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表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩激光阴影图像诊断

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

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表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩激光阴影图像诊断

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

Laser shadowgraphy diagnostics for insulated-ordinary mixed planar wire array Z pinches

Sheng Liang, Peng Bo-Dong, Yuan Yuan, Zhang Mei, Li Kui-Nian, Zhang Xin-Jun, Zhao Chen, Zhao Ji-Zhen, Li Mo, Wang Pei-Wei, Li Yang
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  • 基于脉冲半高全宽约为9 ns、波长为532 nm的Nd:YAG激光器, 采用条纹相机和商用数码相机两种记录设备, 建立了时间分辨和时间积分两种模式的激光阴影图像诊断系统, 在“强光一号”装置上对表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩等离子体开展了实验研究. 实验结果表明: 在融蚀过程中表面绝缘金属丝冕等离子体发展较普通金属丝慢, 在t=44 ns 到t=56 ns之间, 其平均膨胀速度分别为1.1×104 m·s-1和1.7×104 m·s-1; 在等离子体滞止前10 ns的快速聚爆过程中, 表面绝缘金属丝和普通金属丝两侧的平均聚爆速度分别为5.5 ×105 m·s-1和9.3×105 m·s-1, 表面绝缘一侧等离子体滞止时间小于普通金属丝一侧, 分别为5.9 ns和9.5 ns; 等离子体碰撞分界线偏向于表面绝缘一侧, 滞止时形成的磁流体不稳定性结构类似.
    A laser shadowgraphy system was built based on a Nd:YAG laser backlight with a half width of 9 ns and a wavelength of 532 nm. It has the capacity of time resolution and integration simultaneously during the laser lighting time by utilizing a streak camera and a commercial digital camera as the image recording devices. Experimental study of the insulated-ordinary mixed planar wire array Z pinches was carried out on the Qiangguang-I facility. Experimental results indicate that the expansion of corona plasma of the insulated tungsten wires is slower than that of ordinary wires over the ablation stage. Average velocities of the insulated wire and the ordinary wire located at the array outmost edge are 1.1×104 m·s-1 and 1.7×104 m·s-1 between t=44 ns and t=56 ns respectively. In the fastest implosion stage of 10 ns just before the stagnant time, the average imploding velocities were 5.5×105 m·s-1 and 9.3×105 m·s-1 respectively for the plasma on the insulted wires side and the ordinary wires side. The duration of stagnant stage on the insulated wires side is 5.9 ns, while it is 9.5 ns on the ordinary wires side. The collision boundary is deflected to the insulated wires side. A similar magneto Rayleigh-Taylor Instability structure can be observed on the both sides at the stagnant time.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年基金(批准号:11105109)和强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室基础研究基金(批准号:SKLIPR1208,SKLIPR1304Z)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11105109) and the Basic Research Foundation of State Key Laboratory of Intense Pulsed Radiation Simulation and Effect, China (Grant Nos. SKLIPR1208, SKLIPR1304Z).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-23
  • 修回日期:  2014-07-15
  • 刊出日期:  2014-12-05

表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩激光阴影图像诊断

  • 1. 西北核技术研究所, 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
    基金项目: 国家自然科学基金青年基金(批准号:11105109)和强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室基础研究基金(批准号:SKLIPR1208,SKLIPR1304Z)资助的课题.

摘要: 基于脉冲半高全宽约为9 ns、波长为532 nm的Nd:YAG激光器, 采用条纹相机和商用数码相机两种记录设备, 建立了时间分辨和时间积分两种模式的激光阴影图像诊断系统, 在“强光一号”装置上对表面绝缘混合平面丝阵Z箍缩等离子体开展了实验研究. 实验结果表明: 在融蚀过程中表面绝缘金属丝冕等离子体发展较普通金属丝慢, 在t=44 ns 到t=56 ns之间, 其平均膨胀速度分别为1.1×104 m·s-1和1.7×104 m·s-1; 在等离子体滞止前10 ns的快速聚爆过程中, 表面绝缘金属丝和普通金属丝两侧的平均聚爆速度分别为5.5 ×105 m·s-1和9.3×105 m·s-1, 表面绝缘一侧等离子体滞止时间小于普通金属丝一侧, 分别为5.9 ns和9.5 ns; 等离子体碰撞分界线偏向于表面绝缘一侧, 滞止时形成的磁流体不稳定性结构类似.

English Abstract

参考文献 (12)

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