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双层丝阵Z箍缩电流分配实验研究

叶繁 薛飞彪 褚衍运 司粉妮 胡青元 宁家敏 周林 杨建伦 徐荣昆 李正宏 许泽平

双层丝阵Z箍缩电流分配实验研究

叶繁, 薛飞彪, 褚衍运, 司粉妮, 胡青元, 宁家敏, 周林, 杨建伦, 徐荣昆, 李正宏, 许泽平
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  • 负载内外层电流分配是决定双层丝阵Z箍缩内爆动力学模式的关键因素. 在"强光一号"装置上, 利用微型磁探针系统定量测量了双层钨丝阵三个重要径向位置点的电流, 获得了其在驱动电流开始上升至驱动电流达到峰值之前20ns这一阶段内的时间演化行为. 实验使用的双层钨丝阵负载高度为20mm、单丝直径为3.8μm、内/外层丝阵直径分别为8mm/16mm. 对比了内/外层丝根数分别为42/21和21/42时电流分配的差异. 结果表明: 驱动电流上升过程中, 内外层丝阵的电流均逐步增大, 外层丝阵电流份额逐渐减小, 而内层丝阵电流份额逐渐增大; 内层丝阵最大电流份额未超过50%; 内/外层丝根数为21/42的负载外层电流较大.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11135007, 11005096, 11275030)和中国博士后科学基金(批准号: 2012M511945)资助的课题.
    [1]

    Spielman R B, Deeney C, Chandler G A, Douglas M R, Fehl D L, Matzen M K, McDaniel D H, Nash T J, Porter J L, Sanford T W L, Seamen J F, Stygar W A, Struve K W, Breeze S P, McGurn J S, Torres J A, Zagar D M, Gilliland T L, Jobe D O, McKenney J L, Mock R C, Vargas M, Wagoner T, Peterson D L 1998 Phys. Plamas 5 2105

    [2]

    Deeney C, Douglas M R, Spielman R B, Nash T J, Peterson D L, L’Eplattenier P, Chandler G A, Seamen J F, Struve K W 1998 Phys. Rev. Lett. 81 4883

    [3]

    Ruiz C L, Cooper G W, Slutz S A, Bailey J E, Chandler G A, Nash T J, Mehlhorn T A, Leeper R J, Fehl D, Nelson A J, Franklin J, Ziegler L 2004 Phys. Rev. Lett. 93 015001

    [4]

    Cuneo M E, Vesey R A, Bennett G R, Sinars D B, Stygar W A, Waisman E M, Porter J L, Rambo P K, Smith I C, Lebedev S V, Chittenden J P, Bliss D E, Nash T J, Chandler G A, Afeyan B B, Yu E P, Campbell R B, Adams R G, Hanson D L, Mehlhorn T A, Matzen M K 2006 Plasma Phys. Control. Fusion 48 R1

    [5]

    Sarkisov G S, Rosenthal S E, Struve K W, Cowan T E, Presura R, Astanovitskiy A L, Haboub A, Morozov A 2007 Phys. Plasma 14 112701

    [6]

    Huang J, Sun S K, Xiao D L, Ding N, Ning C, Zhang Y, Xue C 2010 Acta Phys. Sin. 59 6351 (in Chinese) [黄俊, 孙顺凯, 肖德龙, 丁宁, 宁成, 张扬, 薛创 2010 物理学报 59 6351]

    [7]

    Lemke R W, Sinars D B, Waisman E M, Cuneo M E, Yu E P, Haill T A, Hanshaw H L, Brunner T A, Jennings C A, Stygar W A, Desjarlais M P, Mehlhorn T A, Porter J L 2009 Phys. Rev. Lett. 102 025005

    [8]

    Zhou L, Xue F B, Si F N, Yang J L, Ye F, Xu R K, Hu Q Y, Fu Y C, Jiang S Q, Li L B, Chen J C, Xu Z P 2012 Acta Phys. Sin. 61 195207 (in Chinese) [周林, 薛飞彪, 司粉妮, 杨建伦, 叶凡, 徐荣昆, 胡青元, 甫跃成, 蒋树庆, 李林波, 陈进川, 徐泽平 2012 物理学报 61 195207]

