强光一号兆安电流钨丝X箍缩实验研究.pdfVIP

物 理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．3(2014) 035205 强光一号兆安电流钨丝X箍缩实验研究冰 吴坚1)2)t 王亮平2) 李沫2) 吴刚2) 邱孟通2) 杨海亮2) 李兴文 ) 邱爱慈 )2) 1)(电力设备与电气绝缘国家重点实验室，西安 710049) 2)(强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024) (2013年5月30日收到；2013年l0月14目收到修改稿) 为了获得更高亮度的x射线点源，在 “强光一号”装置上开展钨丝x箍缩实验研究．基于能量平衡方 程，估算了1MA电流热斑等离子体平衡半径为1—10 m．实验 中，测试钨丝直径为25～100 m，丝根数 为2—48，负载线质量为0．18—6．9mg／cm；负载电流峰值为1—1．4MA，10％--90％前沿为60—70ns．“强光 一 号”装置上匹配的x箍缩负载为30或32根25 m钨丝x箍缩，这种负载一定概率产生单个脉冲x射线辐 射，辐射时刻位于电流峰值附近，典型参数为keVX射线脉宽1ns，辐射功率35GW，产额40J，热斑尺寸 30pm．然而，兆安电流x箍缩通常产生多个热斑及多个脉冲X射线辐射．keV能段首个脉冲x射线辐射 时刻与负载线质量正相关，并受到负载丝直径的影响．多个X射线脉冲可能由二次箍缩和局部箍缩产生，多 个热斑可能由交叉点处微Z箍缩的长波长扰动和短波长扰动引起．与百干安电流x箍缩相比，兆安电流X箍 缩热斑亮度更高，但X射线辐射脉冲的单一稳定性还有待于进一步改善． 关键词：X箍缩，热斑，兆安电流 PACS：52．59．Qy，52．80． DOh10．7498／aps．63．035205 (≤10pm)的特性，且能量转化效率高，是一种有 1 引 言 效的脉冲x射线点源，非常适合于对高密度、快演 化的物理过程进行X射线照相 3[，41．国内，中国工 X箍缩 (X—pinch)是从丝阵Z箍缩演变而来的 程物理研究院 “阳”加速器X箍缩 f520kA)5【I6]、清 一 种产生脉冲X射线的构型，两根或多根金属细丝 华大学PPG一1装置f 400kA)[】也先后开展了百 交叉相交于一点成 “X”形，安装于脉冲大 电流装置 千安电流下X箍缩实验研究． fdI／dt1kA／ns)的阴阳极之间 【，．在交叉点 虽然百干安 电流下X箍缩表现出优异的点源 处，电流汇聚，引起该区域等离子体快速演化．在 特征，但是其keVX射线辐射总产额为0．01—0．1 不稳定性和辐射坍塌等机理的共同作用下，交叉点 J 引【 ， 与美 国圣地亚 国家实验室ZR装置 f26MA， 处等离子体可形成一个或数个极小尺寸的脉冲X 100ns)上 的Z—Beamlet激光X射线源0．1～1J的 射线辐射区域，这些区域称为热斑或焦斑．在百千 单能x射线辐射输出还有一定的差距．然而，Z— 安电流下，X箍缩表现出优异的热斑等离子体参数． Beamlet从激光能到单能X射线的能量转换效率为 基于美国康奈尔大学XP装置，在 260kA电流 10_。，电能到X射线能的转换效率只有一10_。， 下，x箍缩热斑直径为 1．2士0．5pm、辐射脉宽一10 且装置规模庞大、造价高、技术复杂 [9】．依据z箍 ps，电子温度一 1keV (Ti，Mo)、离子密度 102 缩负载的电流一产额定标关系，能否在更大 电流下 cm_。，keVX射线辐射产额为10—100mJ．X