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微型磁探针在Z箍缩负载电流诊断中的应用

强激光与粒子束 2010年第9期22卷 2055-2058页

作者：薛飞彪杨建伦徐荣昆中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

介绍了磁探针测量等离子体电流的设计原理,针对Z箍缩实验负载的实际结构特点和现场布局,制作出应用于诊断脉冲功率装置Z箍缩实验负载通过电流的微型磁探针,并通过建立相同结构尺寸的模拟负载装置的方法,实现了对其灵敏度的标定。实验结... 详细信息

介绍了磁探针测量等离子体电流的设计原理,针对Z箍缩实验负载的实际结构特点和现场布局,制作出应用于诊断脉冲功率装置Z箍缩实验负载通过电流的微型磁探针,并通过建立相同结构尺寸的模拟负载装置的方法,实现了对其灵敏度的标定。实验结果显示:在脉冲功率装置峰值电流1.2MA、电流上升时间60ns时,由微型磁探针测得的负载电流与加速器监测电流存在12%的幅度差异,电流峰值时刻存在5ns的差异,说明微型磁探针技术测量Z箍缩负载电流的结果是可靠的。

关键词：磁探针 Z箍缩负载电流脉冲功率

连续玻璃纤维/无机颗粒共增强尼龙6复合材料的制备与性能研究

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连续玻璃纤维/无机颗粒共增强尼龙6复合材料的制备与性能研究

作者：薛飞彪西安建筑科技大学

学位级别：硕士

玻璃纤维/尼龙6复合材料(glass fiber/nylon 6 composite,GF/PA6)因其高比强、高比模、抗疲劳性能优异、易实现轻量化等特点而广泛应用,当前已成为重要的增强复合材料之一。通过填充无机颗粒改性纤维增强热塑性聚合物基复合材料可提升... 详细信息

玻璃纤维/尼龙6复合材料(glass fiber/nylon 6 composite,GF/PA6)因其高比强、高比模、抗疲劳性能优异、易实现轻量化等特点而广泛应用,当前已成为重要的增强复合材料之一。通过填充无机颗粒改性纤维增强热塑性聚合物基复合材料可提升材料的力学性能,同时赋予复合材料电学、磁学等功能性,目前已成为制备优异性能复合材料的一种有效方法。本文以尼龙6(nylon 6,PA6)为基体,连续玻璃纤维(glass fiber,GF)为基础增强体,碳化硅(silicon carbide,SiC)和玻璃微珠(glass bead,GB)为无机填料,使用熔融挤出结合热压法制备了二元GF/PA6、GB/PA6、SiC/PA6和三元GB/GF/PA6、SiC/GF/PA6复合材料。研究了GB引入量对GB/PA6和GB/GF/PA6复合材料力学性能的影响,SiC引入量对SiC/GF/PA6复合材料力学性能和吸波性能的影响,玻璃纤维表面改性对复合材料力学性能的影响,讨论了应力作用下玻璃纤维和无机颗粒的增韧机制,并分析了尼龙6基复合材料的冲击断口形貌。结果如下:(1)连续玻璃纤维和玻璃微珠均能提升尼龙6的各项力学性能,且玻璃纤维的增强效果明显优于玻璃微珠;当GB含量为20wt.%时,GB/GF/PA6(BFP)复合材料抗弯强度为332.5 MPa,相比GF/PA6(FP)提升了48%;当GB含量为25wt.%时,BFP抗剪强度和摆锤冲击强度达到最大值,分别为44.1 MPa和124.1k J/m,相比FP分别提升了20%和17.9%,且连续玻璃纤维和玻璃微珠共增强表现出协同效应。共增强复合材料具有比纤维和玻璃微珠单独增强更好的抗冲击破坏的能力,表现出更小的凹坑和损伤面积,以及更多的能量耗损,其中纤维增强起到主要作用。玻璃微珠和连续玻璃纤维共增强复合材料抗冲击性能出现协同增强效果是由于复合材料抗Ⅱ型裂纹扩展能力增强,使得材料抗冲击载荷分层能力得到强化。(2)碳化硅可提高尼龙6的力学性能,但SiC和GF共增强PA6时却没有协同作用,SiC/GF/PA6的各项力学性能均不及GF/PA6。在吸波性能中,SiC含量为30wt.%时,SiC/GF/PA6复合材料在X波段中10 GHz处最小反射损耗为-5.67dB,在Ku波段中16.9 GHz处最小反射损耗为-15.68 dB,最小反射损耗低于-10 dB,有效吸收带宽为1.15 GHz,具备一定的吸波性能。(3)使用己二胺、间苯二甲酸-5-磺酸钠和聚乙烯亚胺对玻璃纤维进行改性可以不同程度的提升材料力学性能。其中0.5wt.%己二胺改性纤维增强尼龙6复合材料的抗弯、抗剪和摆锤冲击强度相比较未改性GF分别提高了22.6%、18%和15.6%;使用0.5wt.%聚乙烯亚胺改性纤维增强尼龙6复合材料相比未改性FP的抗弯、抗剪和摆锤冲击强度分别提升了43%、8%和45.6%,提升效果明显。是因为尼龙6的酰胺键极性较强,在玻璃纤维表面引入类似结构或相似极性的基团,则能提高界面相容性,进而提升力学性能。

