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中国电机工程学报 2024年第17期44卷 7007-7023,I0022页

作者：邱爱慈吴坚孙凤举李兴文姜志远王威王振宇电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室(西北核技术研究所) 陕西省西安市710024

Z箍缩在惯性约束聚变、强脉冲辐射效应等前沿科技和国家安全领域发挥着重要作用。该文综述了Z箍缩等离子体动力学行为及其直接驱动型脉冲源关键技术方面的研究进展。首先,总结Z箍缩等离子体的实验诊断技术的发展,特别是激光汤姆逊散射... 详细信息

Z箍缩在惯性约束聚变、强脉冲辐射效应等前沿科技和国家安全领域发挥着重要作用。该文综述了Z箍缩等离子体动力学行为及其直接驱动型脉冲源关键技术方面的研究进展。首先,总结Z箍缩等离子体的实验诊断技术的发展,特别是激光汤姆逊散射流场诊断方法以及基于磁旋光效应的磁场诊断方法;其次,分析Z箍缩消融、内爆等过程中磁场演化图像及其作用机理的研究进展;再次,面向提升内爆品质的需求,总结预脉冲电流调控质量分布、外施轴向磁场调控等对丝阵Z箍缩内爆动力学行为的影响。同时,面向功率百太瓦级的大型Z箍缩装置建设,概述直接驱动型脉冲源新技术路线中的快直线型变压器支路技术、触发技术以及单路脉冲源的主要进展。最后,总结并提出下一步需要重点攻克的研究方向,主要包括长内爆时间下等离子体不稳定性抑制方法、大型直接驱动型脉冲源电磁能高效传输汇聚方法以及可靠运行技术等。

关键词： Z箍缩等离子体诊断不稳定性抑制脉冲功率技术快直线型变压器

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一种改进型双L遮断式激光光幕靶

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现代应用物理 2024年第3期15卷 50-57页

作者：姜万春杨军张德志刘文祥李进张敏赵天青强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西北核技术研究所西安710024

针对现有光幕靶重量大、抗干扰能力弱、测量面积无法调整等问题,设计了1种改进型双L遮断式激光光幕靶,可同时测量垂直入射弹丸的速度与坐标。光幕靶电路板采用模块化方法设计,可根据用户需求灵活地拼接为0.5 m×0.5 m倍数的幕面。... 详细信息

针对现有光幕靶重量大、抗干扰能力弱、测量面积无法调整等问题,设计了1种改进型双L遮断式激光光幕靶,可同时测量垂直入射弹丸的速度与坐标。光幕靶电路板采用模块化方法设计,可根据用户需求灵活地拼接为0.5 m×0.5 m倍数的幕面。光幕靶电路板集成了定制的抗光干扰芯片,可动态调整电路的放大倍数,避免光电二极管进入饱和状态,使光幕靶具有较强的抗光干扰能力。为检验光幕靶的实际性能,开展了强光干扰、坐标、手枪、步枪4类型实验,实验结果表明,光幕靶速度测量精度为5%、坐标测量精度为5 mm。

关键词：双L式光幕坐标速度模块化抗光干扰

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脉冲射线源三维中子成像重建算法研究

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光子学报 2022年第3期51卷 76-87页

作者：盛亮张艳红高建鹏李阳段宝军黑东炜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 清华大学工程物理系北京100084

借鉴计算机层析成像方法,通过多角度成像的方式得到氘氚燃烧区三维分布信息。介绍了球谐函数分解、最大期望代数迭代两种具有代表性的极少角度三维图像重建算法,并提出将球谐函数分解重建结果作为最大期望代数迭代初始值的重建约束方法... 详细信息

借鉴计算机层析成像方法,通过多角度成像的方式得到氘氚燃烧区三维分布信息。介绍了球谐函数分解、最大期望代数迭代两种具有代表性的极少角度三维图像重建算法,并提出将球谐函数分解重建结果作为最大期望代数迭代初始值的重建约束方法。该方法利用了激光、Z箍缩聚变靶具有一定球对称性的物理先验,既改善了球谐函数在极少角度投影重建表示能力不足、残影较大的缺点,又利用了最大期望算法局部最优的特点,可以将重建结果限制在物理似然域中,从而在一定程度上克服了极少角度投影三维重建解空间过大的问题。利用峰值信噪比、均方根误差、KL偏差等三种指标对重建结果进行了量化评价,结果表明球谐函数初值约束的最大期望代数迭代算法效果最好。

关键词：三维图像重建球谐函数分解最大期望迭代算法快中子成像惯性约束聚变

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基于G-TF/SF方法的分层地表电磁环境研究

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现代应用物理 2024年第1期15卷 148-157页

作者：杨超谢海燕翟鑫洋陈再高任泽平梁闪闪强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西北核技术研究所西安710024

