Author Affiliations
Abstract
1 Blackett Laboratory, Imperial College London, London, UK
2 First Light Fusion Ltd, Yarnton, UK
3 LERMA, Sorbonne-Université, Observatoire de Paris, CNRS, France
4 ELI Beamlines Center, Institute of Physics, Czech Academy of Sciences, Dolni Brezany, Czech Republic
5 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
6 Instituto de Fusión Nuclear Guillermo Velarde, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, Spain
7 AWE plc., Aldermaston, Reading, UK
8 Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory, Harwell Campus, Chilton, Didcot, UK
9 University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA
10 Current affiliation: Magdrive Ltd, Harwell, UK
We report on the design and first results from experiments looking at the formation of radiative shocks on the Shenguang-II (SG-II) laser at the Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics in China. Laser-heating of a two-layer CH/CH–Br foil drives a $\sim 40$ km/s shock inside a gas cell filled with argon at an initial pressure of 1 bar. The use of gas-cell targets with large (several millimetres) lateral and axial extent allows the shock to propagate freely without any wall interactions, and permits a large field of view to image single and colliding counter-propagating shocks with time-resolved, point-projection X-ray backlighting ($\sim 20$ μm source size, 4.3 keV photon energy). Single shocks were imaged up to 100 ns after the onset of the laser drive, allowing to probe the growth of spatial nonuniformities in the shock apex. These results are compared with experiments looking at counter-propagating shocks, showing a symmetric drive that leads to a collision and stagnation from $\sim 40$ ns onward. We present a preliminary comparison with numerical simulations with the radiation hydrodynamics code ARWEN, which provides expected plasma parameters for the design of future experiments in this facility.
high energy density physics laboratory astrophysics plasma physics high-power laser laser-driven shocks experiments X-ray backlighting X-ray radiography 
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e27
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
利用神光Ⅱ装置发射强激光一方面对铝靶进行烧蚀加载,另一方面驱动铜背光靶发射X光对铝靶微层裂产物进行针孔背光照相,结果获得了可忽略动态模糊的高清晰照片,标准丝阵检验表明分辨率优于40 μm。铝靶微层裂产物照片清晰显示,靶破碎存在不同分区, 这直观揭示了靶破碎的不同机制。实验成功验证了激光驱动X光背光照相技术在金属靶微层裂研究中存在重要的应用前景。
强激光 微层裂 X光背光照相 high energy laser fragmentation X-ray backlighting 
强激光与粒子束
2016, 28(4): 041003
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳621999
2 中国工程物理研究院 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621999
