2024年5月4日发(作者：电脑开机密码忘记了打不开怎么办)

第２２卷第５期　

２Ｏ１Ｏ年５月　

强　激　光　与　粒　子　束　

Ｈ　ＩＧ　Ｈ　ＰＯＷＥＲ　Ｉ　ＡＳＥＲ　ＡＮＤ　ＰＡＲＴＩＣＬＥ　ＢＥＡＭＳ　

Ｖｏ１．２２，ＮＯ．５　

Ｍａｙ，２０１０　

文章编号：ｌＯＯｌ一４３２２（２ＯＬＯ）０５—１１２９—０３　

轫致辐射转换靶破坏过程诊断　

禹海军，　周维军，　朱　隽，　王荣波，　吴廷列，　陈　楠，　戴文华　

（中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳６２１９００）　

摘要：　直线感应加速器能够产生一个高功率、强流脉冲电子束，该电子束与轫致辐射转换靶作用可以　

产生一个脉冲的、强剂量的ｘ光，同时会对轫致辐射靶本身也造成烧蚀破坏，甚至洞穿。设计研制了一套激光　

探测系统，对神龙一号加速器上的轫致辐射靶进行了诊断，得到了０．４　ｍｍ钽靶的破坏穿孔开始时刻在电子束　

打靶后约２４０　ｓ处，整个靶穿孔过程持续时间可达１．５　ｍｓ。　

关键词：　轫致辐射；　激光；　光电转换；　透射　

中图分类号：ＴＬ５０３．９２　文献标志码：　Ａ　ｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１０２２０５．１１２９　