关键词：尼龙6 玻璃纤维玻璃微珠碳化硅力学性能断口形貌

Z箍缩实验研究中探针激光脉冲的受激布里渊压缩

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Z箍缩实验研究中探针激光脉冲的受激布里渊压缩

作者：薛飞彪中国工程物理研究院

学位级别：硕士

探针光系统应用于Z箍缩内爆等离子体的诊断可以得到等离子体密度和磁场位形的分布信息,其空间分辨本领取决于光探针脉冲的宽度。根据受激布里渊散射(SBS)理论,入射到介质中的激光强度达到一定阈值后会被介质中声子造成的超声光栅散射产... 详细信息

探针光系统应用于Z箍缩内爆等离子体的诊断可以得到等离子体密度和磁场位形的分布信息,其空间分辨本领取决于光探针脉冲的宽度。根据受激布里渊散射(SBS)理论,入射到介质中的激光强度达到一定阈值后会被介质中声子造成的超声光栅散射产生后向传播的斯托克斯光。进一步,斯托克斯光、声子与入射激光相互耦合导致激光能量向斯托克斯光转移。在稳态受激布里渊散射过程中产生的斯托克斯光具有时间上的压缩效应,脉冲宽度小至介质中的声子寿命量级;而通过耦合作用可以使种子光的能量高效的被放大。本文以受激布里渊散射为理论依据,对现有探针光系统的脉冲宽度压缩进行理论和实验研究。本文主要包括以下研究内容:测量了以CCl为介质的长焦距振荡池的SBS阈值以及种子光的脉冲宽度,对种子光在阈值附近的特征进行分析;根据稳态受激布里渊散射的理论分析结果对放大池中的种子光能量增长做了数值计算,得出放大池长度、种子光与泵浦光相对时间延迟对能量转换效率的影响以及压缩后输出脉冲的光强的时间、空间分布特性;根据种子光的实验测量结果和放大过程的计算结果提出了振荡池-放大池脉冲压缩系统的设计方案。本文的研究表明,以CCl为介质的长焦距振荡池可以获得宽度为700ps～1.2ns的斯托克斯脉冲;将此脉冲引入放大池作为种子光,通过与2.0J泵浦光的耦合作用,种子光能量可以被放大至1.2J,而脉冲宽度约为2ns。

关键词：探针光系统脉冲宽度受激布里渊散射(SBS) 斯托克斯光阈值能量转换效率

连续玻璃纤维和玻璃微珠共增强尼龙6复合材料的抗冲击性能

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复合材料学报 2023年第2期40卷 761-770页

作者：尹洪峰薛飞彪魏英杨顺汤云袁蝴蝶任小虎西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

低速冲击是聚合物基复合材料在运输和服役过程中常见损伤方式,常造成复合材料结构损伤、性能降低、承载能力下降,影响使用。针对2D纤维增强聚合物基复合材料在冲击载荷作用下抗分层能力差的问题,本文采用熔融挤出结合热压成型法制备了... 详细信息

