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X射线相衬成像技术应用于高能量密度物理条件下内爆靶丸诊断

晏骥 郑建华 陈黎 林稚伟 江少恩

X射线相衬成像技术应用于高能量密度物理条件下内爆靶丸诊断

晏骥, 郑建华, 陈黎, 林稚伟, 江少恩
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  • 内爆压缩过程中多层球壳靶丸变化规律的研究是惯性约束聚变的核心内容. 利用相衬成像技术可以提高低Z材料分界面成像衬度的特点在神光Ⅱ大型激光装置上开展了相关研究. 实验通过激光打Ti靶和针孔点背光的方式产生4.75 keV的X射线微点源, 针对内爆压缩过程中的靶丸样品投影成像获得了清晰的多层球壳靶丸图像, 空间分辨率优于10 μm.同时利用一维流体力学数值模拟程序分析了球壳运动的过程, 实验结果与数值模拟结果符合较好.表明了X射线相衬成像技术在高能量密度物理环境下仍然能够提高低Z材料分界面的衬度,获得高质量的物理图像,能够广泛应用于可控聚变能源、 天体物理等前沿科学领域.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10775120)资助的课题.
    [1]

    Montgomery D S, Nobile A, Walsh P J 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 3986

    [2]

    Kozioziemski B J, Sater J D, Moody J D, Sanchez J J, London R A, Barty A, Martz H E 2005 J. Appl. Phys. 98 103105

    [3]

    Kozioziemski B J, Koch J A, Barty A, Martz H E 2005 J. Appl. Phys. 97 063103

    [4]

    Wu Z, Liu H, Yan A M 2005 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 234 563

    [5]

    Workman J, Cobble J, Flippo K, Gautier D C, Montgomery D S, Offermann D T 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 10E520

    [6]

    Yan J, Jiang S E, Yin Z J 2010 High Power Laser and Particle Beams 22 2047 (in Chinese) [晏骥, 江少恩, 阴泽杰 2010 强激光与粒子束 22 2047]

    [7]

    Atsushi M, Tohoru T, ltai Y 1994 Rev. Sci. Instrum. 66 2

    [8]

    Zhu P P, Wang J Y, Yuan Q X, Tian Y L, Huang W X, Li G, Hu T D, Jiang X M, Wu Z Y 2005 Acta Phys. Sin. 51 58 (in Chinese) [朱佩平, 王雋越, 袁清习, 田玉莲, 黄万霞, 黎刚, 胡天斗, 姜晓明, 吴自玉 2005 物理学报 51 58]

    [9]

    Oliva P, Carpinelli M, Golosio B, Delogu P, Endrizzi M, Park J, Pogorelsky I, Yakimenko V, Williams O, Rosenzweig J 2010 Appl. Phys. Lett. 97 134104

    [10]

    Pfeiffer F, Bech M, Bunk O, Donath T, Henrich B, Kraft P, David C 2009 J. Appl. Phys. 105 102006

    [11]

    Huang W X, Tian Y L, Zhu P P, Mai Z H, Hu X F 2002 Acta Phys. Sin. 51 1041 (in Chinese) [黄万霞, 田玉莲, 朱佩平, 麦振洪, 胡小方 2002 物理学报 51 1041]

    [12]

    Liu J S, Duan Z L, Zeng Z N, Xie X H, Deng Y P, Li R X, Xu Z Z, Chin S L 2005 Phys. Rev. E 72 026412

    [13]

    Babonneau D, Primout M, Girard F, Jadaud J P, Naudy M, Villette B, Depierreux S, Blancard C, Faussurier G, Fournier K B, Suter L, Kauffman R, Glenzer S, Miller M C, Grün J, Davis J 2008 Phys. Plasmas 15 092702

    [14]

    Blue B E, Hansen J F, Tobin M T, Eder D C, Robey H F 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 4775

    [15]

    Gureyev T E, Mayo S C, Myers D E, Nesterets Y, Paganin D M, Pogany A, Stevenson A W, Wilkins S W 2009 J. Appl. Phys. 105 102005

    [16]

    Koch J A, Landen O L, Kozioziemski B J, Izumi N, Dewald E L, Salmonson J D, Hammel B A 2009 J. Appl. Phys. 105 113112

  • [1]

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    [2]

    Kozioziemski B J, Sater J D, Moody J D, Sanchez J J, London R A, Barty A, Martz H E 2005 J. Appl. Phys. 98 103105

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    [8]

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    [10]

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    Huang W X, Tian Y L, Zhu P P, Mai Z H, Hu X F 2002 Acta Phys. Sin. 51 1041 (in Chinese) [黄万霞, 田玉莲, 朱佩平, 麦振洪, 胡小方 2002 物理学报 51 1041]

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    [13]

