1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
4 佛山科学技术学院物理与光电工程学院，广东 佛山 528051
5 粤港澳智能微纳光电技术联合实验室，广东 佛山 528051
针对GF-5卫星搭载的多角度偏振探测仪（DPC）平台上气溶胶细粒子反演算法中半经验模型不适用于城市地表偏振反射率估算的问题。基于DPC的经验正交函数方法，开展了气溶胶细粒子光学厚度反演研究。基于米散射计算气溶胶辐射贡献，采用经验正交函数方法计算地表贡献，利用多角度偏振数据以及矢量辐射传输方程，反演气溶胶细粒子光学厚度。本研究的反演结果与中分辨率成像光谱仪的气溶胶细粒子光学厚度产品分布趋势具有一致性，然后与AERONET北京、香河、香港站点的测量结果进行定量对比，相关系数为0.97、0.96、0.9，平均绝对误差为0.08、0.07、0.12，均方根误差为0.12、0.11、0.17，验证了算法的高精度与合理性。最后呈现2019年中国部分地区的气溶胶细粒子光学厚度月平均数据，并分析山东地区气溶胶细粒子光学厚度变化情况，发现6月是全年最高的时期，均值为0.7。上述结果验证了本文算法的可靠性，可为DPC有效监测气溶胶的时空分布提供技术支持
大气光学 多角度偏振探测仪 反演 地表偏振反射率 气溶胶细粒子 光学厚度 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0901003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
气溶胶一直是环境气候、空气质量和公共卫生方面的重要影响因素。卫星遥感可以实现对地球大视场的观测，已成为气溶胶探测的主流方式之一。为了解星载气溶胶被动光学遥感仪器发展现状和趋势，以多光谱、多角度和偏振观测为立足点，调研了历史上各国星载气溶胶光学遥感仪器的主要技术参数。首先，详细介绍了国际上几款典型仪器的设计参数和其在气溶胶参数反演方面的具体应用情况。然后，对将要发射的先进遥感仪器进行了分析。最后，总结了未来星载气溶胶被动光学遥感仪器的发展方向。集多光谱、多角度、中等空间分辨率、大视场和高精度偏振测量于一体是未来星载气溶胶光学遥感仪器的发展趋势。
大气光学 星载 光学遥感仪器 气溶胶 多光谱 多角度 偏振 光学学报
2022, 42(17): 1701002
强激光与粒子束
2020, 32(9): 092005
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025004
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
利用FCM-PTS程序与负载动力学程序耦合模拟研究了聚龙一号装置中主开关导通时刻对Z箍缩实验中负载电流峰值和上升时间的影响。结果表明, 虽然聚龙一号装置上下支路三平板传输线的单向传输时间相差20 ns, 但是当上下支路主开关导通时刻的时间差为22 ns时, 负载电流的峰值最大, 上升时间最短。将上下支路主开关导通时刻的时间差设置为20 ns和22 ns时, 主开关导通时刻10 ns的抖动导致负载电流峰值损失最大值分别为163 kA和136 kA, 上升时间最多分别延长2.4 ns和2.9 ns。
聚龙一号 Z箍缩 主开关 同步性 电路模拟 PTS Z-pinch laser-triggered gas switch synchronization circuit simulation 强激光与粒子束
2019, 31(1): 015001
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
为方便描述聚龙一号装置与Z箍缩负载的电磁耦合过程, 基于大量电参数实验数据和全电路模拟分析, 建立了一个简化的集总电路模型, 获得了等效电压波形和等效电阻、电感等集**量。采用水介质三板输出线出口位置的开路电压作为等效电压, 进一步拟合为正弦平方函数, 峰值为3.3 MV(当前驱动器充压为65 kV), 零到峰值的时间长度为102.5 ns。采用简化的流阻抗模型描述磁绝缘传输线内部空间电子流的电流损失效应。将电路程序与零维负载动力学程序耦合模拟, 得到了与实验结果符合的负载电流波形, 尤其电流波形的前沿和峰值符合较好, 分析了电磁能转化为负载动能的过程。
聚龙一号 Z箍缩 电路模拟 集**量 PTS Z pinch circuit simulation lumped parameters 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125004
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
2 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
为研究聚龙一号驱动器内部电磁脉冲的形成与传输规律,优化调节其运行状态,获得满足负载设计需求的电流波形,建立了描述驱动器各关键部件充放电过程的全电路数值模拟程序。该程序与负载动力学程序耦合模拟,能够在一定范围内得到与实验结果符合较好的电压和电流波形。在典型的丝阵Z箍缩实验条件下,模拟分析了各段水介质传输线上电磁脉冲宽度逐级压缩,功率逐级放大的过程,驱动器充压65 kV时,大约1 MJ的电磁能量传输到绝缘堆位置。在典型的磁驱动准等熵压缩实验条件下,模拟分析了激光触发气体开关对驱动器24路模块分时放电的控制过程,模拟的0121发实验负载区电流上升时间(0~100%)为450 ns、峰值约6 MA。
聚龙一号 脉冲形成与传输 脉冲功率 Z箍缩 等熵压缩 电路模拟 PTS pulse forming and transmission pulsed power Z pinch isentropic compression circuit simulation 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015014
北京应用物理与计算数学研究所， 北京 100088
将负载区域的电流（丝阵电流、阴极板电流、阳极板电流和回流柱电流）离散成电流线或电流面等电流微元，根据毕奥萨伐尔定律，计算所有电流微元在指定场点的磁场，再通过叠加给出该点的总磁场。研究结果发现:在丝阵外围区域，仅由丝阵电流所产生的磁场偏离无限长直导线磁场公式的值，但全部电流所产生的总磁场与公式给出的值很接近。同时，研究了不同负载结构参数下的磁场分布，结果表明：增加丝根数有助于减小单根丝表面的局部磁场，改善丝阵外围磁场分布的均匀性。
Z箍缩 丝阵 电流线 电流面密度 磁场分布 Zpinch wire array current line surface current density magnetic field configuration
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
研制可靠的数值模拟工具对Z箍缩内爆产生X光辐射过程进行理论研究、实验分析以及负载设计至关重要.介绍了2维三温辐射磁流体力学程序(MARED)的物理方案,给出了MARED程序的1维检验结果,验证表明MARED程序适用不同装置条件、不同负载参数.结合丝阵Z箍缩实验的数值模拟和分析表明:相同负载质量条件下,钨丝阵内爆产生的X光辐射功率远大于铝丝阵产生的X光功率;相同负载电流条件下,负载质量越大,计算得到X光功率越低;X光功率随着负载电流增加而增加.
Z箍缩 内爆等离子体 丝阵负载 MARED程序 数值模拟 X光辐射