本文将基于广义总场散射场(generalized total-field/scattered-field,G-TF/SF)方法的时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)方法用于分层地表的电磁环境计算中,四周采用卷积完全匹配层(convolutional perfectly matched layer,CPML)吸收边界条件。G-TF/SF方法可有效削减由地面四周截断产生的边缘效应,提高分层地表电磁环境计算精度且G-TF/SF边界只需要加载入射场,无需计算反射场与透射场。G-TF/SF方法将部分边界埋在完全匹配层(perfectly matched layer,PML)区域中,对埋在PML层中G-TF/SF边界的入射波乘以相应的系数,保证将合适的入射波等效到主网格区域进行计算。本文用G-TF/SF方法模拟计算了水平单层地表及不同分层地表情形下的电磁环境,并将水平单层地表结果与用解析法计算的结果进行对比;将不同分层情形与采用有限积分技术得到的结果对比,验证了G-TF/SF方法计算结果的正确性。

关键词：时域有限差分广义总场散射场分层地表电磁环境数值模拟

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西北核技术研究所强脉冲辐射模拟装置近年发展综述

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现代应用物理 2024年第3期15卷 1-13页

作者：邱孟通呼义翔吴伟尹佳辉魏浩孙凤举杨海亮孙江来定国罗维熙王亮平李沫杨实张天洋姜晓峰张鹏飞王志国孙剑锋降宏瑜黄涛丛培天陈伟邱爱慈西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西安710024

西北核技术研究所是我国强脉冲辐射环境建设的主体单位,成立至今自主成功研制了一系列大型辐射模拟装置,形成了具有我国自主特色的辐射环境模拟体系和技术体系。近10年来,随着应用需求的持续拓展,西北核技术研究所在辐射模拟装置及其技... 详细信息

西北核技术研究所是我国强脉冲辐射环境建设的主体单位,成立至今自主成功研制了一系列大型辐射模拟装置,形成了具有我国自主特色的辐射环境模拟体系和技术体系。近10年来,随着应用需求的持续拓展,西北核技术研究所在辐射模拟装置及其技术方面取得了新突破。本文重点介绍了西北核技术研究所近年新建成的大型强脉冲辐射模拟装置,包括大面积脉冲γ射线试验装置“云光一号”、4 MV脉冲X射线闪光照相装置“剑光二号”及强脉冲X射线试验装置等,分析了感应电压叠加、快脉冲直线变压器、多型射线负载等方面取得的最新技术进展,提出了未来强脉冲辐射模拟装置建设及其关键技术发展的初步设想。

关键词：辐射模拟装置脉冲功率技术感应电压叠加脉冲直线变压器射线负载

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电磁脉冲电场测量技术研究综述

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现代应用物理 2024年第1期15卷 1-12页

作者：聂鑫石跃武刘逸飞郭景海苗建国马良王伟吴伟强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西北核技术研究所西安710024

宽频带大动态范围的脉冲电场测量是电磁脉冲效应、防护以及电磁兼容等相关领域的一项共性基础技术,在过去50年以来受到研究人员的广泛关注,并发展出不同手段的测量技术。无源微分(D-dot)测量传感器带宽相对较高,但尺寸较大、集成度低;... 详细信息

宽频带大动态范围的脉冲电场测量是电磁脉冲效应、防护以及电磁兼容等相关领域的一项共性基础技术,在过去50年以来受到研究人员的广泛关注,并发展出不同手段的测量技术。无源微分(D-dot)测量传感器带宽相对较高,但尺寸较大、集成度低;有源光纤测量系统最大测量带宽约为1 GHz,尺寸相对较小、集成度高、实用性强。集成光学传感器作为一种带宽宽、体积小的无源传感器,各国均有研究。本文主要回顾上述几种脉冲电场测量技术近期研究进展,并结合发展现状分析脉冲电场测量技术存在的挑战和未来可能的研究方向,为相关领域研究人员提供参考。

关键词：电磁脉冲环境脉冲电场电场传感器测量技术

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应用于条纹相机的高压斜坡信号电路研究

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强激光与粒子束 2025年第1期37卷 14-18页

作者：时明月郭明安严明刘璐周二瑞李刚杨少华王晶辛纪潼彭博栋赵吉祯袁媛郭泉宋岩强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西北核技术研究所西安710024

为了实现单次扫描条纹相机扫描控制模块中斜坡信号的高电压阈值、高线性斜坡、电路简单且易调试的目标,提出了利用开关放电产生大电流高压脉冲和恒流充电斜坡线性好的优点,设计出一款单次扫描线性高压斜坡信号产生电路,该电路可通过调... 详细信息

为了实现单次扫描条纹相机扫描控制模块中斜坡信号的高电压阈值、高线性斜坡、电路简单且易调试的目标,提出了利用开关放电产生大电流高压脉冲和恒流充电斜坡线性好的优点,设计出一款单次扫描线性高压斜坡信号产生电路,该电路可通过调节电阻的大小,实现线性斜坡信号斜率和线性率的调节和优化。实验表明,该电路所产生的线性高压斜坡信号可提供幅值高达1700 V的电压,产生的斜坡非线性精度小于3%,扫描时间可实现200 ns至50μs可调。与传统高压斜坡信号电路相比,电路结构简单,调试方便,斜坡时间可实现纳秒到微秒的无级调整,这可有效提高条纹相机扫描时间精度,有效减小电路串扰等问题。

