品/LiF窗口材料的界面速度历史,再结合Lagrange分析和反积分计算,成功获取了铜直到100 GPa的准等熵压缩参考线,与国外公布的SESAME数据线符合较好。
准等熵压缩 聚龙一号 电流波形调节 quasi-isentropic compression OFHC OFHC PTS current pulse shaping 强激光与粒子束
2016, 28(5): 055010
