介绍了一种用于软X射线辐射能量测量的电阻式薄膜量热计。利用电流的欧姆热效应对薄膜量热计的灵敏度进行了标定。在有基底薄膜的标定过程中, 采用一维热扩散模型, 考虑了金属薄膜向基底的传导热损失。利用电阻式薄膜量热计对聚龙一号装置钨丝阵Z箍缩产生的软X射线进行了测量, 并与平响应X射线二极管(XRD)探测器的测量结果进行了比较。实验结果表明, 电阻式薄膜量热计测量的软X射线辐射能量和辐射功率与平响应XRD探测器结果在测量不确定度范围内合理地一致。

介绍了“聚龙一号”上使用的一种由金阴极X光二极管(XRD)和具有特殊构型的复合金滤片构成的平响应XRD探测器,测量软X光通量的标定和实验情况。该探测器的灵敏度在北京同步辐射的4B7B束线站和4B7A束线站标定。标定的灵敏度显示,该探测器对0.1~4 keV之间的X光具有近似平坦的响应曲线。根据标定情况和探测器的谱响应特性,给出了目前该探测器在用于Z箍缩产生的软X光通量诊断中的测量不确定度为12%。在单层钨丝阵Z箍缩实验中,平响应XRD探测器测得Z箍缩产生的X光功率峰值达到52 TW,能量达540 kJ。在动态黑腔实验中,布置在径向和轴向的两套平响应XRD探测器被用于建立径向辐射功率波形和轴向辐射功率波形之间的时间关联。在典型的动态黑腔实验中,测得轴向辐射功率峰值出现在径向辐射功率前约1.2 ns。

在聚龙一号脉冲功率装置上首次完成了对带正弦扰动铝套筒Z箍缩的X射线背光照相实验。实验采用千焦耳激光器(1053 nm,1 kJ,1 ns)驱动固体靶材产生X射线,然后利用基于球面晶体的单色背光照相技术以及直接点投影背光照相技术,成功观测到约7.5 MA电流驱动条件下,Z箍缩铝套筒的外边界不稳定性发展情况。该实验验证了在聚龙一号装置上联合千焦耳激光器开展X射线背光照相实验的能力,为后续精密Z箍缩物理研究奠定了基础。

介绍了基于聚龙一号装置的Z箍缩诊断和实验布局,分析了丝数132~300、丝直径5~10 μm、丝阵直径13~30 mm的单/双层钨丝阵Z箍缩内爆动力学过程和软X射线辐射特性规律。研究表明,钨丝阵等离子体的停滞时间与零维薄壳模型计算的停滞时间一致,内爆轨迹存在偏离,丝阵等离子体内爆开始前以丝烧蚀为主,内爆开始时间约为总内爆时间的67%; 随着负载质量和半径的增大,负载电流、内爆停滞时间和X射线辐射脉冲半高宽也相应增加,X射线辐射峰值功率减小。双层钨丝阵的内爆均匀性和一致性优于单层丝阵,其辐射峰值功率明显高于单层钨丝阵,但单/双层钨丝阵辐射产额基本相当,能量转换效率约为15%。此外,还初步讨论了单层钨丝阵驱动的低密度泡沫动态黑腔辐射功率波形特征及其与纯钨丝阵内爆辐射的差异。

利用X射线二极管、光电倍增管和B-dot探针测量了峰值220 kA,0~100%上升时间100 ns的脉冲电流驱动平行双丝产生的电磁辐射。实验结果表明, 不同波段的电磁辐射具有不同的辐射机制, 热辐射是产生X射线的主要机制, 可见光辐射来自热辐射和特征线辐射, 微波辐射由非热电磁辐射机制产生。调节丝间距可改变双丝的耦合强度, 当丝间距大于临界值时双丝解耦合, 电磁辐射不依赖于丝间距; 当丝间隙减小至低于临界值时, 双丝耦合增强。增大双丝耦合强度不利于热辐射(X射线和可见光), 而有利于非热电磁辐射(微波)。对于单丝电流约100 kA、上升时间100 ns的驱动条件, 双丝解耦合的临界间距约为10 mm, 双丝耦合强度对Z箍缩在不同频段的电磁辐射有影响。丝阵由多根金属丝组成, 其最小的相互作用单元可分解为双丝相互作用。

成功研制了用于“聚龙一号”装置上Z箍缩实验中等离子体图像诊断的三通道不同光子能段的X射线积分成像系统。该系统主要由针孔阵列调节组件、X射线真空飞行管道、X射线分光器件及成像板组成，各通道的光谱响应分别为277 eV，小于700 eV和大于800 eV，其对应的成像针孔直径为100，100和50 μm，成像放大倍率2倍，成像空间分辨率均优于0.2 mm。在“聚龙一号”装置上完成了该成像系统的性能考核，获取了不同光子能段的等离子体时间积分图像。结果表明，该成像系统满足“聚龙一号”装置上Z箍缩实验的诊断需求，在提升了单台相机光谱响应范围的同时提高了低能段图像的空间分辨率。

软X光闪烁体功率计(闪烁体光电管系统)是阳加速器及PTS装置上进行Z箍缩实验获取软X光总辐射功率及能量等参数的主要设备,光谱响应灵敏度是这套设备最关键的物理参数。为获取闪烁体功率计系统的光谱响应灵敏度,在北京同步辐射实验室进行了闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度标定,而要将闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度转换成Z箍缩实验需要的闪烁体与光电管系统的光谱响应灵敏度,还需要进行光电管与光电倍增管相对灵敏度标定,为此研制了一套光电管与光电倍增管光谱响应灵敏度相对标定系统。应用此系统进行标定实验,得到了光电管与光电倍增管的相对灵敏度,进而推出了功率计系统的光谱响应灵敏度。

脉冲功率驱动源作为磁驱动加载的重要手段，通过调整其电路参数可调节负载电流波形，实现对样品无冲击准等熵加载。在“阳”加速器上，开展了一系列轴对称结构和带状结构构型的磁驱动平面飞片发射实验，电极材料采用不锈钢和LY-12铝。实验中测量了进入负载的电流历史和电极后自由面速度历史，并通过时序控制将两者时间关联起来。本文以测量到的电流历史数据为基础，引入负载电流分布系数，并结合已知的LY-12铝的状态方程数据，计算电极后自由面速度历史和飞片速度历史。通过实验测量自由面速度历史校验负载各个位置的电流分布系数。另外，基于装置参数和实验数据确定了考虑负载电感变化的装置等效电路模型，形成了计算样品压力加载历史和电极后自由面速度历史估算程序。此外，初步分析不同厚度电极的自由面速度历史，获取了电极材料的准等熵加载波剖面信息，观察到一系列准等熵加载下材料动力学性能引起的物理现象。

介绍了在阳加速器上进行的系列W丝阵Z箍缩物理实验，实验中阳加速器Marx充电电压60 kV，负载电流输出0.85~1.00 MA，电流上升时间75~90 ns（10%~90%）；进行软X光辐射功率测量的主要仪器是软X光闪烁体功率计，其核心部件为对50~1800 eV X光具有平响应特性的蓝光闪烁体。给出了系列W丝阵Z箍缩实验软X光辐射功率测量结果，从软X光辐射输出随丝阵负载参数（包括丝阵直径、长度、丝数）变化关系讨论了钨丝阵内爆辐射特性，给出了阳加速器上各负载参数优化的结果：丝阵直径8 mm，丝阵长度15 mm，丝数24。同时对软X光辐射的空间分布特性进行了初步的探讨，给出了辐射功率在负载的轴向和径向的分布。

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。