[发明专利]Z箍缩金属丝阵负载结构及金属丝早期融蚀现象分析方法

说明书

本发明涉及Z箍缩金属丝阵负载结构及金属丝早期融蚀现象分析方法，其中负载结构包括阳极、阴极及金属丝阵，所述阳极与阴极相对设置，所述金属丝阵位于阳极与阴极之间；所述金属丝阵包括至少两根金属丝，金属丝之间平行设置；Z箍缩金属丝阵负载结构还包括用于测量每根金属丝的罗氏线圈，金属丝位于罗氏线圈的中心，阳极正对阴极的一面开设有罗氏线圈安装槽，罗氏线圈安装于罗氏线圈安装槽内。本发明通过对丝阵Z箍缩过程中各金属丝早期电流的测量，解释金属丝早期融蚀演化的物理现象；而金属丝早期电流的监测可以帮助我们认识材料、电极结构等因素对丝阵早期演化的影响以及融蚀等离子体对电流分布的影响。

技术领域

本发明涉及一种Z箍缩金属丝阵负载结构及丝阵Z箍缩金属丝早期融蚀现象的分析方法。

背景技术

金属丝阵负载Z箍缩研究近十几年来取得了显著进展，Sandia实验室Z装置(100ns，20MA)上，采用双层丝阵负载(外层直径为7um的240根钨丝构成直径为2cm的丝阵列，内层用120根相同的钨丝构成直径为1cm的丝阵列)，获得了总能量2MJ，辐射功率290TW的软X辐射，能量转换率超过了15％。

虽然金属丝阵Z箍缩实验取得了较为瞩目的成果，但是由于内爆过程中各种不稳定性的影响，限制了内爆产额和效率的进一步提升。研究表明金属丝阵Z箍缩的演化起源于单丝电爆炸阶段形成的核冕结构；在融合和消融阶段中，等离子体在磁场和核冕结构的耦合作用下进一步发展，整个过程与负载和电流参数密切相关。因此，金属丝阵早期的能量馈入会直接影响到其后续的融蚀演化和内爆。

目前在混合丝阵Z箍缩中发现了不同单丝演化的差异性，但尚未有分析丝阵中各单丝行为的方法。

脉冲功率技术常用于测量电流的方法是罗可夫斯基线圈、微分环和分流器，其中罗氏线圈使用灵活方便，测量范围较宽，其原理示意图如图1所示，另外罗氏线圈可独立于被测系统单独标定，其灵敏度固定不变；微分环与罗氏线圈电路原理相同，区别是微分环为单匝线圈，而且它不能脱离被测系统单独标定，其灵敏度与安装位置和使用条件有关，需要严格控制。

中国工程物理研究院周林等采用微型磁探针(微分环)在“强光一号”装置上测量了钨丝阵融蚀阶段内部通过消融等离子体的电流，但是微型探针结构容易受到等离子体的影响，测量不确定度较大；

分流器原理简单，它是在被测电流回路中串联一个小电阻，通过记录其上的电压信号推知被测电流。西北核技术研究所王亮平采用电阻分流器在“强光一号”上测量了通过X丝负载的电流，测量可信度较高，其中分流电阻采用Ni薄膜电阻。受其空间结构的限制，无法用来测量丝阵中流经各金属丝的电流。

在现有Z箍缩测量中，一般只监测通过丝阵负载的总电流，而丝阵中各金属丝的电流测量尚未见到相关报道。

发明内容

为了研究金属丝阵早期的能量馈入对后续的融蚀演化和内爆的影响，本发明提供一种Z箍缩金属丝早期融蚀现象的分析方法。

本发明的技术解决方案是：

本发明的Z箍缩金属丝阵负载结构，包括阳极、阴极及金属丝阵，所述阳极与阴极相对设置，所述金属丝阵位于阳极与阴极之间；所述金属丝阵包括至少两根金属丝，金属丝之间平行设置；其特殊之处在于：

所述Z箍缩金属丝阵负载结构还包括用于测量每根金属丝电流的罗氏线圈，金属丝位于罗氏线圈的中心，所述阳极正对阴极的一面开设有罗氏线圈安装槽，罗氏线圈安装于罗氏线圈安装槽内；

所述Z箍缩金属丝阵负载结构还包括均匀布置在阳极与阴极之间的至少两根绝缘支撑。

上述金属丝阵的金属丝的数量为2个，

利用上述的Z箍缩金属丝阵负载结构进行金属丝早期融蚀现象分析的方法，

其特殊之处在于：包括以下步骤：