中文摘要：

在丝阵负载Z箍缩的研究过程中，发现单丝烧蚀存在准周期的轴向调制，烧蚀波长与材料有关，单丝上的这种烧蚀结构会导致在内爆过程中形成燕尾状拖尾质量分布，使电流在较大的半径区域内分布，从而使位于丝阵中心稠密的滞止等离子体上的电流份额要比总电流小，这是近十年来在丝阵负载Z箍缩领域研究最多却又至今尚未得到解决的核心问题。结合研究小组在"强光一号"装置上所进行的圆柱和平面两种构型的丝阵负载Z箍缩研究结果，本课题中通过在单丝上设计特殊的微构型，如镀膜、周期性刻蚀、螺旋结构等，实现对金属丝烧蚀过程以及后续内爆过程的有效调制，使丝阵负载Z箍缩内爆过程有序可控，探索相对于标准圆柱型丝阵由微结构引入的特殊能量转换机制，以及利用微结构来增强辐射输出、调整脉冲形状的可能性，为我国更大电流下Z箍缩驱动ICF黑腔设计提供新的参考技术途径。

结论摘要：

该项目的主要物理目标为通过在金属单丝镀绝缘薄膜、设计人工周期性结构等技术手段对金属丝的电爆炸过程进行调制，建立一种能够有效影响Z箍缩等离子体内爆动力学和辐射输出的方法。课题组完成以下工作(1) 在“强光一号”上建立了由激光干涉成像、激光阴影成像、条纹激光阴影成像、可见光分幅成像等组成的综合性脉冲等离子体早期过程光学图像诊断系统。(2) 在“强光一号”装置上开展了表面绝缘钨丝阵Z箍缩实验，实验结果表明相对于标准丝阵，表面绝缘丝阵X射线辐射被强烈延迟，并与丝阵宽度有较强的依赖关系；表面绝缘丝阵X射线辐射副脉冲幅值是标准丝阵两倍，且存在较长的平台期；在快速内爆开始之前，两者形成了类似的宏观磁流体不稳定性结构。(3) 在“强光一号”装置上进行的表面绝缘铝平面丝阵Z箍缩实验研究发现，表面绝缘对铝平面丝阵的内爆动力学和辐射特性能够产生显著影响。表面绝缘铝平面丝阵有明显的多峰抑制作用；目前所比较的丝阵参数范围内，尽管表面绝缘能够增加金属丝阵在阻性加热阶段的能量沉积，但对提高X射线产额作用不大； (4) 完成了表面绝缘铝单丝纳秒放电实验研究，实验结果表明表面绝缘能够增加金属丝中的阻性能量沉积，不同放电电压下，镀聚酰亚胺薄膜使能量沉积提升10%-30%；表面绝缘铝丝气化和等离子体化更加充分，铝丝膨胀速率分别超过普通铝丝约20%。(5) 完成了不同绞合波长的双绞铝丝纳秒放电实验，利用双绞结构实现铝金属丝的周期性调制，其纳秒电爆炸实验结果表明，特定绞合波长会对能量沉积、膨胀过程、光辐射产生显著影响，当绞合波长为0.5 mm时，能量沉积为原子化焓的3.2倍，而绞合波长为0.37mm、0.75mm和1mm的双绞铝丝能量沉积变化不大，约为原子化焓的1.8倍；绞合波长为0.5 mm时膨胀速度达3.8 km/s，光辐射相对强度也最高，在膨胀过程中较好的保持了初始结构。 (6) 与陕西师范大学化学化工学院合作开展了铝金属丝表面镀聚酰亚胺薄膜的工艺研究，形成了一套完成的镀膜金属丝制备工艺。总而言之，在金属丝表面涂覆绝缘层和制作微结构确实能够对金属丝或金属丝阵电爆炸过程产生影响。在下一步的工作中，将优化负载参数，争取在大装置上验证微结构对金属丝阵辐射特性的影响。截止报告提交时，共发表与本课题研究内容相关论文9篇，SCI, EI检索8篇，申报国家发明专利两项。