靜態(tài)真空對超聲噴流氣體團簇制備的研究

1、靜態(tài)真空對超聲噴流氣體團簇制備的實驗研究,實驗背景實驗方法實驗結(jié)果結(jié)論 報告人：王龍 導(dǎo)師：楊朝文 指導(dǎo)教師：韓紀(jì)鋒

2、 單位：四川大學(xué) 2014.8.4,實驗背景,激光聚變：主要是指激光照射DT靶丸引起的聚變反應(yīng),激光團簇聚變：激光照射團簇使之發(fā)生聚變反應(yīng),激光,團簇,中子,,2024/3/16,1999年，Ditmire等人用超短超強激光束照射大尺度氘團簇，結(jié)果發(fā)現(xiàn)團簇可吸收高達95%的激光能

3、量，引發(fā)氘氘聚變并觀測到聚變中子 氘團簇激光聚變原理圖,激光聚變實驗一般在真空靶室中開展，一方面真空環(huán)境對激光的損耗較小，另一方面真空環(huán)境是制備大尺度團簇的必要條件靜態(tài)真空度對團簇尺度的影響？,,桌面中子源,裝置緊湊，設(shè)備簡單，潛力巨大,成

4、本低，無放射性,,,實驗方法,靶室真空由分子泵/機械泵提供，放氣閥對靶室靜態(tài)真空度進行控制，真空規(guī)管監(jiān)測靶室靜態(tài)真空度，光敏探頭監(jiān)測光的強度，對團簇瑞利散射信號強度進行歸一化處理，可消除激光功率變化引起的瑞利散射信號強度的變化

5、 實驗診斷系統(tǒng),2024/3/16,團簇的測量基于瑞利散射原理，從噴嘴噴出的氣體形成的團簇與垂直噴氣方向進入的準(zhǔn)直激光束發(fā)生瑞利散射，靶室正上方的光電倍增管(PMT)收集90°散射角處的光信號，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)后端電子學(xué)線路輸入到示波器及計算機中處理,實驗結(jié)果,1.噴嘴出口附近實驗結(jié)果 噴氣時間20ms，每次噴氣可得到約90個有效信號，每次噴氣

6、的所有有效信號的平均值作為瑞利散射信號幅度，方差作為誤差,2024/3/16,軸向距離2mm處不同背壓下瑞利散信號與靜態(tài)真空度關(guān)系 在同一背壓下，靜態(tài)真空度改變8個數(shù)量級的情況下，瑞利散射信號的幅度在誤差范圍內(nèi)變化小于20%，即靜態(tài)真空對于團簇的產(chǎn)生幾乎沒有影響,軸向距離2mm擬合冪指數(shù)與靜態(tài)真空度關(guān)系理論S∝P03-3.5 實驗得到的冪指數(shù)與理論值3-3.5相符合，冪指數(shù)隨靜態(tài)真空度變化很小，即

7、靜態(tài)真空度對瑞利散射信號幾乎沒有影響,上述結(jié)果表明，軸向距離2mm處團簇的產(chǎn)生同靜態(tài)真空無必然聯(lián)系，即團簇的制備同靜態(tài)真空度無關(guān)。由于激光團簇打靶位置一般選擇在距離噴嘴出口2mm處，因此，在制作基于激光聚變原理的桌面中子源時，可據(jù)此簡化真空裝置以降低運行和維護成本。,2.不同軸向距離時靜態(tài)真空對團簇尺度的影響 實驗研究了在軸向距離20mm、200mm處的瑞利散射信號隨靜態(tài)真空度的變化背壓為4MPa

8、時不同噴嘴距離下瑞利散射信號與靜態(tài)真空度關(guān)系,在軸向距離20mm和200mm處，瑞利散射信號幅度有逐漸下降趨勢，原因是先噴出的氣體無法及時離開，導(dǎo)致局部分子數(shù)目急劇增加，造成后續(xù)的團簇碰撞加劇進而破碎。由于噴出的氣體數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜態(tài)真空環(huán)境中的空氣分子數(shù)量，因此靜態(tài)真空對團簇形成無明顯的影響。,2024/3/16,結(jié)論,實驗研究了靜態(tài)真空對超聲噴流團簇制備的影響，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)真空同團簇的制備幾乎無關(guān)。這對建造基于激光聚變原理的桌面中子源具有