    [9]

    Huang J, Ding N, Ning C, Sun S K, Zhang Y, Xiao D L, Xue C 2012 Phys. Plasmas 19 062701

    [10]

    Lebedev S V, Aliaga-Rossel R, Bland S N, Chittenden J P, Dangor A E, Haines M G, Zakaullah M 2000 Phys. Rev. Lett. 84 1708

    [11]

    Grabovskii E V, Zukakishvili G G, Mitrofanov K N, Oleoenik G M, Frolov I N, Sasorov P V 2006 Plasma Phys. Rep. 32 32

    [12]

    Ding N, Zhang Y, Liu Q, Xiao D L, Shu X J, Ning C 2009 Acta Phys.Sin. 58 1083 (in Chinese) [丁宁, 张扬, 刘全, 肖德龙, 束小建, 宁成 2009 物理学报 58 1083]

    [13]

    Xue F B, Yang J L, Xu R K 2010 High Power Laser and Particle Beams 22 2055 (in Chinese) [薛飞彪, 杨建伦, 徐荣昆 2010 强激与粒子束 22 2055]

  • [1]

    Spielman R B, Deeney C, Chandler G A, Douglas M R, Fehl D L, Matzen M K, McDaniel D H, Nash T J, Porter J L, Sanford T W L, Seamen J F, Stygar W A, Struve K W, Breeze S P, McGurn J S, Torres J A, Zagar D M, Gilliland T L, Jobe D O, McKenney J L, Mock R C, Vargas M, Wagoner T, Peterson D L 1998 Phys. Plamas 5 2105

    [2]

    Deeney C, Douglas M R, Spielman R B, Nash T J, Peterson D L, L’Eplattenier P, Chandler G A, Seamen J F, Struve K W 1998 Phys. Rev. Lett. 81 4883

    [3]

    Ruiz C L, Cooper G W, Slutz S A, Bailey J E, Chandler G A, Nash T J, Mehlhorn T A, Leeper R J, Fehl D, Nelson A J, Franklin J, Ziegler L 2004 Phys. Rev. Lett. 93 015001

    [4]

    Cuneo M E, Vesey R A, Bennett G R, Sinars D B, Stygar W A, Waisman E M, Porter J L, Rambo P K, Smith I C, Lebedev S V, Chittenden J P, Bliss D E, Nash T J, Chandler G A, Afeyan B B, Yu E P, Campbell R B, Adams R G, Hanson D L, Mehlhorn T A, Matzen M K 2006 Plasma Phys. Control. Fusion 48 R1

    [5]

    Sarkisov G S, Rosenthal S E, Struve K W, Cowan T E, Presura R, Astanovitskiy A L, Haboub A, Morozov A 2007 Phys. Plasma 14 112701

    [6]

    Huang J, Sun S K, Xiao D L, Ding N, Ning C, Zhang Y, Xue C 2010 Acta Phys. Sin. 59 6351 (in Chinese) [黄俊, 孙顺凯, 肖德龙, 丁宁, 宁成, 张扬, 薛创 2010 物理学报 59 6351]

    [7]

    Lemke R W, Sinars D B, Waisman E M, Cuneo M E, Yu E P, Haill T A, Hanshaw H L, Brunner T A, Jennings C A, Stygar W A, Desjarlais M P, Mehlhorn T A, Porter J L 2009 Phys. Rev. Lett. 102 025005

    [8]

    Zhou L, Xue F B, Si F N, Yang J L, Ye F, Xu R K, Hu Q Y, Fu Y C, Jiang S Q, Li L B, Chen J C, Xu Z P 2012 Acta Phys. Sin. 61 195207 (in Chinese) [周林, 薛飞彪, 司粉妮, 杨建伦, 叶凡, 徐荣昆, 胡青元, 甫跃成, 蒋树庆, 李林波, 陈进川, 徐泽平 2012 物理学报 61 195207]

    [9]

    Huang J, Ding N, Ning C, Sun S K, Zhang Y, Xiao D L, Xue C 2012 Phys. Plasmas 19 062701

    [10]

