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
介绍了一种用于软X射线辐射能量测量的电阻式薄膜量热计。利用电流的欧姆热效应对薄膜量热计的灵敏度进行了标定。在有基底薄膜的标定过程中, 采用一维热扩散模型, 考虑了金属薄膜向基底的传导热损失。利用电阻式薄膜量热计对聚龙一号装置钨丝阵Z箍缩产生的软X射线进行了测量, 并与平响应X射线二极管(XRD)探测器的测量结果进行了比较。实验结果表明, 电阻式薄膜量热计测量的软X射线辐射能量和辐射功率与平响应XRD探测器结果在测量不确定度范围内合理地一致。
软X射线 薄膜量热计 Z箍缩 等离子体 X射线诊断 soft X-ray bolometer Z pinch plasmas X-ray diagnostics 强激光与粒子束
2016, 28(7): 075007
强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
薄膜量热计和闪烁探测系统是国内常用于Z箍缩辐射总能量测量的两种诊断手段。 两种方法基于完全不同的诊断原理, 通过对比其诊断结果可以提高Z箍缩X射线总能量测量的精度, 加深对Z箍缩的理解。 采用上述两种诊断装置对“强光一号”加速器Z箍缩实验中多种材料和构型的负载辐射总能量进行了测量。 结果表明, 对于Al丝阵负载, 无论是单排还是双排平面丝阵, 随着负载参数的变化, 两种手段总能量测量结果均发生改变且呈正比, 二者符合较好; 但对于镀膜W丝阵两种方法的诊断结果差异较为明显, 随着丝间距的增大, 量热计测量结果明显减小, 但闪烁探测系统的测量结果却变化较小, 二者不再呈比例关系。 通过模拟计算对产生上述现象的原因进行了分析, 可以得出如下结论: (1)闪烁探测系统对低能光子响应较高, 且响应能谱范围较量热计宽, 因此所有的总能量测量结果比量热计测量结果略大; (2)Al丝阵等离子体辐射能谱分布范围较宽, 主要辐射能段处于两种测量手段响应都比较平坦的区间内, 因此两种手段测量结果符合较好; (3)W丝阵辐射主要集中在1 keV以下的软X射线能段, 处于镍薄膜全吸收范围内, 因此量热计测量结果应该是比较准确的; (4)对于闪烁探测系统测量结果对镀膜W丝阵负载参数不敏感的现象, 一种可能的解释是: 随着W丝阵丝间距增大, 等离子体滞止时刻的温度减低, 导致能谱软化, 但辐射谱型向闪烁体灵敏度较高的方向移动。 因此虽然总能量降低了, 但闪烁探测系统的测量结果变化却不大; (5)辐射中电子的影响同样不可忽视。
薄膜量热计 闪烁探测系统 总能量测量 Z箍缩 等离子体 Resistive bolometer Scintillant detection system X-ray yield measurement Z-pinch plasma
薄膜量热计是进行Z箍缩辐射总能量测量的主要手段之一，准确可信的总能量参数对Z箍缩研究具有重要意义。对薄膜量热计装置进行技术改进，采用脉冲恒流源代替脉冲恒压源驱动镍薄膜量热计，撤除了回路中的串接电阻，可直接测量薄膜探测器的电阻变化，从而有效提高了辐射总能量测量的精度，拓宽了该设备的适用范围，使其可对目前“强光一号”加速器Z箍缩实验中所有典型负载进行测量。改进后平面型铝丝阵负载实验中总能量测量的相对不确定度由49.0%降低为19.6%。与闪烁探测系统功率测量结果积分值进行了对比，二者比值在0.87~1.04之间。
薄膜量热计 总能量测量 Z箍缩 等离子体 铝丝阵 resistive bolometer X-ray yield measurement Z-pinch plasma Al wire array
成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
基于激光量热平台，对ISO 11551涉及的3种弱吸收数据处理方法——指数法、脉冲法和梯度法进行了不确定度分析。从回归分析的角度对拟合参数γ和A等进行了不确定度评估，采用Matlab软件进行不确定度的计算。采用评定法对质量、功率等测量参数进行不确定度评估。随机选取样本进行多次测量，验证了本文不确定度评估的有效性。分析和实验表明，拟合偏差是弱吸收测量不确定度的主要来源。指数法的相对不确定度约为0.0129，脉冲法的相对不确定度约为0.0029，是最优的数据处理方法，梯度法采用的样本点过于单一，相对不确定度约为0.0961。提高量热计精度的可行途径是改进数据处理方法和提高激光功率测量精度。
量热计 弱吸收 不确定度 最小二乘 calorimetry weak absorption uncertainty least square approximation
采用数值实验的方法对石墨量热计测量电子能谱的过程进行了模拟,并对解谱方法进行了研究。使用MCNP软件建立了实验模型,根据不同能量入射电子能量沉积分布情况确立了入射电子能量-沉积能量的传递函数,研究确定合适的函数求解方法,并采用添加人为扰动的方式对该函数求解方法的可靠性进行分析,最终得到了有效的解谱方法。
石墨量热计 相对论电子能谱 数值模拟 电子参数诊断 病态方程 graphite calorimeter relativistic electron energy spectrum numerical simulation electron parameter diagnosis ill-conditioned equation
对绝对量热式高能激光能量计测温电阻丝的温度特性进行了研究.以锥形吸收腔高能激光能量计为实验模型,分别对处于自由状态下以及缠绕于能量计吸收腔表面后的测温电阻丝的温度电阻特性进行了实验分析.结果表明,两种状态下测温电阻丝的电阻随温度变化规律并不相同.用最小二乘法对测温电阻丝的电阻与温度实验数据进行数据处理并建立补偿模型,从而对缠绕于吸收腔表面后的测温电阻丝的电阻温度关系标定,经修正后能量计的测温电阻和Pt100电阻的偏差小于0.01 Ω,温度偏差小于0.02℃,从而提高了能量计测温准确度.
