建立了玻璃包覆铜丝快速凝固感应加热电磁场计算模型,借助MATLAB软件描述了圆柱形导体内电磁场分布规律.研究了感应线圈直径、锥度和匝数等参数对感应线圈内磁场分布的影响.结果表明: 随着感应线圈直径的增大,最大磁场强度降低;随着锥度的增大,线圈中最大磁场强度降低;随着感应线圈匝数增加,线圈中的最大磁场强度增加.扫描电镜和X射线衍射仪分析表明,实验制备的玻璃包覆铜丝的直径为18 μm、铜丝的直径为3.3 μm,玻璃包覆铜丝的表面质量及直径均匀性较好,铜以晶态形式存在,在[200]晶向具有明显的择优取向.

以间苯二酚和甲醛为原料,对水相溶胶-凝胶聚合自发成膜技术获得间苯二酚-甲醛(RF)凝胶薄膜进行了研究.主要研究了溶胶-凝胶过程中冰醋酸(HAC)含量和反应温度对凝胶过程的影响,分析了RF有机凝胶自发成膜的形成机理.IR和SEM分析表明,所得到的凝胶膜具有典型的RF有机气凝胶结构,薄膜厚度大约为50 μm,膜由直径10 μm左右的粒子组成,没有观察到明显的孔洞结构.分析认为,在间苯二酚和甲醛占总溶液的质量分数为67%左右及控制pH值在一定的酸性范围,RF凝胶自发成膜过程和机理可以用RF凝胶的收缩机理加以解释,RF自发膜的表面形貌及形成机理与均匀泡沫的连续相分离机理类似.

为了满足惯性约束聚变和电磁内爆实验对靶材料的需求,以W(CO)5为原料,利用超声化学法在线制备纳米WO3掺杂聚苯乙烯.所得样品用TEM,XPS,FTIR和TG进行了表征.测试结果表明,钨元素主要以WO3的形态存在,WO3粒径分布为20～50 nm,WO3微粒被聚苯乙烯完全包覆,掺杂后聚苯乙烯的热稳定性提高了70 ℃.在此基础上,对超声化学法的反应机理进行了探讨.研究表明:纳米WO3与聚苯乙烯分子链有一定的化学键结合,纳米WO3在聚苯乙烯基体中分布均匀.

通过理论和实验研究了快Z箍缩电磁内爆动力学物理过程及其辐射特性,完成了1维和2维辐射磁流体动力学数值模拟程序.利用阳加速器、强光一号脉冲功率装置、S-300装置和Angara-5-1装置,开展了实验研究,发展了一系列观察Z箍缩等离子体辐射的诊断系统.研制了单层、双层钨丝阵及单层丝阵加聚氘乙烯芯等负载.重点研究了能量耦合和内爆动力学规律.

直径小于7 μm的超细钨丝是制备Z-pinch丝阵负载的主要原料,为了满足Z-pinch物理实验需要,利用电解腐蚀法原理,制备出了直径最小为3.0 μm的超细钨丝.研究了电解液温度、电解液质量分数、电解电压和收丝速度等工艺条件对钨丝的影响,并用扫描电镜、原子力显微镜和万能测力计测试了所制备钨丝的直径、形貌及抗拉强度.实验表明,电解电压和收丝速度是影响钨丝腐蚀速度的主要因素,所制备的钨丝表面光滑,均方根粗糙度为2.42 nm,直径为3.5 μm的钨丝其抗拉强度为2.32 g.利用这种方法所制备的超细钨丝已用作Z-pinch丝阵负载的靶材料,取得了很好的物理实验结果,X光能量已达到36.58 kJ.

超细钼丝是Z-pinch物理实验常用的材料之一.采用亚硫酸脉冲镀金技术,在超细钼丝上镀制一层均匀致密的金层来改善钼丝性能.实验研究和优化了影响镀层质量和沉积效率的主要工艺条件,优化后的阴极电流密度2 mA/cm₂,溶液pH值8.5,溶液温度40°.用扫描电镜观察镀金钼丝的表面形貌及镀层质量;用划痕法测试了镀层与钼丝表面的结合力.实验结果表明,采用经过优化的镀金工艺能够在直径小于15 μm的钼丝上镀制厚度0.6～2.5 μm的致密金层,且能够有效地降低钼丝表面的粗糙度和提高抗氧化能力,满足Z-pinch实验的需要.

在靶室阴、阳电极呈水平放置的电磁内爆加速器中,抽真空时电极间距会收缩变短,电极间的丝阵负载无法维持预定的分布状态,为此,设计出了一套单层柱面状丝阵负载制备技术,通过弹簧预先压缩足够长度使负载能自动适应电极间距变化,并利用一套可以拆卸的辅助装置固定负载各部件.对制备出的多种单层柱面丝阵负载的测试及靶场实验结果表明,负载能自动适应电极间距变化,最大收缩量达3mm,负载丝仍保持预定的分布并且绷紧,制备技术也便于负载的装配、运输和安装.

在Z-pinch实验中,加速器两电极间距会因抽真空而发生改变从而导致平面丝阵负载的丝分布发生变化,为了解决这个问题,采用弹簧预压缩的方法,制备出了平面丝阵负载,经实验室模拟检测和物理实验的实际应用证明,平面丝阵负载不但能适应电极方向呈任何方向放置的靶室,还能自动适应靶室电极间距因抽真空而发生的变化.在实验过程中丝阵可以保持绷紧的状态,满足了物理实验的要求.