低速冲击是聚合物基复合材料在运输和服役过程中常见损伤方式,常造成复合材料结构损伤、性能降低、承载能力下降,影响使用。针对2D纤维增强聚合物基复合材料在冲击载荷作用下抗分层能力差的问题,本文采用熔融挤出结合热压成型法制备了二元和三元尼龙6(PA6)基复合材料,对比研究了连续玻璃纤维(GF)、玻璃微珠(GB)及两者共增强PA6基复合材料的摆锤冲击性能和落锤低速冲击响应。结果表明:(1)GF和GB能显著提高PA6的抗冲击性能,且GF的增强效果明显高于GB;(2)GB增强PA6基复合材料(GB/PA6)的冲击强度随GB加入量增大而先增大后降低,加入量为25wt%时冲击强度最大;冲击载荷作用下,25wt%GB/PA6的耗能机制除了界面脱粘和钉扎效应之外,还发现GB在PA6基体中的滑移耗能新机制;(3)GF和GB共增强PA6复合材料(GB-GF/PA6)中纤维起主要的增强作用,摆锤冲击实验和落锤冲击实验均证明存在协同增强效应;(4)GF和GB共增强的协同增强效应是由于共增强复合材料在冲击载荷作用下,抗Ⅱ型裂纹扩展能力提高,使复合材料抗分层能力得到强化;从而证明在基体中引入适量球形GB是提高2D纤维增强聚合物基复合材料抗低速冲击性能的一条经济和有效途径。

关键词：玻璃微珠玻璃纤维尼龙6基复合材料低速冲击协同效应

Z-Pinch等离子体近单色X光二维成像技术研究

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中国核科技报告 2009年第1期 85-94页

作者：薛飞彪中国工程物理研究院核物理与化学研究所

提出了一套近单色X光二维成像方案,即以掠入射反射镜与滤片组合作为软X射线分光元件,整合现有的二维分幅成像系统,因而最终构成带有一定能谱分辨能力的二维成像系统。该系统可以同时对Z-pinch内爆等离子体X光辐射的两个能谱区间进行监测... 详细信息

提出了一套近单色X光二维成像方案,即以掠入射反射镜与滤片组合作为软X射线分光元件,整合现有的二维分幅成像系统,因而最终构成带有一定能谱分辨能力的二维成像系统。该系统可以同时对Z-pinch内爆等离子体X光辐射的两个能谱区间进行监测,因此可以得到等离子体中不同温度物质的发展演化过程。通过更换滤片-反射镜组合,可以对200～1560 eV的X光子能量范围进行有选择性的探测。

关键词： Z-pinch 近单色X光掠入射反射镜二维成像能谱分辨

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Z箍缩等离子体高分辨X辐射谱诊断

强激光与粒子束 2009年第2期21卷 307-310页

作者：叶凡李正宏薛飞彪秦义徐荣昆金永杰清华大学工程物理系北京100084 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

为了获取丝阵Z箍缩等离子体高能谱分辨的X辐射图像,建立了云母球面弯晶X光摄谱仪,根据色散平面内球面弯晶诊断空间分布X光源的几何模型分析了摄谱仪的能谱分辨,计算结果与光线追迹方法得到的结果吻合。当探测器位于罗兰圆上时,系统具备... 详细信息

为了获取丝阵Z箍缩等离子体高能谱分辨的X辐射图像,建立了云母球面弯晶X光摄谱仪,根据色散平面内球面弯晶诊断空间分布X光源的几何模型分析了摄谱仪的能谱分辨,计算结果与光线追迹方法得到的结果吻合。当探测器位于罗兰圆上时,系统具备最优能谱分辨。在"强光一号"装置上,利用该摄谱仪诊断了镀镁铝丝阵负载Z箍缩等离子体的X辐射图像,结果表明,该球面弯晶摄谱仪的能谱分辨率高于1 000。

