零维模型负载优化设计制作的单层和双层铝丝阵负载，在俄罗斯S-300强流发生器上，利用“狭缝+闪烁体+光电探测器”X光功率测量系统对X光辐射特性参数进行了诊断。实验获得单层丝阵负载的辐射功率为(0.31±0.19) TW，辐射总能量为(16.93±7.45) kJ，脉宽为(18.41±5.00) ns；双层丝阵负载的辐射功率为(0.37±0.12) TW，辐射总能量为(16.40±3.99) kJ，脉宽为(13.45±3.50) ns。实验结果表明，双层丝阵负载辐射功率高于单层19.4%，信号脉宽窄4.96 ns。

在Z箍缩实验中,利用ST1432红光闪烁体、多模石英光纤探头和大电流光电倍增管探测器等研究了丝阵等离子体内爆过程中沿轴向与径向不同方位角的X光辐射功率分布。采用的负载为单层钨丝阵和单层铝丝阵,驱动电流1.5～1.8 MA,上升时间60～90 ns。实验结果表明:Z箍缩等离子体X光辐射强度有轴向和径向分布不均匀性;单层钨丝阵轴向X光辐射强度大于径向辐射强度;单层铝丝阵径向X光辐射强度大于轴向辐射强度。

研制了针对Z-pinch强X射线辐射源的软X射线聚束透镜，利用西北核技术研究所“强光一号”加速器产生的钨丝阵高温等离子体辐射，对在高功率密度软X射线入射条件下的聚束透镜开展了实验。研究表明：由2401根X光导管组成的透镜，在输入软X射线功率密度达1.0×10⁸ W/cm²时，透镜的平均传输效率为9.6%，在软X射线传输过程中等离子体溅射被导管内壁吸收，透镜后焦点处能获得洁净的软X射线源，平均功率密度达到1.15×10⁹ W/cm²。

为优化软X射线聚束透镜设计参数,使之与等离子体辐射源组合来获得洁净的高功率密度宽能带的软X光束,在西北核技术研究所的强光一号加速器装置上,对高功率密度的软X射线(6×106～1.5×107 W/cm2)在X光导管中的传输特性进行研究.研究结果表明:对于DM308型号玻璃材料拉制成的X光导管,在该功率密度范围内,软X射线在X光导管中的传输没有出现非线性效应,随着入射软X射线功率密度的提高,出射软X射线功率密度基本成线性增大;当入射软X射线的功率密度为1.2×107 W/cm2时,实验中获得X光导管的平均传输效率达到了16.3%.在强光一号加速器装置上,使用由该规格X光导管制作的软X射线聚束透镜与钨丝阵Z-pinch等离子体辐射源组合,获得了功率密度达2.1×109 W/cm2的宽能带的软X光源.

在Angara-5-1联合实验中,利用条纹像机和光纤阵列实现时间分辨和1维空间分辨,得到了丝阵条纹像,观察到丝阵负载箍缩区X光辐射的1维轴向空间分布信息随时间的演化过程,考察了内爆的同步性和均匀性.通过对比不同结构负载内爆等离子体X光1维时空分布信息,发现由于内层等离子体对磁流体瑞利-泰勒不稳定性的抑制作用,(40+20)根双层钨丝阵比60根单层钨丝阵的内爆轴向同步性好,产生的X光辐射功率高;由于负载存在弯曲、断丝、扭曲等现象,(60+30)根双层钨丝阵比90根单层钨丝阵的轴向同步优势不明显;轴向同步性好与辐射功率高之间存在相关性;辐射波形前沿较快时,X光功率较高.

在丝阵Z箍缩实验中利用CCD记录X射线辐射功率的1维时空分布图像,对光纤传输效率、图像聚焦、MCP与CCD的耦合效率等因素造成的图像失真进行了处理,利用实验实测的单光纤点扩展图像和光传输效率曲线对辐射功率分布图像进行处理,并修正光纤传输效率以及MCP和CCD间耦合效率不均匀性的影响以还原X射线辐射功率的1维空间分布信息.处理后将图像沿空间积分获得了与X射线功率谱仪相吻合的X射线辐射功率脉冲波形,同时不同发次由两系统得到的X射线波形的前沿之间也表现出了良好的一致性.

介绍了利用飞行时间技术测量Z箍缩装置单氘丝中子发射.实验发现,Z箍缩中子发射过程中,伴随产生很强的硬X射线,利用铝丝阵产生硬X射线的实验,建立较好的硬X射线屏蔽,大大减弱了它的辐射强度.所采用的双闪烁探测器中子探测系统,进行了3个发次的单氘丝负载实验,确认产生了聚变氘氘中子.4172发次实验测量结果表明,中子产额1.5×109,中子能量为(2.45±0.26) MeV.实验结合分幅照相数据分析认为,峰电流和负载未能很好匹配,等离子体存在不稳定现象.

为了深入认识和理解Z-pinch物理机制并对物理实验进行优化设计,需要研究内爆等离子体及其辐射的时空分布特性诊断技术,建立诊断装置与设备,通过实验研究等离子体内爆时间过程及其空间分布特性,利用所获得的实验诊断数据校核数值模拟程序.简要介绍近几年开展的X光空间积分功率谱测量、X光时间积分针孔照相、X光时分幅针孔照相、X光时间分辨1维空间分布、紫外探针阴影照相等时空分辨诊断技术研究工作,并给出在1～3 MA电流驱动装置上进行的喷气和丝阵内爆实验中获得的部分时空分辨诊断结果,包括辐射功率、拉链速度、内爆速度、收缩比等.

在"阳"加速器上进行了直径分别为10, 15, 20 μm, 交叉角为32°,45°,60°的钼(Mo)丝X-pinch实验."阳"加速器产生的电流峰值约520 kA,上升时间80 ns.实验中通过X射线功率谱仪和纳秒分幅相机等仪器对Mo丝X-pinch辐射特性进行了诊断.实验表明:Mo丝X-pinch过程中会出现多次X射线爆发,箍缩过程中产生的热点辐射出能量超过3 keV的X射线,探测到的最小热点直径小于30 μm.

介绍了Z-pinch实验用软X光功率仪的测量原理,利用"强光一号"产生的强脉冲软X光对薄塑料闪烁体(φ40 mm×0.1 mm)进行了辐照.实验中,采用两套软X光功率仪并安装在同一个大法兰面上,其中一套作为标准系统,参数保持不变,另一套系统的狭缝宽度逐渐增加,以改变软X光辐照到闪烁体上的能量通量密度.测量了软X光的辐射功率,由此计算得到在强脉冲软X光辐照下发光线性输出时能量通量密度下限,为1.47×105 W/cm2,为以后在Z-pinch物理诊断中合理安排探测系统提供了实验依据,使诊断结果更加合理和准确.