大功率脉冲氙灯灯管透过率的研究

大功率脉冲氙灯是惯性约束聚变(ICF)装置的核心器件,它的光效直接影响ICF的输出效率,氙灯灯管的透过率是氙灯光效下降的重要原因。在大功率脉冲氙灯运行不同发次后,复合石英灯管透过率会下降。实验选取了脉冲氙灯放电0发次、88发次、2000发次、3000发次、5000发次、8000发次后的复合石英管中部,对这些样品进行光谱透过率测试并加以对比,发现灯管的透过率在88发次到8000发次就趋于稳定,不再明显下降。为找到复合石英灯管透过率下降的原因,特选取放电试验0发次和2000发次的复合石英灯管(灯管中部和靠近阴极部分),进行透过率、X射线衍射、荧光、成分分析测试,分析其中原因:氙灯在运行过程中,复合石英灯管内没有晶体析出,说明透过率下降并不是由于析晶导致的;灯管掺铈层铈离子价态的转变可能是透过率下降的一个原因;电极溅射出较多杂质附着在灯管内壁上,则是导致靠近电极附近灯管透过率下降的另一个原因。     

高功率脉冲氙灯铈钨电极工作过程中表面稀土元素分布和价态演变

_{为阐明高功率脉冲氙灯铈钨电极运行过程中的演变过程及工作机理,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等手段研究了运行不同发次的高功率脉冲氙灯阴极表面形貌、铈元素的价态演变及其浓度-深度分布状况,结果表明：铈钨电极工作表面出现大量的龟裂纹,其裂纹程度和深度、烧蚀状况均与运行发次有关,工作次数越多裂纹和烧蚀情况越严重;随着运行发次增加,阴极表面铈元素含量向表面扩散,含量升高,最高达12%,分布更加均匀;通过对Ce³⁺/Ce⁴⁺比例分析发现：运行10083发次的铈钨阴极表面活性处于较佳状态;运行14486发次的铈钨阴极表面活性层明显减小,仅有6.66nm,氙灯性能处于下降状态。}     

石英玻璃表面金属沉积层的界面研究

就石英玻璃的金属化进行了初步研究,综合考虑石英玻璃管和金属的特点,合理选择金属化膜层;采用磁控溅射工艺在石英玻璃表面镀制薄膜,利用俄歇电子能谱(AES)进行了界面分析.发现膜层在沉积过程中有轻微的扩散和界面还原反应现象,后期的热处理使这种现象变得更加显著.600℃时界面扩散变得明显,Ni膜中Mo的含量达到了20%;800℃时界面扩散已经很严重,表层Ni膜渗过Mo膜进入到Ti层.因此在后期处理时,温度应控制在700℃左右.对样品灯进行了检验,加速寿命及灯头耐压检验结果均通过初步考核.     

高功率脉冲氙灯灯管的性能

研究了惯性约束聚变高功率激光驱动器使用的脉冲氙灯灯管(复合石英灯管和掺铈石英灯管)的光谱性能和抗冲击性能。分别对新复合石英灯管、新掺铈石英灯管、放电14 000发次的复合石英灯管、放电14 000发次的掺铈石英灯管进行了光谱透过率测试和实验对比。结果显示:复合石英灯管和掺铈石英灯管光谱性能都达到了高功率脉冲氙灯灯管的光谱指标,但掺铈石英灯管光谱透过率比复合石英灯管高约1%。对复合石英灯管和掺铈石英灯管进行了成分测试以验证其光谱性能。结果表明:除铈以外,掺铈石英灯管的其他金属杂质含量均低于复合石英灯管,认为其是掺铈石英灯管光谱性能优于复合石英灯管的一个原因。模拟了氙灯的放电运行,分别对复合石英灯管和掺铈石英灯管进行了动态抗冲击性能测试。结果表明,复合石英灯管的抗冲击性能较掺铈石英灯管高约6%。     

热处理对铈钨电极表面元素分布和价态影响的研究

采用真空高温和真空高频2种热处理工艺对铈钨电极进行热处理,利用金相显微镜、电子探针显微分析仪(EPMA)和X-射线光电子能谱(XPS)等测试分析对热处理前后的铈钨电极表面金相形貌和铈元素的浓度-深度分布及价态演变进行研究,以此分析了电极中铈元素的扩散和富集的行为机理,阐明了热处理工艺对制灯后铈钨电极发射性能的影响.结果...