中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621999
基于一维弹塑性磁流体力学程序（SSS-MHD），研究了反场构型（FRC）等离子体靶在磁驱动固体套筒压缩过程中强磁场对α粒子能量约束效应，分析了α粒子的非局域和局域自加热对FRC等离子靶压缩峰值温度的影响，以及α粒子能量在整个压缩过程中端部损失效应。等离子体部分采用多温单流体的模型，能量的计算中引入了DT离子、电子及α粒子多成分温度的能量方程，同时考虑了等离子体压缩过程热平衡下的核反应和非局域自加热问题。研究结果表明，磁化靶聚变等离子体在压缩过程中具有较好的稳定性，能够保持刚性转子的靶结构，压缩过程形成的强磁场能够将α粒子的能量约束在O点附近的区域，有利于等离子体靶的点火及燃烧；α粒子对等离子体的自加热效应主要集中在等离子体电流中心区，而非等离子体中心轴处；α粒子对DT等离子体局域和非局域自加热过程存在差异，局域自加热过程的功率大于非局域自加热过程的功率，FRC等离子靶压缩峰值状态温度相差0.5倍。在反场构型的刮离层区，α粒子的能量端部损失在FRC等离子体靶的压缩和膨胀过程中逐渐增大。
固体套筒内爆 强磁场 α粒子 端部效应 imploding of solid liner compressed magnetic field alpha particles end effect 强激光与粒子束
2019, 31(12): 125002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
闪光X射线源是获得高凝聚态物质内部物理图像的重要手段，阳极杆箍缩二极管(RPD)作为其重要组成部分之一，直接影响闪光X射线源照相质量。研究RPD物理特性对二极管物理结构优化设计及实验调试具有重要意义。分析了RPD空间电荷限制、弱箍缩和磁绝缘阶段物理模型。基于PIC模拟技术，编写了计算程序，研究了RPD不同阶段的电子电流、离子电流及电子束箍缩物理特性。通过理论分析，获得了特定几何结构RPD物理模型修正系数及各个阶段离子电流与电子电流比，验证了粒子模拟代码的有效性。模拟结果表明：空间电荷限制阶段，粒子模拟结果与双极性流计算结果一致；在弱箍缩和磁绝缘阶段，粒子模拟得到的总电流与磁绝缘模型计算结果一致，且与文献给出的经验拟合表达式计算结果一致；磁绝缘阶段离子电流与电子电流之比与电压和二极管几何结构相关，给出了离子电子电流比增大系数η与电压和阴阳极半径比的关系，该系数受电子、离子在不同结构二极管渡越时间的影响，随电压和阴阳极半径比增加而逼近恒定值。
阳极杆箍缩二极管 闪光X射线源 粒子模拟 电子束 箍缩特性 rod-pinch diode flash X-ray radiography source particle-in-cell electron beam pinching characteristics 强激光与粒子束
2018, 30(8): 085003
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 脉冲功率科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621999
主要探讨了夹断开关对“荧光-1”实验装置输出电流特性的影响，利用Pspice软件对其在装置中起到的作用进行功能建模并分析其参数影响，同时开展初步调试实验并分析多组夹断开关导通性能及其同步性对负载电流的影响。仿真与实验结果表明：夹断开关可有效改善负载电流脉宽，可使脉宽从原有3 μs展宽至100 μs，其导通电阻与电感参数均能明显影响电流幅值与脉宽。由实验波形结合仿真可知，夹断开关实际导通电阻约4 mΩ,两支路耦合电感分别约为60，125 nH，调试结果验证了夹断开关功能建模的正确性及其对脉宽展宽的有效性。
分时放电 反场构形 夹断开关 磁化靶聚变 program-discharged field reversed configuration crowbar switch magnetized target fusion 强激光与粒子束
2018, 30(5): 055001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
固体套筒内爆是采用实验方法研究高能量密度状态下的材料力学性能的重要加载手段之一，国内已经建立起若干开展电磁内爆研究的驱动器。从电流脉冲前沿对固体套筒内爆性能影响的角度进行分析，为如何选择现有的实验装置开展固体套筒内爆实验研究提供依据。采用不可压缩零维模型进行计算，获得了套筒内爆速度受套筒尺寸、电流幅值以及电流脉冲前沿的影响情况。计算结果表明，开展固体套筒内爆的实验研究应选择电流脉冲前沿大于2 μs的装置，这也为未来设计驱动能力更强的固体套筒内爆实验装置奠定了基础。
固体套筒 内爆 脉冲功率技术 solid liner implosion pulsed power technology 强激光与粒子束
2017, 29(10): 105002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
“荧光-1”是一套分时放电的大电流脉冲功率实验装置,主要用于反场构形预加热磁化等离子体靶(FRC)形成的物理过程、高温高密度磁化等离子体约束特性等研究,未来可作为磁化靶聚变研究的等离子体注入器。主要介绍该实验装置的构成及其调试实验结果,并简要描述在该装置上开展的FRC等离子体靶初步物理实验进展。调试实验结果表明,“荧光-1”实验装置初始磁场、磁镜、气体电离、θ箍缩分系统的放电电流/磁场或感应电场可分别达到110 kA/0.3 T,10 kA/1.2 T,400 kA/0.25 kV/cm,1.7 MA/3.4 T。初步物理实验获得的FRC等离子体靶参数为: 靶分界面半径约4 cm、等离子体密度3.5×1016 cm-3、等离子体温度约200 eV、靶寿命约3 μs,同时清晰地观察到了FRC靶形成物理过程。分幅相机获取图像与二维磁流体程序计算图像基本吻合,验证了该装置的物理设计思路,也展示了该装置具备的物理实验能力。