多脉冲的直线感应加速器能够产生多个连续的、能量１Ｏ～２Ｏ　ＭｅＶ、流强２　ｋＡ、脉宽约６０　ｎｓ（ＦＷＨＭ）的　

脉冲电子束，电子束与轫致辐射靶作用后能够产生具有高剂量的、连续的、多脉冲ｘ射线，该轫致辐射靶被称　

为Ｘ光转换靶。单脉冲的电子束与轫致辐射靶作用产生Ｘ光的同时，一部分电子束能量被沉积在靶内，这部　

分沉积的能量会导致靶材料被烧蚀破坏，严重的靶材料会被直接烧穿，这样在多脉冲时就会对后续的多个电子　

束脉冲造成”无靶可打”的情况，也就不可能产生连续的多脉冲Ｘ光口　］，因而需要对单脉冲电子束情况下靶的　

破坏时间与持续过程进行测量，以判断多脉冲情况下后续脉冲电子束是否有足够的靶材作用来产生足够剂量　

的Ｘ光，文献［６—８］对靶的破坏与影响进行了描述。本文设计了一套激光探测系统，对神龙一号加速器上的Ｘ　

光转换靶的破坏时问进行了测量。　

ｌ诊断系统设计　

诊断系统的设计原理如下：从激光器发出的信号光经光纤耦合照射到靶材中心点（与电子束作用点）上，在　

靶材背面放置接收光信号的光纤束，光纤束前放置窄带滤光片用来消除电子束轰击靶材时所产生的杂散光的　

影响，并使接收光纤束对准信号光；光纤束接收到的光信号经光电倍增管后转换变成电信号，输入到示波器中　

来测量。接收到的信号包括透射光信号和反射光信号，透射光的作用是用来测量靶材被击穿的时刻，反射光的　

作用是测量靶材前表面被电子束破坏的时刻。当靶材和电子束相互作用时，会引起透射光或者反射光强度的　

变化；当反射信号幅度突然发生下降的时间即对应靶材前表面破坏的时刻，而当透射光辐照强度突然上升时，　

光强开始增加的位置即是靶材被击穿的时刻，从此时起，光强开始增加直到趋于稳定，也就是靶材孔径的变化　

过程。图１为系统结构设计布局，其中激光器波长为５３２　ｎｍ，功率１００　ｍＷ，光电倍增管的响应时间为０．８　ｎｓ。　

Ｆｉｇ．１　Ｉ　ａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　

图１诊断系统布局　

＊

收稿日期：２００９　０８　３１；　修订日期：２００９　１２　０８　

基金项目：国防科技基础研究基金项目　

作者简介：禹海军（１９７ｏ　），男，硕士，副研究员，主要研究束靶相互作用与电子束聚焦；ｈａｉｊｕｎｙｕ＠２ｌｃｎ．ｃｏｒｎ。　

１１３Ｏ　强　激　光　与　粒　子　束　第２２卷　

２实验测量与结果　

实验是在神龙一号加速器　上进行的，加速器的正常运行参数为：电子柬能量约１８．５　ＭｅＶ，电子柬电流　

约２．５　ｋＡ，打靶焦距２７０　ｒＤ．ｍ，产生的Ｘ光焦斑半径约为２　ｍｍ，实验采用的靶是有效厚度为０．４　ｍｌＴｌ的钽复合　

靶。光电倍增管测试信号为负信号，与实际测试信号相反。　

实验对两种情况下的靶进行测量：一是电子束打靶后，靶没有被完全击穿，按照系统设计此时只能得到靶　

前的反射光纤光强信号的变化；另一种情况是，轫致辐射转换靶被完全击穿，靶上出现穿孔，此时可以测量得到　

反射光纤和透射光纤上光强的变化。　

在测试过程中对上述两种情况都进行了多次重复实验，分别得到了不同靶材破坏下反射、透射光纤信号的　

变化。图２为选取的第８８０３次实验得到的典型测量结果，图２（ａ）表示的是反射光强信号，该信号约在电子束　

打靶后９／ａｍ处开始发生变化，即是靶表面破坏的开始时刻；图２（ｂ）表示的是透射光信号，图中显示没有明显　

变化。图２的结果表明该次实验电子束对靶造成了一定程度的破坏，但是靶没有被打穿。　

叫　山山　”Ｉ　．Ｊｌ』　ｌ．．　“　Ｉ　－ｊ儿Ｉ　

１＝｝ｒＴ’　Ｉ　１ｌＩ　『ｒ　’　

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。　…　

Ｅ　

Ｆｉｇ．２　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕＩｔｓ　ｏｆ　ｓｈｏｔ　８８０３　

图２　８８０３次典型实验结果　

图３为选取的第８８１７次实验得到的典型测试结果，图３（ａ）为测试所得到的反射信号，可以看出，反射信　

号约在９／Ｌｍ处发生突变，反射信号强度迅速下降，靶材表面受到一定的破坏；图３（ｂ）为测试所得到的靶材表　

面反射信号和靶材被击穿的透射信号变化过程，透射信号强度在约２４０／ａｓ处发生变化，透射信号强度明显增　

加；随着时间的增加，透射激光强度继续增加，随后在经过约１．５　ｍＳ后激光强度趋于稳定，表明最后靶材孔径　

破坏趋于最大。　

Ｆｉｇ．３　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｓｈｏｔ　８８１７　

图３　８８１　７次实验结果　

３　结　论　

本文设计研制了一套激光测量诊断系统，对神龙一号的轫致辐射靶的破坏时间和过程进行了初步的测量　

诊断，得到了钽复合靶被电子束作用后约９／ａｔｎ时开始出现破坏，在电子束打靶后约２４０　ｓ处出现击穿，整个　

靶被完全破坏击穿时间可持续到１．５　ｍｓ，按照多脉冲情况下整个电子束脉冲串持续时间在约２　ｓ，该实验结　

果表明多脉冲电子束作用下应该不会出现“无靶可打”的情况，当然这还需要对该方法进行深入实验，也需要利　

用其它的测试方法来加以验证。　

第５期　禹海军等：轫致辐射转换靶破坏过程诊断　１１３１　

参考文献：　

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［６］　

朱隽，章林文，龙继东，等．高能通量脉冲电子束作用下钽靶破坏初步研究［　．强激光与粒子束，２００５，１７（１０）：１５８１—１５８４．（Ｚｈｕ　Ｊｕｎ，Ｚｈａｎｇ　

Ｌｉｎｗｅｎ，Ｌｏｎｇ　Ｊｉｄｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｂａｓｉｃ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔａｎｔａｌｕｍ　ｔａｒｇｅｔ　ｂｏｍｂａｒｄｅｄ　ｂｙ　ｈｉｇｈ　ｅｎｅｒｇｙ　ｆｌｕｘ　ｐｕｌｓｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ．Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　