    Lebedev S V, Aliaga-Rossel R, Bland S N, Chittenden J P, Dangor A E, Haines M G, Zakaullah M 2000 Phys. Rev. Lett. 84 1708

    [11]

    Grabovskii E V, Zukakishvili G G, Mitrofanov K N, Oleoenik G M, Frolov I N, Sasorov P V 2006 Plasma Phys. Rep. 32 32

    [12]

    Ding N, Zhang Y, Liu Q, Xiao D L, Shu X J, Ning C 2009 Acta Phys.Sin. 58 1083 (in Chinese) [丁宁, 张扬, 刘全, 肖德龙, 束小建, 宁成 2009 物理学报 58 1083]

    [13]

    Xue F B, Yang J L, Xu R K 2010 High Power Laser and Particle Beams 22 2055 (in Chinese) [薛飞彪, 杨建伦, 徐荣昆 2010 强激与粒子束 22 2055]

  • [1] 徐荣昆, 李正宏, 杨建伦, 丁宁, 周秀文, 蒋世伦, 章法强, 王真, 许泽平, 宁家敏, 李林波, E. V. Grabovsky, G. M. Oleynic, V. V. Alexandrov, V. P. Smirnov. 中俄Z-pinch联合实验新进展. 物理学报, 2011, 60(4): 045208. doi: 10.7498/aps.60.045208
    [2] 吴刚, 邱爱慈, 吕敏, 蒯斌, 王亮平, 丛培天, 邱孟通, 雷天时, 孙铁平, 郭宁, 韩娟娟, 张信军, 黄涛, 张国伟, 乔开来. “强光一号”Al丝阵Z箍缩产生K层辐射实验研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4779-4786. doi: 10.7498/aps.58.4779
    [3] 盛亮, 王亮平, 李阳, 彭博栋, 张美, 吴坚, 王培伟, 魏福利, 袁媛. 平面丝阵负载Z箍缩内爆动力学一维图像诊断. 物理学报, 2011, 60(10): 105205. doi: 10.7498/aps.60.105205
    [4] 盛亮, 邱孟通, 黑东炜, 邱爱慈, 丛培天, 王亮平, 魏福利. 丝阵负载Z箍缩内爆动力学研究. 物理学报, 2011, 60(5): 055205. doi: 10.7498/aps.60.055205
    [5] 盛亮, 李阳, 袁媛, 彭博栋, 李沫, 张美, 赵吉祯, 魏福利, 王亮平, 黑东炜, 邱爱慈. 表面绝缘铝平面丝阵Z箍缩实验研究. 物理学报, 2014, 63(5): 055201. doi: 10.7498/aps.63.055201
    [6] 盛亮, 彭博栋, 袁媛, 张美, 李奎念, 张信军, 赵晨, 赵吉祯, 李沫, 王培伟, 李阳. 表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩激光阴影图像诊断. 物理学报, 2014, 63(23): 235205. doi: 10.7498/aps.63.235205
    [7] 宁 成, 丁 宁, 刘 全, 杨震华. 双层钨丝阵的Z箍缩动力学过程研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3488-3493. doi: 10.7498/aps.55.3488
    [8] 宁 成, 李正宏, 华欣生, 徐荣昆, 彭先觉, 许泽平, 杨建伦, 郭 存, 蒋世伦, 丰树平, 杨礼兵, 晏成立, 宋凤军, V. P. Smirnov, Yu. G. Kalinin, A. S. Kingsep, A. S. Chernenko, E. V. Grabovsky. 铝-钨丝混编阵的Z-箍缩实验研究. 物理学报, 2004, 53(7): 2244-2249. doi: 10.7498/aps.53.2244
    [9] 夏广新, 章法强, 许泽平, 徐荣昆, 陈进川, 宁家敏. 单层丝阵负载Z箍缩内爆辐射特性研究. 物理学报, 2010, 59(1): 97-102. doi: 10.7498/aps.59.97
