中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
基于简化模型编写了结构简单、运行高效的Z箍缩计算程序，并已应用于“阳”加速器上开展的Z箍缩物理研究。在“阳”加速器和PTS的参数范围内进行了数值计算，结果表明：对于质量较轻的负载，激波加热是产生辐射的主要原因；对于质量较重的负载，辐射由激波加热和绝热压缩共同主导。激波加热功率与绝热压缩功率之比随丝阵质量增大而减小。烧蚀产生的先驱质量减弱激波加热，对峰值功率的提高不利，但这部分质量能抑制磁瑞利-泰勒不稳定性。因此综合激波加热和磁瑞利-泰勒不稳定性两方面的考虑，应该存在一个最优的烧蚀率。
Z箍缩 数值模拟 X射线辐射 能量转换 Z-pinch numerical simulation X-ray radiation energy conversion
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
为测量紧凑型快前沿高电压脉冲源的输出电压，设计了D-dot电压探头。分别进行了刻度因素标定和频响标定，采用前沿约50 ns的高压脉冲信号对探头进行在线标定确定探头的刻度因素。将探头安装在阻抗为50 Ω的传输线上，用亚纳秒脉冲源进行频响标定，表明该探头的响应约为150 ps。高压实验结果表明该探头能够正确获取高电压快脉冲信号，工作稳定可靠。
亚纳秒脉冲高电压 D-dot探头 频率响应 标定 sub-nanosecond high voltage pulse D-dot monitor frequency response calibration
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提出了一种新的双正交磁光电流传感器技术，该技术可解决传统磁光电流传感器测量大电流脉冲时仅根据正弦或余弦信号无法唯一确定法拉第偏转角的技术难题。在该传感器中，起偏器的透光轴与两个偏振分束器的S分量偏振方向有0°与45°的夹角，四路输出信号两两之间有π/2的相位差。针对该传感器，提出了大电流脉冲的一种反正切函数数据处理方法，该数据处理方法具有可避开正弦函数的不灵敏区间，从而提高数据处理精度的优点。采用双正交磁光电流传感器与罗果夫斯基线圈对比测量了FP-1装置的短路电流脉冲，两种测试技术的实验结果能很好地吻合,证实该光学电流传感器可有效地测量大电流脉冲。
磁光效应 固有线性双折射 磁光探头 罗果夫斯基线圈 magneto-optic effect intrinsic linear birefringence magneto-optic sensing element Rogowski coil
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳621900
2 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室， 重庆400030
采用针孔配接对数螺线柱面晶体方案，研制了一种小型、靶室内置X射线单色成像器，用于获取Z箍缩等离子体K壳层自辐射单色图像。在阳加速器上对该成像器进行了测试，成功地获取了铝丝阵负载Z箍缩等离子体K壳层自辐射的类氢线与类氦线单色图像。实验结果表明：该成像器具有优异的单色性(能谱带宽小于1 eV)，适合于中低原子序数Z箍缩内爆负载的特征谱线单色图像诊断。
Z箍缩 X射线 等离子体 单色成像 对数螺面晶体 Z-pinch X-ray plasma monochromatic imaging logarithmic spiral crystal
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丝阵烧蚀在丝阵Z箍缩动力学中扮有重要角色, 透彻理解丝阵烧蚀对于丝阵Z箍缩动力学的研究至关重要。采用简单模型数值模拟了烧蚀过程, 该模型物理上采用绝热、单流体、单相、磁流体力学近似, 数值上采用欧拉法结合保单调输运格式来离散。数值结果很好地展示了烧蚀过程的主要特征, 例如芯-冕结构、径向等离子体流、轴线上先驱等离子体柱的形成、静止丝芯的长寿命以及延长的烧蚀期, 一些关键时间参数定量或定性地相符于文献报道的实验和数值结果, 例如冕等离子体角向融合的时刻、等离子体首次到达轴线的时刻、丝芯静止持续的时间、最后的箍缩滞止时刻, 但某些方面略有差异。
Z箍缩 烧蚀 磁流体力学 数值模拟 Z-pinch ablation magnetohydrodynamics(MHD) numerical modeling