脉冲功率 反场构形 磁化等离子体 磁化靶聚变 pulsed power field reversed configuration magnetized plasma magnetized target fusion 强激光与粒子束
2017, 29(9): 095001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳, 621900
电磁驱动柱形固体套筒内爆加载技术是高能量密度物理实验研究的重要加载方式。由于固体金属具有一定的结合强度,需外加载荷达到特定阈值才会发生塑性流动,且在内爆过程中塑性做功会耗散部分电磁力做功而变成金属材料的内能,进而对固体套筒的内爆过程产生影响。通过弹塑性力学平面轴对称问题的解,给出了套筒发生塑性流动时外加电流(即屈服电流)与套筒参数的关系。利用考虑材料强度的零维不可压缩模型对铝套筒的内爆过程进行模拟,并分别与简单零维模型和实验数据进行对比,结果发现当电流峰值远大于(20倍于)屈服电流时,金属材料强度的影响甚微; 而当峰值电流只数倍于屈服电流时,金属材料强度的影响便不能忽略。
固体套筒 零维模型 材料强度 流动应力 负载设计 solid liner zero dimension model material strength flow stress load design 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045017
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
准等熵压缩实验技术已用来研究材料在高压下的状态方程。基于聚龙一号装置平台, 实现对样品的准等熵压缩和超高速飞片发射, 进行了一系列实验来加深对负载构型的理解。通过对负载结构的设计, 研究了构设电极尺寸与电极间隙对磁应力的大小与分布的影响。基于模拟和实验结果, 带状线负载结构可以很好地提高磁压和提升装置的运行水平, 其电极表面磁压分布也具有良好的均匀性和平面性。目前为止, 已经可以用带状线负载在聚龙一号装置上获得峰值压力高达约100 GPa的准等熵压缩, 并获得速度超过10 km/s的超高速飞片。
准等熵 超高速飞片 负载结构 磁压 isentropic compression hyper-velocity load configuration magnetic pressure 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015015
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 西安科技大学 计算机科学与技术学院, 西安 710054
3 国网冀北电力有限公司技能培训中心, 河北 保定 071051
针对LED显示屏播放运动画面时的动态假轮廓问题, 提出了集中式门控脉宽调制法.该方法在原有门控脉宽调制技术的基础上, 将PWM周期中的小数场固定于周期的中间, 然后计算整数权重位对应的子场数并将其紧邻小数场实现.分析和实验表明, 集中式脉宽调制法具有与线性PWM相似的点亮时间函数, 能够将任意两灰度级间DFC指标的均值从GPWM方式下的0.6降到0.2以下.在有效消除DFC的同时又保持了GPWM的高刷新频率与高灰度级, 从而明显改善图像的显示质量.同时算法实现简单, 不需要额外的硬件支持.
发光二极管 显示屏 脉宽调制 占空比 图像显示 运动伪像 动态假轮廓 Light Emitting Diodes(LED) Display device Pulse width modulation Duty cycle Image display Motion artifact Dynamic false contour
1 中国科学技术大学 近代力学系， 合肥 230027
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所， 脉冲功率科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621999
以“阳”加速器和PTS装置为驱动源，开了展单晶氟化锂(LiF，通光方向[100])窗口材料在准等熵压缩下的光学特性实验研究。应用全光纤激光多普勒探针系统(DPS，激光波长1550 nm)同时测量了Ly12铝材料电极加窗和未加窗的后界面速度历史，结合窗口材料修正方法获取了单晶氟化锂窗口材料在实验条件下折射率随密度的变化和界面粒子速度修正因子。每次实验可获取窗口材料样品的连续加载历史数据，进而处理得到LiF窗口材料在近50 GPa准等熵压力范围内的修正因子。结合拟合的线性关系，进一步处理获得了在实验过程中折射率随密度的变化。将这些实验结果与D.E. Fratanduono, Y. Ma, B.J. Jensen的对应数据比较，其中与光子多普勒测速系统 (PDV, 1550 nm)测量结果基本相符，不确定度与多次冲击实验得到的结果相当。
磁驱动准等熵 多普勒探针系统 单晶氟化锂 折射率变化 高压特性 magnetically driven quasi-isentropic compression Doppler pins system single-crystal LiF refractive index change characteristic under high pressure 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045030