连续波高能激光 绝对量热计 温度特性
1 四川大学物理科学与技术学院,辐射物理与技术教育部重点实验室,四川,成都,610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
由于X光量热计具有体型吸收、线性响应及抗电磁干扰能力强等优点,可用于对激光等离子体辐射的X光总量测量.介绍了X光量热计的原理和结构,量热计主要由吸收体、热电堆、恒温体和外壳4个部分组成;量热计吸收体接收X光能量后,在瞬时内温度迅速上升,同时又通过热传导或辐射而损失能量.电加热法作为X光量热计的传统标定方法,标定结果不可靠.为此采用经过绝对标定的XRD阵列谱仪(SXS)对X光量热计在神光-Ⅱ装置上进行了在线绝对标定.结果表明:X光量热计性能稳定,其灵敏度为(84.1±3.4)μV/mJ,X光能量测量的相对合成标准不确定度约为31%,可用于X光定量测量.
X光量热计 灵敏度 XRD阵列谱仪 相对合成标准不确定度 标定 X-ray calorimeter Sensitivity X-ray diode array spectrometer Related combined standard uncertainty Calibration
研制了一种输出连续可调的脉冲恒压电源,该电源电压幅度为0～120V,脉宽为3～14μs,触发延迟时间为0～1μs.将其应用于等离子体辐射的软X射线总能量测量系统中,采用脉冲电源和差值法记录信号,通过分析发,实验中测到的电阻变化与电路中其它电阻无关,是X射线辐射导致镍薄膜电阻的变化引起的.测得的镍薄膜电阻的变化为4.47Ω,以此回推计算得Z-pinch等离子体源辐射的软X射线能量为63.3kJ.
脉冲电源 量热计 X射线 Z箍缩 Pulse power source Bolometer X-ray Z-pinch
简要分析了反映高能注量电子束品质的主要参数在诊断上的技术困难,重点介绍了高能注量电子束参数诊断的三种参数的测量方法,包括内过滤法对电子束瞬态有效入射角的测量、法拉第筒阵列对时间分辨的电子束流密度的测量和石墨量热计对电子束总能量的测量并校正.在闪光二号加速器二极管间隙电压为1.08MV和电流为484kA条件下,距阴极20.5cm处直接测量的总束能19.1kJ,经校正后为22kJ.测量还给出了不同时刻束截面上的径向和角向束流密度分布,而束斑中心处的能注量高于平均值约13%.在磁透镜比为3.5的条件下,电压峰值(1.2MV)时刻测得的电子平均入射角73°.实验和计算都表明,影响平均入射角的因素主要是电子能量、磁透镜比及靶位.
高能注量电子束测量 电子束入射角 量热计 束流密度 High fluence electron beam measurement Electron beam incident angle Calorimeter Beam density.
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,安徽 合肥,230026
2 西北核技术研究所,陕西西安,710024
3 西北核技术研究所,陕西西安,710024）
介绍一种采用脉冲恒压电源驱动的镍薄膜量热计,研制了测量系统和镍薄膜探测器,对探测器的电阻-温度特性进行了实验标定,该量热计已成功应用于测量"强光一号"加速器高功率Z箍缩等离子体软X射线总能量,分析了测量不确定度.
等离子体 Z箍缩 软X射线诊断 量热计 Plasma Z-pinch Soft X-ray diagnostic Bolometer