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  • [1] 晏骥, 江少恩, 苏明, 巫顺超, 林稚伟. X射线相衬成像应用于惯性约束核聚变多层球壳靶丸检测. 物理学报, 2012, 61(6): 068703. doi: 10.7498/aps.61.068703
    [2] 晏骥, 郑建华, 陈黎, 涂绍勇, 韦敏习, 余波, 刘慎业, 江少恩. 基于神光Ⅲ原型装置的新型针孔点背光实验. 物理学报, 2013, 62(4): 045203. doi: 10.7498/aps.62.045203
    [3] 晏骥, 韦敏习, 蒲昱东, 刘慎业, 詹夏雨, 林稚伟, 郑建华, 江少恩. 新型针孔点背光发光模型与实验研究. 物理学报, 2013, 62(1): 015204. doi: 10.7498/aps.62.015204
    [4] 张占文, 漆小波, 李波. 惯性约束聚变点火靶候选靶丸特点及制备研究进展. 物理学报, 2012, 61(14): 145204. doi: 10.7498/aps.61.145204
    [5] 晏骥, 张兴, 郑建华, 袁永腾, 康洞国, 葛峰骏, 陈黎, 宋仔峰, 袁铮, 蒋炜, 余波, 陈伯伦, 蒲昱东, 黄天晅. 氘氘-塑料靶丸变收缩比内爆物理实验研究. 物理学报, 2015, 64(12): 125203. doi: 10.7498/aps.64.125203
    [6] 杨钧兰, 钟哲强, 翁小凤, 张彬. 惯性约束聚变装置中靶面光场特性的统计表征方法. 物理学报, 2019, 68(8): 084207. doi: 10.7498/aps.68.20182091
    [7] 赵英奎, 欧阳碧耀, 文武, 王敏. 惯性约束聚变中氘氚燃料整体点火与燃烧条件研究. 物理学报, 2015, 64(4): 045205. doi: 10.7498/aps.64.045205
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    [9] 温圣林, 姚欣, 高福华, 张怡霄, 郭永康, 林祥棣. 激光惯性约束聚变驱动器终端光学系统中束匀滑器件前置的条件研究. 物理学报, 2009, 58(5): 3130-3134. doi: 10.7498/aps.58.3130
    [10] 占江徽, 姚欣, 高福华, 阳泽健, 张怡霄, 郭永康. 惯性约束聚变驱动器连续相位板前置时频率转换晶体内部光场研究. 物理学报, 2011, 60(1): 014205. doi: 10.7498/aps.60.014205
    [11] 晏骥, 郑建华, 陈黎, 胡昕, 黄天晅, 江少恩. 多点光源相衬成像法应用于内爆背光照相实验. 物理学报, 2013, 62(12): 125203. doi: 10.7498/aps.62.125203
    [12] 李宏勋, 张锐, 朱娜, 田小程, 许党朋, 周丹丹, 宗兆玉, 范孟秋, 谢亮华, 郑天然, 李钊历. 基于光束参量优化实现直接驱动靶丸均匀辐照. 物理学报, 2017, 66(10): 105202. doi: 10.7498/aps.66.105202
    [13] 肖德龙, 戴自换, 孙顺凯, 丁宁, 张扬, 邬吉明, 尹丽, 束小建. Z箍缩动态黑腔驱动靶丸内爆动力学. 物理学报, 2018, 67(2): 025203. doi: 10.7498/aps.67.20171640
    [14] 裴晓星, 仲佳勇, 张凯, 郑无敌, 梁贵云, 王菲鹿, 李玉同, 赵刚. 实验室天体物理的验证特例:W43A磁喷流. 物理学报, 2014, 63(14): 145201. doi: 10.7498/aps.63.145201
    [15] 陈鹏玮, 厉彦忠, 李翠, 代飞, 丁岚, 辛毅. 低温冷冻靶温度动态特性的数值模拟研究. 物理学报, 2017, 66(19): 190702. doi: 10.7498/aps.66.190702
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    [18] 张锐, 王建军, 粟敬钦, 刘兰琴, 邓青华. 基于线性调频脉冲的光谱色散平滑技术实验研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1088-1094. doi: 10.7498/aps.59.1088
    [19] 张锐, 王建军, 粟敬钦, 刘兰琴, 丁磊, 唐军, 刘华, 景峰, 张小民. 基于波导相位调制器的光谱色散平滑技术实验研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6290-6298. doi: 10.7498/aps.59.6290
    [20] 黄鑫, 彭述明, 周晓松, 余铭铭, 尹剑, 温成伟. 黑腔冷冻靶传热与自然对流的数值模拟研究. 物理学报, 2015, 64(21): 215201. doi: 10.7498/aps.64.215201
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-11-09
  • 修回日期:  2011-12-14
  • 刊出日期:  2012-07-20

X射线相衬成像技术应用于高能量密度物理条件下内爆靶丸诊断

  • 1. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10775120)资助的课题.

摘要: 内爆压缩过程中多层球壳靶丸变化规律的研究是惯性约束聚变的核心内容. 利用相衬成像技术可以提高低Z材料分界面成像衬度的特点在神光Ⅱ大型激光装置上开展了相关研究. 实验通过激光打Ti靶和针孔点背光的方式产生4.75 keV的X射线微点源, 针对内爆压缩过程中的靶丸样品投影成像获得了清晰的多层球壳靶丸图像, 空间分辨率优于10 μm.同时利用一维流体力学数值模拟程序分析了球壳运动的过程, 实验结果与数值模拟结果符合较好.表明了X射线相衬成像技术在高能量密度物理环境下仍然能够提高低Z材料分界面的衬度,获得高质量的物理图像,能够广泛应用于可控聚变能源、 天体物理等前沿科学领域.

English Abstract

参考文献 (16)

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