Ｌａｓｅｒａｎｄ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｂｅａｒｎｓ，２００５，１７（１０）：１５８１－１５８４）　

［７］　

龙继东，林郁正，罗飞，等．１２　ＭｃＶ强流脉冲电子束对钽靶的破坏研究［Ｊ］．高能物理与核物理，２００４，２８（５）：５６４—５６８．（Ｌｏｎｇ　Ｊｉｄｏｎｇ，Ｌｉｎ　

Ｙｕｚｈｅｎｇ，Ｌｕｏ　Ｆｅｉ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔａｎｔａｌｕｍ　ｔａｒｇｅｔ　ｉｍｐａｃｔｅｄ　ｂｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ　ｗｉｔｈ　１　２　ＭｅＶ．Ｈｉｇｈ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｎｕｃｌｅａｒ　

Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００４，２８（５）：５６４—５６８）　

［８］　周南，乔登江．脉冲束辐照材料动力学［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００２．（Ｚｈｏｕ　Ｎａｎ，Ｑｉａｏ　Ｄｅｎｇｊｉａｎｇ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｕｎｄｅｒ　ｐｕｌｓｅ　

ｂｅａｍ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｅｓｓ，２００２）　

［９］　

丁伯南，邓建军，王华岑，等．神龙一号直线感应加速器［Ｊ］．高能物理与核物理，２００５，２９（６）：６０４—６１０．（Ｄｉｎｇ　Ｂｏｎａｎ，Ｄｅｎｇ　Ｊｉａｎｊｕｎ・Ｗａｎｇ　

Ｈｕａｅｅｎ，ｅｔ　ａ１．Ｄｒａｇｏｎ—Ｉ　ｌｉｎｅａｒ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ．Ｈｉｇｈ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００５，２９（６）：６０４　６１０）　

Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｔａｒｇｅｔ　

Ｙｕ　Ｈａｉｊｕｎ，Ｚｈｏｕ　Ｗｅｉｊｕｎ，Ｚｈｕ　Ｊｕｎ，Ｗａｎｇ　Ｒｏｎｇｂｏ，Ｗｕ　Ｔｉｎｇｌｉｅ，Ｃｈｅｎ　Ｎａｎ，Ｄａｉ　Ｗｅｎｈｕａ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｆｌｕｉｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，ＣＡＥＰ，Ｐ．０．Ｂｏｘ　９１９—１０６，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１９００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｄｒａｇｏｎ—Ｉ　ｌｉｎｅａｒ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｐｕｌｓｅ　ｈｉｇｈ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｔｅｒａｃｔｓ　

ｗｉｔｈ　ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｔａｒｇｅｔ　ｔｏ　ｇｅｎｅｒａｔｅ　ｐｕｌｓｅｄ　ｉｎｔｅｎｓｅ　Ｘ—ｒａｙ．Ｔｈｅ　ｔａｎｔａｌｕｍ　ｔａｒｇｅｔ　ｍａｙ　ｂｅ　ａｂｌａｔｅｄ　ｏｒ　ｅｖｅｎ　ｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ　ａｆ—　

ｔｅｒ　ｔｈｅ　ｂｅａｍ—ｔａｒｇｅｔ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｌａｓｅｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　

ｔａｒｇｅｔ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ｂｅａｍ　ｂｅｇａｎ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　０．４　ｍｍ　ｔｈｉｃｋ　ｔａｒｇｅｔ　ａｂｏｕｔ　２４０　ｔｔｓ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ　

ｓｔｒｉｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔａｒｇｅｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌａｓｔｅｄ　１．５　ｍｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ；ｌａｓｅｒ；ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