作者单位
摘要
1 重庆工商大学 制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室,重庆 400067
2 重庆工商大学 机器人与激光智能制造研究所,重庆 400067
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
强激光加载下金属材料产生的微喷射现象及其内在的机理分析是冲击压缩科学与工程领域研究的前沿问题,相关研究对于认识材料在极端载荷条件下的动力学行为具有重要意义。近年来国内外科学家们基于各大激光装置开展了大量微喷射诊断实验研究,在喷射物性质、金属界面不稳定性增长以及微喷混合问题等方面取得了一系列重要进展。通过回顾微喷静态和动态诊断实验的研究历程,对微喷诊断实验研究方法的重要应用作了详细介绍,同时对微喷产生的主要作用机制、影响因素以及微喷混合等问题进行回顾、梳理和总结。根据当前国内外微喷诊断实验发展趋势,归纳总结目前微喷诊断实验研究结果中仍存在的不足,并对微喷射实验研究未来发展方向进行展望。
微喷射 冲击波 回收 动态诊断 X射线成像 micro-ejection shock wave recovery dynamic diagnostics X-ray radiography 
强激光与粒子束
2023, 35(10): 101001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
闪光X射线照相是利用加速器产生的短脉冲X射线对快速运动的致密客体进行透视照相的技术。概述了闪光X射线照相对X射线的性能要求;回顾了闪光X射线照相及其加速器的发展历程;分析了闪光X射线照相用加速器的发展方向。
闪光X射线照相 脉冲功率 加速器 X射线源 flash X-ray radiography pulse power accelerator X-ray source 
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104008
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,四川 绵阳 621999
基于PFN-Marx技术路线研制了200 kV脉冲驱动源,采用了超前触发技术,实现了在40 Ω水电阻负载上输出电压约200 kV、前沿约25 ns、脉冲宽度约62 ns的脉冲高压。设计了工作电压为200 kV的“Washer-Needle”型二极管,在二极管电压210 kV、电流5 kA条件下,输出X射线脉冲宽度约40 ns,X射线焦斑直径1.2 mm,1 m处照射剂量约15 mR。
脉冲X射线源 200 keV PFN-Marx 脉冲驱动源 闪光照相 pulse X-ray source 200 keV PFN-Marx pulsed power flash X-ray radiography 
强激光与粒子束
2022, 34(8): 085002
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
西北核技术研究院 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,西安 710024
介绍了西北核技术研究院研制的4 MV脉冲X射线闪光照相装置(“剑光二号”)系统组成和实验结果。装置基于感应电压叠加器(IVA)驱动阳极杆箍缩二极管(RPD)技术,主要由前级脉冲功率源、感应电压叠加器和RPD等组成。前级脉冲功率源由两台3.2 MV低电感Marx发生器和四路同轴水介质线组成。每台Marx同时给两路脉冲形成线(特征阻抗6 Ω、电气长度30 ns)充电,充电峰值时间约370 ns。每路水介质线采用两级脉冲压缩,为感应腔馈入约1 MV/160 kA/60 ns电脉冲。电触发SF6气体开关、自击穿水开关分别用作主同步开关和脉冲陡化开关。感应电压叠加器采用四级1.5 MV感应腔串联,每级感应腔采用单点馈入结构。次级采用真空绝缘传输线实现电压叠加和功率传输,特征阻抗由30 Ω线性增大至120 Ω。采用4 MV电压下综合性能较优的RPD来产生强脉冲X射线。装置目前达到技术指标:输出电压4.3 MV、脉冲前沿(10%~90%) 21 ns、半高宽约70 ns、二极管电流85 kA,X射线半高宽约55 ns,整机延时(从Marx触发器输出到X射线产生)约749 ns,标准偏差约7 ns。当RPD阳极采用直径2 mm钨针时,正前方1 m处剂量约15.5 rad(LiF),正向焦斑约1.4 mm。
X射线照相 感应电压叠加器 阳极杆箍缩二极管 感应腔 脉冲形成线 flash X-ray radiography induction voltage adders rod pinch diode induction cavity pulse forming lines 
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025013
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
闪光X射线照相是获得高凝聚态物质内部物理图像的重要手段, 阳极杆箍缩二极管是X射线源的重要组成部分之一, 其设计直接影响X射线源稳定性。由于受装置结构及真空等因素的影响, 使得阴阳极几何中心同心存在一定的困难。因此, 评估同心偏差对二极管物理特性的影响, 对提高闪光X射线源稳定性具有重要的意义。针对阴阳极几何中心同心偏差问题开展实验研究, 分别取三种同心偏差度(小于1%, 1502%和22.92%)状态。在1 MV电压下获得了不同同心偏差度下二极管电参数特性, 并在此基础上结合理论模型分析了同心偏差度对二极管物理特性及电极等离子体扩散速度的影响。研究结果表明, 随着同心偏差度增加, 磁绝缘阶段阻抗下降率及等离子体扩散速度呈非线性增加, 同时造成该阶段二极管阻抗与脉冲驱动源输出阻抗失配严重, 降低了二极管与脉冲驱动源的能量耦合效率。
杆箍缩二极管 同心度 闪光X射线源 等离子体扩散 rod-pinch diode concentricity flash X-ray radiography plasma expansion 
强激光与粒子束
2018, 30(11): 115003
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