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为了减小较长的信号传输电缆对纳秒量级前沿测量信号波形的畸变，提出了一种同轴电缆信号衰减数字补偿的方法。该方法利用信号在电缆中传输的衰减特性，结合标定或者扫频所得频响进行拟合，得到电缆的频响特性函数，再对电缆的出口信号进行反补，可以重建入口信号。经过实验验证，此补偿方法可以明显改善信号传输系统的频响特性,对于实验中的100 m的SYV-50-7-2同轴电缆，补偿前传输带宽-3dB约在40 MHz处，补偿后传输带宽约为1 GHz。
纳秒脉冲 同轴电缆 信号衰减 数字补偿 傅里叶变换 频响特性 nanosecond pulse coaxial cable signal degrdation numerical compensation Fourier transform frequency characteristics 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2826
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为了消除脉冲功率装置放电时地电位抬升对测试系统造成的影响，在测量探头和测量设备之间使用了共模电感。对等效电路进行了仿真分析，结果表明：对于探头输出的信号，该共模电感等效为传输线；对于共模信号等效为一个较大的电感，可以实现探头地电位隔离。共模电感使用绕制在磁芯上的同轴电缆制作，并进行了快脉冲信号传输和地电位隔离效果实验。实验结果与理论分析一致。该共模电感的响应时间为5.4 ns，隔离了约10 kV的脉冲高压，确保了示波器的安全运行。
脉冲高电压 测量探头 地电位隔离 共模电感 high voltage pulse measurement probe ground isolation common mode inductance
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为获得宽频带的无源积分器, 建立了考虑杂散参数的等效电路并进行了电路仿真。结果表明无源积分器的频响上限由杂散参数决定。对于相同结构的积分器, 增大RC积分常数, 会使杂散参数的影响加剧, 导致积分器的高频响应变差。使用同轴结构可以减小电容的杂散电感, 提高积分器的带宽。对制作的RC常数为10 μs的同轴式积分器进行了频响实验。实验结果表明：在偏差小于5％的范围内, 同轴式积分器带宽为50 kHz～80 MHz。在D-dot电压探头线下标定实验和初级试验平台(PTS)单路样机激光触发开关输出电压测量中, 使用该同轴积分器获取的测量波形没有波形畸变和高频干扰。
脉冲功率 测量 无源积分器 频率响应 杂散参数 pulsed power measurement passive integrator frequency response stray parameter
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为修正高电压测量探头寄生参数对测量ns脉冲波形的影响, 对探头的数字补偿方法进行了研究。利用对低电压标定所得标准参考信号和探头信号做傅里叶变换, 得到其各自的频谱密度, 然后通过相除, 得到探头灵敏度与频率的关系和信号相位与频率的关系。在实测时, 再对测得信号做傅里叶变换, 将得到的频谱密度乘以探头灵敏度及信号相位对频率的函数, 通过傅里叶逆变换重建出待测信号。通过不同信号进行波形重建实验证明, 此方法能够在短时间内很好地修正高电压测量探头寄生参数对ns脉冲波形的畸变。
ns脉冲 脉冲测量 波形重建 傅里叶变换 频谱 nanosecond pulse pulse measurement waveform reconstruction Fourier transform spectrum 强激光与粒子束
2010, 22(11): 2759
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对斜入射脉冲X射线与金属的几种可能相互作用机制, 设计了实验布局, 测量了斜入射X射线在金属靶上产生的脉冲电流, 建立了相应的理论模型。结果显示, 当X射线入射强度低于105 W/cm2时, 以光电效应为主,高于此值时, 以热电效应为主导。这表明, X射线加载强度较弱时, 电子表现出个体行为,而增大X射线入射强度, 电子表现出弱关联集体行为。由此可以预测, 超强X射线辐照下, 金属表面将出现宏观尺度的电荷密度调制, 在退激发过程中, 这种调制状态可能以较高的效率辐射定向的微波电磁脉冲。
X射线 光电效应 热电效应 电荷密度调制 电磁脉冲 X-ray photoelectric effect thermoelectric effect charge density modulation electromagnetic pulse 强激光与粒子束
2010, 22(12): 3025
