强激光与粒子束
2022, 34(12): 122005
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
2 北京大学 物理学院,北京 100871
为了在百kJ高功率激光装置上建立D3He质子照相平台,采用一维辐射流体程序Helios-CR对D3He爆推靶质子产生进行了模拟,综合考虑多种因素给出在百千焦高功率激光装置上开展质子照相所需要的激光和靶球建议参数。结合激光装置现有条件,分析了在1015 W/cm2左右激光强度下D3He质子产额随靶球半径、激光强度、充气压力和SiO2球壳厚度等参数的变化规律,给出了靶球半径300 μm,内充D3He气体压强1.8 MPa,SiO2球壳厚度3.5 μm左右等优化参数,预计此条件下D3He质子产额可达109~1010。通过模拟得到的质子产额变化规律,为质子照相平台的正式建立和实验参数选取提供了参考。
直接驱动 爆推靶 单色质子源 direct drive implosion exploding pusher target monochromatic proton source 强激光与粒子束
2022, 34(12): 122003
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
提出了一种基于混合像素探测器作为记录介质的用于激光聚变内爆D3He质子源能谱和产额测量的在线磁谱仪诊断系统。通过对探测器上特征团簇数目和能量的识别,结合诊断系统排布,可以快速获取激光聚变反应产生的D3He质子源的能谱和产额。在神光装置上对该诊断系统进行了测试。实验使用31束纳秒激光聚焦到靶丸上驱动聚变反应。靶丸内充有原子比1∶1的D2和3He的混合气体。在线磁谱仪诊断系统测量到了中心能量在14.6 MeV、半高全宽为2.1 MeV、产额约(2.3±0.13)×109的初级D3He质子能谱。该系统的建立可以实时给出D3He质子源能谱和产额信息,从而更加及时地指导实验的开展。
激光聚变 内爆 质子能谱 在线诊断 laser fusion implosion proton spectrum online diagnosis 强激光与粒子束
2022, 34(5): 052001
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体重点实验室,四川 绵阳 621999
2 西南科技大学 极端条件物质特性联合实验室,四川 绵阳 621010
3 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
动理学效应的研究是近年来激光惯性约束聚变领域的研究热点,有助于理解实验结果和传统流体模拟之间的偏差。间接驱动黑腔中等离子体的温度、密度跨越多个量级且靶丸组分复杂,在局域的高温低密度区域,粒子的非平衡效应开始变得显著,可能会间接影响内爆性能。对ICF领域动理学效应的概念和部分进展做了简要综述。
激光聚变 动理学效应 非平衡 laser fusion kinetic effect thermal non-equilibrium 强激光与粒子束
2021, 33(1): 012004
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
强激光驱动的衰减冲击波作用下的界面不稳定性增长与混合是冲击压缩科学与工程研究领域的前沿和热点问题。在锡-泡沫界面(Atwood数A为-0.87)预制单模正弦扰动(kAη0=0.82,其中η0为初始扰动振幅,k为波数),采用高时空分辨的X光侧向透视照相技术研究激光加载产生的衰减冲击波作用下的界面不稳定性增长与混合。通过改变加载压强,研究材料强度对界面不稳定性增长与混合的影响。实验获得了不同时刻高对比度的界面不稳定性增长与混合面密度图像,冲击熔化压强点和卸载熔化压强点附近的尖钉形态和演化过程有明显差异,这表明锡材料强度对扰动增长速率及混合形态有重要影响。
材料 成像系统 X光成像 界面不稳定性 混合 微喷射
强激光与粒子束
2020, 32(8): 082001
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
基于皮秒拍瓦激光产生的高能X射线源具有强度高、脉宽短、焦点小的特点,利用这种X射线源发展出来的高时空分辨率X射线点投影背光照相是强加载条件下材料动态响应,以及惯性约束聚变等高能量密度物理研究中亟需的重要诊断技术。目前,研究人员主要依靠TITAN、OMEGA-EP和神光Ⅱ升级等大型皮秒拍瓦激光装置,对皮秒拍瓦激光与固体靶相互作用产生的X射线的能谱、转换效率、分辨率等关键参数进行了研究,发展了点投影背光照相技术,并开展了动态演示实验,成功获得了惯性约束聚变内爆过程和冲击加载材料微喷过程的演示图像。
激光光学 皮秒拍瓦激光 高时空分辨率 X射线 背光照相
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 上海交通大学 IFSA协同创新中心, 上海, 200240
采用超短激光脉冲对一台四通道超高速分幅相机曝光过程进行时间扫描, 测定超高速分幅相机时间响应特性.通过对四个通道的同时测定, 给出最短曝光时间下相机所有通道的时间响应特性曲线.由此曲线得到相机各通道的实际曝光时间、开/关门时间、曝光过程中的响应变化以及四个通道不同的响应特性等诸多信息.通过对相机时间响应特性的测定, 考核相机的实际工作性能与工作状态, 并为实验数据解读提供参考.超短激光脉冲扫描法可以作为高速摄影类设备时间响应特性测定的标准方法.
超短脉冲 扫描方法 分幅相机 时间响应特性 动态诊断 Ultra-short pulse Scanning method Framing camera Time response characteristic Dynamic diagnosis 光子学报
2018, 47(10): 1011001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
康普顿照相是用于压缩靶丸成像、诊断内爆压缩对称性的一种有效技术手段。如何屏蔽成像过程中的背景噪声是康普顿照相技术的重点问题,同时也是一个难点问题。分析了靶环境以及各种背景信号的来源,并提出了相应的屏蔽建议。通过分析可以看到,在中子产额小于1013 sr-1、压缩靶丸中心温度小于5 keV时,通过使用相应的屏蔽措施并采用合适的诊断措施和记录设备,可以把背景噪声降至109 sr-1以下,使康普顿照相中的面密度测量精度达到5%左右。
康普顿照相 背景噪声 高能X射线 内爆 靶丸面密度 Compton Radiography background noise hard X-ray implosion fuel areal density 强激光与粒子束
2017, 29(11): 112001