闪光X射线源是获得高凝聚态物质内部物理图像的重要手段,阳极杆箍缩二极管(RPD)作为其重要组成部分之一,直接影响闪光X射线源照相质量。研究RPD物理特性对二极管物理结构优化设计及实验调试具有重要意义。分析了RPD空间电荷限制、弱箍缩和磁绝缘阶段物理模型。基于PIC模拟技术,编写了计算程序,研究了RPD不同阶段的电子电流、离子电流及电子束箍缩物理特性。通过理论分析,获得了特定几何结构RPD物理模型修正系数及各个阶段离子电流与电子电流比,验证了粒子模拟代码的有效性。模拟结果表明:空间电荷限制阶段,粒子模拟结果与双极性流计算结果一致;在弱箍缩和磁绝缘阶段,粒子模拟得到的总电流与磁绝缘模型计算结果一致,且与文献给出的经验拟合表达式计算结果一致;磁绝缘阶段离子电流与电子电流之比与电压和二极管几何结构相关,给出了离子电子电流比增大系数η与电压和阴阳极半径比的关系,该系数受电子、离子在不同结构二极管渡越时间的影响,随电压和阴阳极半径比增加而逼近恒定值。
阳极杆箍缩二极管 闪光X射线源 粒子模拟 电子束 箍缩特性 rod-pinch diode flash X-ray radiography source particle-in-cell electron beam pinching characteristics 
强激光与粒子束
2018, 30(8): 085003
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
目标界面位置信息是闪光照相中关注的内容之一, 而闪光图像的低信噪比影响了微结构界面位置的准确提取。研究了基于马尔可夫随机场的闪光图像分割算法, 在闪光图像分割过程中采用马尔可夫模型描述被分割像素之间的相关性, 减少了由噪声所引起的孤立虚假目标, 提出利用中空邻域模板内的起伏定义标号场模型中的基团势函数, 改进了闪光图像的分割方法, 提高了微结构分割精度。数值实验表明, 改进后的马尔可夫随机场分割方法能取得更好的分割结果。
图像分割 闪光照相 马尔可夫随机场 image segmentation flash X-ray radiography Markov random field 
强激光与粒子束
2016, 28(12): 124001
E. Brambrink 1,2,*S. Baton 1,2M. Koenig 1,2,3R. Yurchak 1,2[ ... ]D. Lamb 12
Author Affiliations
Abstract
1 LULI - CNRS, Ecole Polytechnique, CEA : Universit′e Paris-Saclay
2 UPMC Univ Paris 06 : Sorbonne Universit′es - F-91128 Palaiseau cedex, France
3 Institute for Academic Initiatives, Osaka U., Suita, Osaka 565-0871, Japan
4 Clarendon Laboratory, University of Oxford, Parks Road, Oxford OX1 3PU, UK
5 CEA-DAM-DIF, F-91297 Arpajon, France
6 HZDR, Bautzner Landstrae 400, 01328 Dresden, Germany
7 JIHT-RAS, 13-2 Izhorskaya st., Moscow, 125412, Russia
8 Institute of Laser Engineering, Osaka U., Suita, Osaka 565-0871, Japan
9 Graduate School of Engineering, Osaka U., Suita, Osaka 565-0871, Japan
10 Department of Energy Engineering Science, Faculty of Engineering Sciences, Kyushu University, Japan
11 Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA 02139, USA
12 Flash Center for Computational Science, University of Chicago, IL 60637, USA
We have developed a new radiography setup with a short-pulse laser-driven x-ray source. Using a radiography axis perpendicular to both long- and short-pulse lasers allowed optimizing the incident angle of the short-pulse laser on the x-ray source target. The setup has been tested with various x-ray source target materials and different laser wavelengths. Signal to noise ratios are presented as well as achieved spatial resolutions. The high quality of our technique is illustrated on a plasma flow radiograph obtained during a laboratory astrophysics experiment on POLARs.
laboratory astrophysics laboratory astrophysics short-pulse laser short-pulse laser x-ray radiography x-ray radiography 
High Power Laser Science and Engineering
2016, 4(3): 03000e30
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对闪光照相图像受模糊及噪声影响的问题, 提出了一种基于约束优化的闪光照相图像重建算法。该算法建立基于平行束投影的正向成像矩阵, 并通过嵌入模糊矩阵表达成像过程中的模糊因素, 采用最速下降法求解重建问题。在算法中设计了预优矩阵以提高迭代重建速度, 利用客体密度值非负、密度分布分段光滑并含有阶跃性边界的先验知识,设计和采用了非负约束、光滑约束及广义变分边界约束条件。对仿真FTO客体图像及实际闪光照相图像的重建结果表明, 基于约束优化的重建算法具有良好的边界保持能力及噪声抑制能力, 可以有效提高图像重建质量。
图像重建 闪光照相 广义变分 约束优化 image reconstruction flash X-ray radiography generalized variation constrained optimization 
强激光与粒子束
2016, 28(9): 094002

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