强激光与粒子束
2023, 35(11): 112002
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 7100071
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
为了获取准确的激光打靶实验数据，需要使用诊断搭载平台搭载物理诊断设备对打靶目标进行高精度准直。针对传统方法存在耗时、误差(RMS)较大的问题，根据搭载平台与物理诊断设备的特点，提出了一种基于视觉伺服的精确自动准直方法。首先，构建三维准直向量估算立体视觉系统中靶的偏差，在弱透视条件下，估算值接近于真值；然后，建立三自由度姿态调节模型，提高姿态调节精度。最后，运用准直向量与调节模型设计视觉伺服控制器，仅需一次离线标定即可进行快速准直。通过以上改进，实现了物理诊断设备的精确自动准直。实验结果表明,诊断设备的准直精度(RMS)分别为：x指向为11 μm，y指向为12 μm。搭载分幅相机进行激光打靶考核验证，得到了物理实验过程的X光焦斑图像，表明准直方法满足工程使用要求。
自动准直 准直向量 调节模型 搭载平台 视觉伺服 automatic alignment alignment vector adjusting model DIM visualservoing
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
根据神光-Ⅲ激光器的运作方式和靶室结构，成功研制出用于神光-Ⅲ激光器装置的X光双通道单分幅相机系统。该相机系统主要由针孔成像组件、MCP选通技术型分幅相机和科学型可见光CCD三部分组成，同时系统具有线下瞄准、线上三维调节的功能。系统中针孔直径为10 μm，放大倍率为5，分幅相机单画幅宽度13 mm，长度36 mm，曝光时间0.5~10.0 ns可调。在神光-Ⅲ主机装置上成功完成了对此系统的性能考核，结果表明，该系统完全能够应用于神光-Ⅲ装置上，而且与传统方式上的针孔成像组件配接X光CCD组成的成像系统相比，具有更好的信噪比和空间分辨。
针孔 分幅相机 离线瞄准 神光-Ⅲ主机装置 pin-hole framing camera offline targeting SG-Ⅲ laser facility 强激光与粒子束
2014, 26(10): 102001
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所， 西安 710119
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
神光Ⅲ主机靶室中用来搭载多种物理诊断设备(条纹相机、分幅相机等)的平台要求具有很高的定位精度和工作稳定性，能方便、可靠地实现对靶室内打靶目标的瞄准，为此设计了一种双光路自动调整与瞄准装置，其位置精度可以保证20 μm范围内。搭载平台采用了一套双光路成像系统和一套三自由度运动部件构成瞄准系统。在瞄准系统中，应用视觉伺服控制技术，实现了搭载平台对打靶目标的高精度自动瞄准。搭载平台已经安装到神光Ⅲ主机装置上进行了自动瞄准精度检测，得到径向(z)和指向(x,y)的瞄准调整精度分别为14，11，12 μm; 实际搭载了分幅相机进行激光打靶考核验证，通过物理实验得到了X光焦斑图像，表明该自动瞄准调整系统满足工程使用要求。
自动瞄准 双光路成像 视觉伺服 三自由度运动部件 automatic aiming double optical path imaging visual servoing 3-DOF motion components 强激光与粒子束
2014, 26(7): 072003
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119
针对神光Ⅲ主机装置的靶室结构和打靶方式要求，基于针孔成像原理，成功研制出应用于神光Ⅲ主机装置的X光静态成像系统。该系统采用模拟靶组件进行离线瞄准，并可进行在线轴向和指向调节，调节精度分别为81 μm、40 μm。针孔组件和滤片组件的自动更换使系统实现了真空环境下的在线快速切换和运行。同时使用有限元软件ANSYS对系统的变形与应力进行模拟分析以保证系统的可靠性。系统搭载X光CCD在神光Ⅲ主机装置上进行激光打靶考核，实验结果表明，该系统达到神光Ⅲ主机装置使用要求。
X光静态成像 针孔成像 离线瞄准 神光Ⅲ主机装置 static X-ray imaging pin-hole imaging off-line targeting SG-Ⅲ laser facility 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2895
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为满足ICF实验中对X射线条纹相机大动态能力的需求，设计了一款大动态双聚焦X射线条纹变像管。其偏转灵敏度为39 mm/kV，静态空间分辨率在阴极中心处优于30 lp/mm，边缘优于10 lp/mm，时间分辨率在10 ps左右，阴极有效长度为30 mm，放大率为1.3，管子总长为425 mm。此款变像管主要通过提高电子飞行速度而缩短电子相互作用时间，从而达到降低空间电荷效应、提高动态范围的目的。最终设计的变像管轴上电势最高16.5 kV，最低5 kV，电子从阴极到达荧光屏的时间仅为6.62 ns。基于设计的变像管参数，对管子进行了加工制造，并进行了初步调试和测试，变像管具有最佳成像效果时各电极实际电压与设计电压几乎一样，放大率为1.35，偏转灵敏度为40 mm/kV，与设计值十分吻合。
X射线诊断 双聚焦条纹变像管 大动态范围 时空分辨 X-ray diagnosis double focusing lens streak tube high dynamic range spatial-temporal resolution 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2616
激光惯性约束聚变(ICF)装置中靶场编组站镜箱内的温度控制是实现光学元件最小变形，保证光束质量的重要环节。建立靶场编组站镜箱数学和物理模型，采用流体动力学分析软件对靶场编组站镜箱内温度场分布进行了数值模拟，计算结果与实测结果吻合。分析了不同鼓风速度v及鼓风角度θ对镜箱内温度场分布的影响及稳定时间，结果表明鼓风速度越大，镜箱内温度场趋于稳定越快，而风速v大于1.3 m/s后，稳定时间的减小不明显；鼓风角度对镜箱内温度场稳定影响较大，有最佳值。当鼓风速度v为1.3 m/s，鼓风角度θ为20°时镜箱内温度场稳定时间最短，为77 min。且在鼓风机关闭后32 min内，镜片温差在允许范围内，最大值为0.009 K。
光学器件 惯性约束聚变驱动器 靶场编组站 温度场 优化分析