4 中国工程物理研究院 计算机应用研究所, 四川 绵阳 621999
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。
Z箍缩 背光照相 套筒 不稳定性 Z-pinch X-ray backlighting liner instability 
强激光与粒子束
2016, 28(4): 040101
作者单位
摘要
1 清华大学 电机系, 北京 100084
2 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学), 西安 710049
基于X-pinch软X射线辐射点源对直径10 μm钨丝单丝以及8 μm钨丝双丝电爆发展过程进行了背光成像研究,实验平台为清华大学电机系研制的脉冲功率装置PPG-1(500 kV/400 kA/100 ns)。成像光路安排为: 作为X射线源的X-pinch和作为目标物的钨丝分别安装在装置的输出主电极阴阳极之间和回流导电杆处,成像胶片采用高分辨率、高灵敏度的X光胶片。利用自行设计的电流传感器和罗氏线圈对目标物实际流过的电流进行监测,从而计算得8 μm钨丝丝爆过程中电导随时间变化的曲线。为了观测电爆金属丝质量密度分布的演变过程,设计了μm级厚度的阶梯光楔。通过大量成像实验,获取了丝芯膨胀、晕层等离子体形成及其向外扩张等过程的相关物理图像以及基于原始胶片绘制的质量密度分布图。
钨丝 电爆炸 X射线背光照相 X箍缩 质量密度分布 tungsten wire electrical explosion X-ray backlighting X-pinch mass density distribution 
强激光与粒子束
2014, 26(4): 045014
作者单位
摘要
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
在激光惯性约束聚变实验研究中,诊断燃料层密度通常利用纳秒激光束辐照金属靶片产生特征X射线作为背光照明光源,对内爆球壳进行瞬态辐射照相,进而推断球壳内爆燃料层的密度。利用蒙特卡罗程序,对快点火X射线背光照相进行了研究,模拟了针孔成像中不同的针孔大小、障板厚度、背光能量对成像质量的影响,对于快点火实验中微米尺寸塑料小球,进行了诊断方案优化。模拟结果表明,综合考虑光通量及成像空间分辨,针孔半径为10 μm时成像效果最佳;此时,采用2.7 keV的Mo背光源可以获得最佳的密度分辨。
惯性约束聚变 X射线背光照相 针孔成像 空间分辨 inertial confinement fusion X-ray backlighting imaging pinhole imaging spatial resolution 
强激光与粒子束
2012, 24(8): 1861
作者单位
摘要
清华大学 电机系, 北京 100084
基于一台紧凑型脉冲电流发生器,对小型X箍缩进行了初步的实验研究。当改变X箍缩双细丝的直径和材料时,流过负载的总电流几乎不变,这表明双细丝阻抗远小于负载的总阻抗。使用这些细丝,X箍缩均能辐射X射线,但随着细丝质量的增大,X射线辐射时刻相对于电流起始时刻的延迟逐渐增大,X射线脉冲通常为亚纳秒脉宽的单峰或几乎重叠的双峰。对于小质量的细丝负载,若驱动电流足够大,时常观察到时间间隔较长的两个X射线脉冲,并被确认为二次箍缩所致。
X箍缩 Z箍缩 X射线辐射源 X射线背光照相 相位衬托照相 X-pinch Z-pinch pulsed X-ray source X-ray backlighting phase-contrast imaging 
强激光与粒子束
2012, 24(5): 1181
作者单位
摘要
清华大学 电机工程与应用电子技术系, 北京 100084
基于X箍缩软X射线辐射点源对单丝及多丝Z箍缩发展过程进行了背光成像研究,实验平台为清华大学电机系研制的脉冲功率装置PPG-Ⅰ(500 kV/400 kA/100 ns)。成像光路安排为:作为X射线源的X箍缩和作为目标物的单丝或多丝(双丝)Z箍缩分别安装在装置的输出主电极阴阳极之间或回流导电杆处,成像胶片采用高分辨力、高灵敏度的X射线胶片。利用自行设计的电流传感器和罗氏线圈对目标物实际流过的电流进行监测。为了测定目标物金属细丝的质量消融率,设计了μm级厚度的阶梯光楔。通过大量成像实验,获取了Z箍缩等离子体融合、先驱等离子体形成及不稳定性发展等过程的相关物理图像以及质量消融率、丝芯膨胀率等重要定量参数。
Z箍缩 X射线背光照相 X箍缩 丝芯膨胀率 质量消融率 Z-pinch X-ray backlighting X-pinch core expansion rate mass ablation rate 
强激光与粒子束
2012, 24(3): 539
作者单位
摘要
1 清华大学 电机系,北京 100084
2 江西省人民医院,江西 南昌 330006
利用PPG-Ⅰ脉冲功率装置(500 kV,400 kA,100 ns)驱动X箍缩负载,得到了μm量级的亚纳秒脉冲X射线辐射点源。在阴阳极轴线和回流柱上同时安装X箍缩负载,前者可作为背光照相的X射线点源;后者可作为被拍照的目标X箍缩。获得了X箍缩发展过程不同时刻的时间序列图像,在背光照相的图像中可以清晰观察到X箍缩交叉点处等离子体的外爆、箍缩以及最终的崩溃阶段。将阴阳极轴线上的X箍缩负载用Z箍缩丝阵负载代替,实现了对丝阵负载Z箍缩放电起始阶段的X射线背光照相,观察到了最初的各单丝电爆炸、等离子体膨胀及融合过程,同时观察到了双丝Z箍缩发展过程中的等离子体不稳定性。实验结果有助于深入理解Z箍缩发展的物理过程,同时可为有效的模拟建模分析提供基本的实验数据。
X箍缩 X射线背光照相 丝阵Z箍缩 脉冲功率装置 X-pinch X-ray backlighting wire array Z-pinch pulsed power generator 
强激光与粒子束
2010, 22(4): 931

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