关键词： Z箍缩 X光谱诊断高能谱分辨球面弯晶摄谱仪等离子体

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单层钨丝阵Z箍缩内爆不稳定性特征实验研究

强激光与粒子束 2013年第11期25卷 3069-3072页

作者：蒋树庆陈法新夏广新甯家敏薛飞彪李林波叶繁杨建伦潘英俊中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

基于激光阴影像,研究了直径为8mm的钨丝阵在滞止阶段的不稳定性发展。实验结果表明,在消融阶段早期,不稳定性扰动的主导波长为0.2mm。在内爆后期和滞止阶段,不稳定主导波长迅速向长波长方向发展。在功率峰值前后,扭曲不稳定性特征开始出... 详细信息

基于激光阴影像,研究了直径为8mm的钨丝阵在滞止阶段的不稳定性发展。实验结果表明,在消融阶段早期,不稳定性扰动的主导波长为0.2mm。在内爆后期和滞止阶段,不稳定主导波长迅速向长波长方向发展。在功率峰值前后,扭曲不稳定性特征开始出现,在滞止等离子体柱达到最小收缩直径后,辐射功率出现了明显下降。

关键词：钨丝阵 Z箍缩内爆不稳定性

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铝丝阵Z箍缩辐射形成特征实验研究

强激光与粒子束 2013年第7期25卷 1731-1735页

作者：蒋树庆潘英俊甯家敏夏广新秦义叶繁薛飞彪陈法新李林波杨建伦重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

基于多种诊断设备获得的物理参数和物理图像,分析了8mm铝丝阵内爆各阶段的辐射特征。实验结果表明,铝丝阵的先驱等离子体在形成后未出现明显不稳定性特征。在向心箍缩阶段,出现了泡-钉(bubble-spike)结构,并伴有局部热点。结合分析空间... 详细信息

基于多种诊断设备获得的物理参数和物理图像,分析了8mm铝丝阵内爆各阶段的辐射特征。实验结果表明,铝丝阵的先驱等离子体在形成后未出现明显不稳定性特征。在向心箍缩阶段,出现了泡-钉(bubble-spike)结构,并伴有局部热点。结合分析空间分辨能谱图像,表明热点的形成与等离子局部的高温高密状态有关。通过对X光条纹像进行时间和空间的定标,得到透过50μm Be膜的等离子体热点的空间尺寸约为0.8mm,持续时间小于10ns。

关键词：铝丝阵 Z箍缩等离子体内爆辐射特征

用于Z箍缩X辐射谱诊断的柱面凸晶摄谱仪的性能分析

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强激光与粒子束 2008年第3期20卷 383-386页

作者：叶凡郭存李正宏杨建伦徐荣昆秦义薛飞彪清华大学工程物理系北京100084 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

考虑X光源的空间尺寸和晶体的摇摆曲线,用光线追迹方法计算了诊断丝阵Z箍缩等离子体X辐射谱的柱面凸晶摄谱仪的色散、能谱分辨和空间分辨以及系统参数对它们的影响。结果表明:决定柱面凸晶摄谱仪能谱分辨的主要因素是光源尺寸以及光源-... 详细信息

考虑X光源的空间尺寸和晶体的摇摆曲线,用光线追迹方法计算了诊断丝阵Z箍缩等离子体X辐射谱的柱面凸晶摄谱仪的色散、能谱分辨和空间分辨以及系统参数对它们的影响。结果表明:决定柱面凸晶摄谱仪能谱分辨的主要因素是光源尺寸以及光源-晶体之间距离;增大光源-晶体之间距离能够改善能谱分辨,但导致径向空间分辨能力下降。并依此建立了云母晶体摄谱仪,在"强光一号"装置上对系统进行了测试,获得时间积分铝丝阵负载Z箍缩等离子体X辐射谱。

关键词：丝阵Z箍缩 X辐射谱柱面凸晶摄谱仪光线追迹