关键词：条纹相机单次扫描电路斜坡信号线性好电压高

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预电离间隙击穿特性及其对中储开关击穿稳定性的影响

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现代应用物理 2024年第3期15卷 68-74页

作者：陈志强王天驰王艺郭帆贾伟谢霖燊吴伟陈伟强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西北核技术研究所西安710024

紫外预电离中储开关是大型强电磁脉冲模拟装置的关键器件,中储开关预电离间隙击穿特性是影响开关性能的一个重要因素。在N_(2)气压为0.1~0.7 MPa的工作环境中,开展了预电离间隙的击穿特性及其对中储开关击穿稳定性影响的实验研究。预电... 详细信息

紫外预电离中储开关是大型强电磁脉冲模拟装置的关键器件,中储开关预电离间隙击穿特性是影响开关性能的一个重要因素。在N_(2)气压为0.1~0.7 MPa的工作环境中,开展了预电离间隙的击穿特性及其对中储开关击穿稳定性影响的实验研究。预电离间隙的击穿特性实验结果表明,随着气压的增加,预电离间隙击穿电压呈现出不同的变化趋势:间隙距离较短时,击穿发生在预电离间隙钨针和铜电极之间的气体介质中,击穿电压呈现出渐进饱和的趋势;间隙距离较长时,低气压下的击穿发生在预电离间隙中,高气压条件下击穿发生在预电离电极的陶瓷套管表面气体介质中,此时击穿电压几乎不随气压发生变化。在电磁脉冲模拟装置中开展了预电离间隙击穿特性对紫外预电离中储开关击穿特性影响的实验,结果表明,当中储开关内部气压很高时,开关击穿分散性大于低气压区域。该结果可能与预电离间隙在高气压区域时击穿发生在陶瓷套管上有关,该现象导致预电离间隙击穿过早,使得预电离间隙击穿时刻与主间隙波形波峰时刻之间的时间差大于主间隙击穿的形成时延,从而增大了主间隙击穿电压的分散性。

关键词：电磁脉冲模拟装置紫外预电离开关击穿形成时延饱和现象

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激光瑞利散射法用于喷气负载气流场分布探测

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强激光与粒子束 2025年第4期37卷 166-172页

作者：王亮平李沫王晟张振荣强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西北核技术研究所西安710024

喷气负载是Z箍缩研究广泛采用的一种负载构型。在喷气负载中,准确诊断在施加电流之前气流场初始分布,对于控制内爆动力学不稳定性、提高X射线辐射输出具有重要意义。开展利用平面紫外激光瑞利散射法对喷气负载气流场分布进行诊断的可行... 详细信息

喷气负载是Z箍缩研究广泛采用的一种负载构型。在喷气负载中,准确诊断在施加电流之前气流场初始分布,对于控制内爆动力学不稳定性、提高X射线辐射输出具有重要意义。开展利用平面紫外激光瑞利散射法对喷气负载气流场分布进行诊断的可行性实验,获得了Z箍缩喷气负载气流壳层随时间演化的图像信息,可以得出,喷气负载在靠近喷嘴端面1 cm区域内形成低密度空心区,同时径向呈现喇叭形外扩,与弹道气流解析模型计算结果较为吻合。实验中利用平面瑞利散射所获得的气体密度要高于模拟得到的密度3~4个量级,主要原因在于喷嘴气流场在低压及低温条件下形成了团簇结构,大大增强了光的瑞利散射效应。尽管如此,利用激光瑞利散射法仍可获得细节清晰的气流场相对密度分布。

关键词： Z箍缩喷气负载瑞利散射气体密度分布

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云光二号加速器全系统准直测量与调节

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强激光与粒子束 2025年第4期37卷 51-56页

作者：何德雨呼义翔杨实周亚伟钟爱旭董敏尹佳辉罗维熙曾江涛丛培天西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室西安710024

云光二号加速器采用感应电压叠加技术路线,全系统包含12台Marx发生器、24条水线、12级感应腔和1条长磁绝缘传输线,由于装置规模大、级数多、结构复杂,为保证整体装配精度,尤其是感应腔和磁绝缘传输线的同轴度,对准直测量技术提出了很高... 详细信息

云光二号加速器采用感应电压叠加技术路线,全系统包含12台Marx发生器、24条水线、12级感应腔和1条长磁绝缘传输线,由于装置规模大、级数多、结构复杂,为保证整体装配精度,尤其是感应腔和磁绝缘传输线的同轴度,对准直测量技术提出了很高的要求。针对国外同类装置测量系统复杂、过程繁琐的技术缺陷,提出了以激光跟踪仪为核心测量手段的全系统准直测量技术方案,分别完成了发生器输出法兰、感应腔导轨、磁绝缘传输线及其导轨的准直测量和调节,尤其是设计了能够实现双向内孔定心的靶标座测量机构,高精度、高效率实现了12级感应腔同轴串联的准直测量调节,为更大规模装置建设奠定了良好的技术基础。

关键词：脉冲功率云光二号加速器准直测量激光跟踪仪感应腔磁绝缘传输线

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