    [10] 王亮平, 韩娟娟, 吴坚, 郭宁, 吴刚, 李岩, 邱爱慈. 基于单丝行为的平面型丝阵Z箍缩模拟. 物理学报, 2010, 59(12): 8685-8691. doi: 10.7498/aps.59.8685
    [11] 蒙世坚, 李正宏, 秦义, 叶繁, 徐荣昆. X射线连续谱法诊断铝丝阵Z箍缩等离子体温度. 物理学报, 2011, 60(4): 045211. doi: 10.7498/aps.60.045211
    [12] 邱爱慈, 蒯 斌, 曾正中, 王文生, 邱孟通, 王亮平, 丛培天, 吕 敏. “强光一号”钨丝阵Z箍缩等离子体辐射特性研究. 物理学报, 2006, 55(11): 5917-5922. doi: 10.7498/aps.55.5917
    [13] 周少彤, 李军, 黄显宾, 蔡红春, 张思群, 李晶, 段书超, 周荣国. 阳加速器钛丝X箍缩光源辐射特性实验研究. 物理学报, 2012, 61(16): 165202. doi: 10.7498/aps.61.165202
    [14] 赵屾, 朱鑫磊, 石桓通, 邹晓兵, 王新新. 用X-pinch对双丝Z箍缩进行轴向X射线背光照相. 物理学报, 2015, 64(1): 015203. doi: 10.7498/aps.64.015203
    [15] 王真, 李正宏, 徐荣昆, 杨建伦, 丁宁, 许泽平, 郭存, 宁成, 宁家敏, 蒋世伦, 章法强, 夏广新, 李林波, 叶凡, 秦义, 薛飞彪, 陈进川. 1—4 MA电流驱动的丝阵X光辐射优化的实验研究. 物理学报, 2011, 60(2): 025209. doi: 10.7498/aps.60.025209
    [16] 陈忠旺, 宁成. 基于MULTI2D-Z程序的Z箍缩动态黑腔形成过程模拟. 物理学报, 2017, 66(12): 125202. doi: 10.7498/aps.66.125202
    [17] 但加坤, 任晓东, 黄显宾, 张思群, 周少彤, 段书超, 欧阳凯, 蔡红春, 卫兵, 计策, 何安, 夏明鹤, 丰树平, 王勐, 谢卫平. Z箍缩内爆产生的电磁脉冲辐射. 物理学报, 2013, 62(24): 245201. doi: 10.7498/aps.62.245201
    [18] 张 扬, 丁 宁. 轴向流对Z箍缩等离子体稳定性的影响. 物理学报, 2006, 55(5): 2333-2339. doi: 10.7498/aps.55.2333
    [19] 黄显宾, 杨礼兵, 顾元朝, 邓建军, 周荣国, 邹 杰, 周少彤, 张思群, 陈光华, 畅里华, 李丰平, 欧阳凯, 李 军, 杨 亮, 王 雄, 张朝辉. 氩气Z箍缩内爆动力学过程实验研究. 物理学报, 2006, 55(4): 1900-1906. doi: 10.7498/aps.55.1900
    [20] 宁 成, 丁 宁, 杨震华. “强光一号”装置上部分Z箍缩实验结果的物理分析. 物理学报, 2007, 56(1): 338-345. doi: 10.7498/aps.56.338
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-22
  • 修回日期:  2013-04-30
  • 刊出日期:  2013-09-05

双层丝阵Z箍缩电流分配实验研究

  • 1. 中国工程物理研究院, 核物理与化学研究所, 绵阳 621900
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11135007, 11005096, 11275030)和中国博士后科学基金(批准号: 2012M511945)资助的课题.

摘要: 负载内外层电流分配是决定双层丝阵Z箍缩内爆动力学模式的关键因素. 在"强光一号"装置上, 利用微型磁探针系统定量测量了双层钨丝阵三个重要径向位置点的电流, 获得了其在驱动电流开始上升至驱动电流达到峰值之前20ns这一阶段内的时间演化行为. 实验使用的双层钨丝阵负载高度为20mm、单丝直径为3.8μm、内/外层丝阵直径分别为8mm/16mm. 对比了内/外层丝根数分别为42/21和21/42时电流分配的差异. 结果表明: 驱动电流上升过程中, 内外层丝阵的电流均逐步增大, 外层丝阵电流份额逐渐减小, 而内层丝阵电流份额逐渐增大; 内层丝阵最大电流份额未超过50%; 内/外层丝根数为21/42的负载外层电流较大.

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