1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
金刚石材料具有优异的耐高温、抗辐照性能，用其制作的辐照探测器在反应堆等苛刻环境下具有很好的应用前景。在分析金刚石中子探测器的结构和工作原理的基础上，使用MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）模拟程序构建了金刚石中子探测器的物理模型，考虑探测器用于2 MWt液态燃料钍基熔盐试验堆（Thorium Molten Salt experimental Reactor-Liquid Fueled，TMSR-LF1）辐射场中，计算中子转换层（6LiF、10B）厚度、金刚石厚度、γ甄别阈值对探测器的中子探测效率、γ探测效率以及n/γ抑制比的影响。结果表明：6LiF更适合在中子、γ混合场中用作中子转换层；随着6LiF厚度增加，中子探测效率先增大后减小，6LiF的最优厚度为25 μm；金刚石厚度增大会导致探测器的n/γ甄别性能下降，可以采用设置γ甄别阈值的方法解决金刚石层过厚时带来的γ干扰过大的问题，使探测器达到对γ不灵敏的要求。模拟研究工作获得了探测器结构参数对探测器性能的影响规律，对探测器后续的制作和研究具有指导意义。
金刚石 中子探测效率 中子转化层 MCNP6 n/γ甄别 Diamond Neutron detection efficiency Neutron conversion layer MCNP6 n/γ screening
1 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
对于输出频率易受环境干扰的光栅外腔反馈半导体激光器,在利用光栅和电流两通道反馈并进行动态特性优化后,基于原子偏振光谱的无调制稳频系统可极大地抑制低频随机干扰引起的激光频率波动,并使闭环谐振频率扩展到155 kHz。 此时稳频系统可将特征频率在120 Hz处的激光器频率干扰,抑制到开环时的1/13570。利用偏振光谱,还可以测量原子跃迁线中心频率附近小范围内激光频率的起伏,获得激光器对不同频率声致振动激励的声音响应特性,并可对比研究激光器隔音机壳的隔音效果。实验表明,隔音机壳对于不同频率的声音激励,隔音效果可从12.8下降到0.14。这可为机械结构和隔音系统的设计提供实验依据,并可促进声音精密测量的发展。
测量 声致振动 隔音特性 激光稳频 声音传感
Author Affiliations
Abstract
Joint Laboratory for Extreme Conditions Matter Properties, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China
We investigate the dynamic processes of the Nd:YAG pulse laser ablation of fused silica by ultrafast time-resolved optical diagnosis with a nanosecond time resolution. The evolution process of plasma expansion in air and shock waves propagation in the bulk are both obtained with spatial and temporal resolutions. Laser-induced damage in the bulk of fused silica with filaments and shock waves are observed. Thermoelastic wave, mechanical wave, and shock wave dependence on the laser fluence and intensity of the plasma are analyzed. The shock pressure P and temperature T calculated through the measured shock velocity D and the Hugoniot data of fused silica are measured.
140.3330 Laser damage 170.6920 Time-resolved imaging 260.7120 Ultrafast phenomena 320.7100 Ultrafast measurements Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 051402
西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳 621010
基于球面波在弹性介质界面上的反射和折射特性的基本理论，采用超快时间分辨的光学诊断技术，研究了532 nm纳秒激光辐照熔石英元件表面产生的冲击波在空气和样品界面的传播特性，获得了冲击波在材料内部传输以及在空气与样品界面反射的时间分辨图像。结果表明: 激光脉冲与材料作用在前后表面产生了向体内传输的冲击波，且产生的冲击波在玻璃与空气界面处反射为两个波，即反射波和反射剪切波；反射波和反射剪切波的强度与入射冲击波的入射角有关。
脉冲激光 冲击波 等离子体 超快诊断 pulse laser shock wave plasma ultrafast diagnosis 强激光与粒子束
2014, 26(1): 012010
1 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变研究中心 极端条件物质特性联合实验室， 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
采用超快时间分辨阴影成像技术研究了纳秒激光诱导损伤熔石英玻璃前后表面和体内的动力学过程，对比分析了前后表面和体内的损伤差异及损伤机制。在前表面，观察了空气和材料中的等离子体和冲击波的产生与发展过程；亚纳秒激光辐照下，前表面材料内观察到三个应力波，并观察到材料体内的损伤过程。在后表面，除观察到冲击波的产生与发展过程，还观察到表面物质的烧蚀去除与喷发过程。在材料内部，损伤由自聚焦和点缺陷吸收两种机制主导，而且点缺陷吸收诱导材料体内损伤有时间先后顺序。
激光诱导损伤 熔石英 超快时间分辨 阴影图像 laser induced damage fused silica ultrafast time-resolved shadowgraph 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2882
1 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变中心 极端条件物质特性联合实验室， 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
利用基于Pump-probe系统的超快时间分辨阴影图的方法，研究了空气中飞秒激光烧蚀单晶硅的动力学过程。实验采用脉宽为50 fs、平均能量密度约35 J/cm2的单脉冲激光烧蚀单晶硅，获取飞秒激光烧蚀单晶硅过程中等离子体和冲击波的形成和发展过程的时间分辨阴影图。实验结果表明: 飞秒激光烧蚀单晶硅导致其表面物质喷发的过程是不连续的，分为明显的两次喷发过程。这表明飞秒激光与单晶硅作用的过程中，在不同的时间段可能由不同的机制主导，在前期可能是多光子电离为主，在后期可能是由多光子效应和雪崩效应共同作用。研究还发现，延迟时间较长时，冲击波形状发生畸变。
飞秒激光 时间分辨阴影图 烧蚀 冲击波 femtosecond laser time-resolved shadowgraphs laser ablation shock wave 强激光与粒子束
2012, 24(12): 2787
1 西南科技大学 极端条件物质特性实验室, 四川 绵阳 621000
2 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
利用Nd:YAG激光器研究了纳秒激光诱导熔石英光学玻璃的初始损伤及损伤增长,对比研究了损伤程度和损伤形貌随激光波长、能量密度、脉冲数及位置的变化规律，并对损伤机制进行了分析和讨论。研究结果表明：初始损伤受损伤先驱的物理化学性质和激光参数的影响，而损伤增长规律与初始损伤程度、激光参数和位置有关；后表面的损伤随脉冲数的增加呈指数关系增长，前表面则呈线性关系；裂纹的产生及其在后续脉冲辐照下的发展是后表面损伤增长的主要原因，高温等离子体表面刻蚀是前表面损伤增长的主要原因。
激光诱导损伤 熔石英光学玻璃 初始损伤 损伤增长 损伤形貌 laser-induced damage fused silica initiated damage damage growth damage morphology
