氢同位素的定量分析与监测在能源与环境领域都有着重要的意义。 激光拉曼光谱由于其可以无损分析氢同位素分子, 已经成为一种重要的方法, 在国际热核聚变实验反应堆(ITER)和美国萨凡纳河工厂得到了广泛应用。 利用高压充气装置得到了惯性约束聚变(ICF)高压靶丸, 并对靶丸内气体进行原位拉曼光谱测量, 通过对高压下氘氚混合气体的拉曼光谱进行分析得到了靶丸内气体的成分比例, 验证了靶丸充气工艺参数。 实验表明, 在CCD的积分时间延长到1 min时, 氘(DD), 氘氚(DT)和氚(TT)的测量精度可以达到1%, 同时对不同时刻靶丸内气体组分的拉曼光谱进行测量, 实验结果表明在氘氚渗透和氚衰变两者共同作用下, 靶丸内总气体压力随时间不断下降, 但是气体组成基本不发生变化。

为了实现惯性约束聚变 (ICF)点火, 需要制备出均匀的高密度燃料靶。 对于氘氘 (DD) 冰层, 红外均化技术可用于改善其内表面粗糙度。 本文利用红外光谱仪和红外显微镜研究了辉光放电聚合物(GDP)薄膜和靶球的红外吸收性质, 得到了GDP薄膜材料特定波长处的红外吸收系数。 通过比较薄膜材料和靶球的红外吸收, 证实了热处理可以降低GDP材料中的氧化位点, 从而抑制羟基(—OH)峰的形成, 优化DD冰层的红外均化效果。 利用所得实验数据对DD均化实验中红外均化积分球所需要的红外功率和国家点火装置(national ignition facility, NIF)标准靶的红外透射率进行了估算, 计算结果对DD冰红外均化实验具有重要指导作用。

主要介绍了超高压氦增压系统的工作原理、设计原则和加工方法,讨论了各功能部件的选择与高压密封设计,同时指出了在使用超高压氦增压系统时应当注意的问题。在系统建成后,通过手动、自动控制分步增压和保压实现了最高300 MPa的超高压氦气输出,相应的高压漏率达到(3.5～5.0)×10-7 Pa·m3/s。对系统主要性能参数进行了考核,并将其与3种同类增压装置的相应参数进行了比较,结果表明该系统设计合理、性能优越并且安全可靠。该系统将主要应用于惯性约束微球靶充氘氚系统的各项性能测试。