《微結構絲陣負載Z箍縮實驗研究》是依託西北核技術研究院，由盛亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微結構絲陣負載Z箍縮實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：盛亮
- 依託單位：西北核技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在絲陣負載Z箍縮的研究過程中，發現單絲燒蝕存在準周期的軸向調製，燒蝕波長與材料有關，單絲上的這種燒蝕結構會導致在內爆過程中形成燕尾狀拖尾質量分布，使電流在較大的半徑區域內分布，從而使位於絲陣中心稠密的滯止電漿上的電流份額要比總電流小，這是近十年來在絲陣負載Z箍縮領域研究最多卻又至今尚未得到解決的核心問題。結合研究小組在強光一號裝置上所進行的圓柱和平面兩種構型的絲陣負載Z箍縮研究結果，本課題中通過在單絲上設計特殊的微構型，如鍍膜、周期性刻蝕、螺旋結構等，實現對金屬絲燒蝕過程以及後續內爆過程的有效調製，使絲陣負載Z箍縮內爆過程有序可控，探索相對於標準圓柱型絲陣由微結構引入的特殊能量轉換機制，以及利用微結構來增強輻射輸出、調整脈衝形狀的可能性，為我國更大電流下Z箍縮驅動ICF黑腔設計提供新的參考技術途徑。
結題摘要
該項目的主要物理目標為通過在金屬單絲鍍絕緣薄膜、設計人工周期性結構等技術手段對金屬絲的電爆炸過程進行調製，建立一種能夠有效影響Z箍縮電漿內爆動力學和輻射輸出的方法。課題組完成以下工作：(1) 在“強光一號”上建立了由雷射干涉成像、雷射陰影成像、條紋雷射陰影成像、可見光分幅成像等組成的綜合性脈衝電漿早期過程光學圖像診斷系統。(2) 在“強光一號”裝置上開展了表面絕緣鎢絲陣Z箍縮實驗，實驗結果表明相對於標準絲陣，表面絕緣絲陣X射線輻射被強烈延遲，並與絲陣寬度有較強的依賴關係；表面絕緣絲陣X射線輻射副脈衝幅值是標準絲陣兩倍，且存在較長的平台期；在快速內爆開始之前，兩者形成了類似的巨觀磁流體不穩定性結構。(3) 在“強光一號”裝置上進行的表面絕緣鋁平面絲陣Z箍縮實驗研究發現，表面絕緣對鋁平面絲陣的內爆動力學和輻射特性能夠產生顯著影響。表面絕緣鋁平面絲陣有明顯的多峰抑制作用；目前所比較的絲陣參數範圍內，儘管表面絕緣能夠增加金屬絲陣在阻性加熱階段的能量沉積，但對提高X射線產額作用不大； (4) 完成了表面絕緣鋁單絲納秒放電實驗研究，實驗結果表明表面絕緣能夠增加金屬絲中的阻性能量沉積，不同放電電壓下，鍍聚醯亞胺薄膜使能量沉積提升10%-30%；表面絕緣鋁絲氣化和電漿化更加充分，鋁絲膨脹速率分別超過普通鋁絲約20%。(5) 完成了不同絞合波長的雙絞鋁絲納秒放電實驗，利用雙絞結構實現鋁金屬絲的周期性調製，其納秒電爆炸實驗結果表明，特定絞合波長會對能量沉積、膨脹過程、光輻射產生顯著影響，當絞合波長為0.5 mm時，能量沉積為原子化焓的3.2倍，而絞合波長為0.37mm、0.75mm和1mm的雙絞鋁絲能量沉積變化不大，約為原子化焓的1.8倍；絞合波長為0.5 mm時膨脹速度達3.8 km/s，光輻射相對強度也最高，在膨脹過程中較好的保持了初始結構。 (6) 與陝西師範大學化學化工學院合作開展了鋁金屬絲表面鍍聚醯亞胺薄膜的工藝研究，形成了一套完成的鍍膜金屬絲製備工藝。 總而言之，在金屬絲表面塗覆絕緣層和製作微結構確實能夠對金屬絲或金屬絲陣電爆炸過程產生影響。在下一步的工作中，將最佳化負載參數，爭取在大裝置上驗證微結構對金屬絲陣輻射特性的影響。截止報告提交時，共發表與本課題研究內容相關論文9篇，SCI, EI檢索8篇，申報國家發明專利兩項。
