薄膜量热计是进行Z箍缩辐射总能量测量的主要手段之一，准确可信的总能量参数对Z箍缩研究具有重要意义。对薄膜量热计装置进行技术改进，采用脉冲恒流源代替脉冲恒压源驱动镍薄膜量热计，撤除了回路中的串接电阻，可直接测量薄膜探测器的电阻变化，从而有效提高了辐射总能量测量的精度，拓宽了该设备的适用范围，使其可对目前“强光一号”加速器Z箍缩实验中所有典型负载进行测量。改进后平面型铝丝阵负载实验中总能量测量的相对不确定度由49.0%降低为19.6%。与闪烁探测系统功率测量结果积分值进行了对比，二者比值在0.87~1.04之间。
薄膜量热计 总能量测量 Z箍缩 等离子体 铝丝阵 resistive bolometer X-ray yield measurement Z-pinch plasma Al wire array
1 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
基于多种诊断设备获得的物理参数和物理图像，分析了8 mm铝丝阵内爆各阶段的辐射特征。 实验结果表明，铝丝阵的先驱等离子体在形成后未出现明显不稳定性特征。在向心箍缩阶段，出现了泡-钉(bubble-spike)结构，并伴有局部热点。结合分析空间分辨能谱图像，表明热点的形成与等离子局部的高温高密状态有关。通过对X光条纹像进行时间和空间的定标，得到透过50 μm Be膜的等离子体热点的空间尺寸约为0.8 mm，持续时间小于10 ns。
铝丝阵 Z箍缩 等离子体 内爆辐射特征 aluminum wire array Z-pinch plasma radiation characteristics of implosion
1 中国科学技术大学 近代物理系, 合肥 230026
2 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
采用球面云母晶体, 在特定的几何布局下, 通过选择适当的设计参数, 在1.3 MA脉冲功率装置上获得了Lyα线表征的Z箍缩铝丝阵等离子体K壳层辐射时间积分2维分布。与通常采用的带滤片卡域的时间积分针孔成像相比, 避免了由于无法将测量能段准确设定在K壳层辐射谱线所在能区, 而造成测量结果偏离真实的K壳层辐射分布的缺点, 为模拟计算Z箍缩等离子体辐射输运程序提供了更为精确的校验参数。
铝丝阵 K壳层辐射 球面晶体 2维成像 aluminum wire array K-shell radiation spherically bent crystal two-dimensional imaging
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
零维模型负载优化设计制作的单层和双层铝丝阵负载，在俄罗斯S-300强流发生器上，利用“狭缝+闪烁体+光电探测器”X光功率测量系统对X光辐射特性参数进行了诊断。实验获得单层丝阵负载的辐射功率为(0.31±0.19) TW，辐射总能量为(16.93±7.45) kJ，脉宽为(18.41±5.00) ns；双层丝阵负载的辐射功率为(0.37±0.12) TW，辐射总能量为(16.40±3.99) kJ，脉宽为(13.45±3.50) ns。实验结果表明，双层丝阵负载辐射功率高于单层19.4%，信号脉宽窄4.96 ns。
Z箍缩 铝丝阵负载 X光辐射特性 闪烁体 Z-pinch Al wire array X-ray emission property scintillator
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
3 中国科学院 微电子研究所 纳米加工与新器件集成技术实验室,北京 100029
研制的透射光栅谱仪配备了高线密度金透射光栅作为分光元件,使用X光CCD记录时间积分光谱图像。在谱仪结构中引入了两个相互垂直的狭缝,一个用于实现光谱图像的1维空间分辨;另一个与光栅相配合后具有准直入射X光的作用,用来提高谱仪的分辨力。使用该谱仪对“阳”加速器Z箍缩实验的X光辐射进行了测量。当使用铝丝阵作为负载时,测得了铝的K壳层辐射和类锂离子的线谱辐射,并且通过将光谱图像与X光针孔相机的测量结果相比较,观察到了“热点”区域放出的较强的K壳层辐射。
透射光栅谱仪 Z箍缩诊断 铝丝阵负载 K壳层辐射 transmission grating spectrometer Z-pinch diagnosis Al wire array K-shell radiation
利用基于细致组态非平衡电离模型和非平衡辐射输运的辐射磁流体力学理论,用数值模拟的方法研究了铝丝阵Z箍缩的内爆过程和辐射特性,获得到了合理的内爆动力学图像和与实验结果基本符合的X光辐射功率和总能量等辐射参数,并研究了铝丝阵Z箍缩过程中产生的辐射能谱结构。结果表明:铝丝阵Z箍缩内爆X光辐射是非平衡的,除了存在可以用普朗克能谱近似描述的低能辐射外,还存在大量的K壳层高能辐射。讨论了各种辐射机制对总辐射的贡献,分别计算了线辐射、复合辐射和轫致辐射在各个光子能量范围内所占的份额,讨论了利用高能段连续辐射能谱诊断电子温度的方法,由能谱反推的电子温度,需要进行修正才能反映辐射吸收的影响。
铝丝阵Z箍缩内爆 细致组态 非平衡辐射 逃逸概率近似 高能连续谱 aluminum wire array Z-pinch implosion detailed configurations non-equilibrium radiation escape probability approximation high energy continuum
