基于ICF电磁脉冲辐射测量方法及屏蔽设计研究

摘要

近年来，为探索受控热核新能源，解决日益严峻的能源问题，惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion, ICF）成为当代物理学里十分活跃的前沿研究方向之一。并且，由于其实现过程中的高能量密度状态满足核武器条件，使得该领域在军事方面也具有重要应用。为成功实现惯性约束聚变，需要采用纳秒乃至皮秒脉冲激光与靶材进行作用。但是激光与靶耦合过程中激发的电磁脉冲不仅影响实验数据采集的准确性，严重时将导致精密诊断设备的损坏。迫切需要针对激光打靶环境中的电磁脉冲信号开展诊断与屏蔽设计工作。
　　本文以基于ICF电磁脉冲辐射测量方法及屏蔽设计为研究课题，采用自行研制的多种型号脉冲天线，包括磁场天线：B-dot环天线、筒天线；电场天线：盘锥天线、平板偶极天线、超频段微带天线，系统测量神光Ⅱ激光装置中激光与靶相互耦合作用激发的电磁脉冲信号。神光Ⅱ装置靶室内外电磁脉冲初始电压峰值分别为1350 V和4 V。基于神光Ⅱ装置诊断结果，分析靶型对电磁辐射信号的影响，得出靶的对称结构有利于减小电磁辐射。实验结果显示靶室内外的回波振荡一定程度上增大了电磁脉冲幅值，并延长信号的持续时长。在百焦耳激光装置上设计进行系列激光诱导激发电磁脉冲信号机理研究性实验，得出靶杆电流的偶极辐射是纳秒激光轰击靶材诱导激发电磁脉冲的机理之一，并且靶室内的回波振荡也是电磁脉冲的重要源项。采用角锥吸波材料作为主要原材料，进行电磁屏蔽设计工作，成功研制了电磁脉冲屏蔽罩及微波暗室。测试结果显示屏蔽罩及微波暗室具有良好电磁屏蔽性能。为减小测试环节中的系统误差，对信号采集过程中采用的同轴电缆进行系列标定测试，得出不同型号的电缆会对信号的传输造成不等的影响。随着电缆长度增加，电磁脉冲时域与频域信号幅值呈现明显衰减趋势。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2国内外研究历史与现状

1.3本论文的结构安排

第二章 电磁脉冲探测器设计与制作

2.1 电磁脉冲探测器

2.2 电磁脉冲综合诊断系统设计

2.3 电磁脉冲数据处理方法

2.4 本章小结

第三章 电磁脉冲测量及结果分析

3.1神光Ⅱ电磁脉冲诊断

3.2纳秒激光作用靶辐照电磁脉冲机理研究

3. 3 靶室内回波振荡

3.4 本章小结

第四章 电磁屏蔽设计

4.1 吸波材料屏蔽效能

4.2 神光Ⅱ装置靶室外电磁屏蔽测试

4.3 基于百焦耳激光器的电磁脉冲屏蔽设计

4.4 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 本论文的创新点

5.3 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果