CN201935705U - 一种单发次多信息量诊断靶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单发次多信息量诊断靶。本实用新型的诊断靶特点是，正片高速撞击基板经基板进入样品对其实施冲击压缩，冲击波在冲击阻抗较高的基板和复合窗口间来回反射对样品实施多次压缩产生高温高压等离子体并发出光辐射，光辐射通过复合窗口及光纤束进入多通道辐射高温计和时间分辨光谱仪实现冲击发光辐射历史及时间分辨瞬态光谱的同步测量；冲击波在样品及窗口界面反射时其界面粒子速度发生变化，粒子速度剖面由多普勒探针系统测量。对粒子速度剖面及冲击发光辐射历史进行关联分析再加上阻抗匹配方法可以确定样品多次压缩状态参量。本实用新型的诊断靶装置结构紧凑，可在同一发实验中实现等离子体冲击波速度、粒子速度、压力、温度、密度、时间分辨瞬态光谱多个状态参量的同步测量。

Description

一种单发次多信息量诊断靶

技术领域

本实用新型属于高温等离子体状态方程及光谱研究技术领域，具体涉及一种单发次多信息量诊断靶。

背景技术

冲击压缩液体及稠密气体等流体产生高温等离子体状态方程及光谱研究在惯性约束聚变（ICF）、天体物理及高温高压等离子体物理研究方面具有重要应用背景和科学意义，在实验室对流体实施多次压缩并对其等离子体参数进行诊断强烈依赖于靶装置的设计。目前的靶装置是通过辐射高温计（PMT）单一技术手段来诊断初始透明流体样品的冲击压缩状态，只对流体的状态方程进行测量，波前受压缩样品随压力升高容易丧失透明性，利用辐射高温计仅仅能够确定流体一次压缩状态，无法对样品二次及以上次冲击压缩压缩状态进行诊断，达到的压力测试范围非常有限，同时也没有实施时间分辨瞬态光谱的测量。关于单发次多信息量诊断靶也没有见到相关专利报道。

发明内容

为了解决波前受压缩样品随压力升高丧失透明性后现有的靶装置无法确定其多次压缩状态压力、温度、密度的不足，提高流体冲击终态压力的测试范围，实现时间分辨瞬态光谱的同步测量，本实用新型提供一种单发次多信息量诊断靶，可以同时测试等离子体中冲击波速度、粒子速度剖面、压力、温度、密度、时间分辨瞬态光谱等多个参数。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：飞片高速撞击基板左表面产生平面强冲击波，然后经基板进入样品在冲击阻抗较高的基板和复合窗口间来回反射对样品实施多次压缩产生高温高压等离子体并发出光辐射，光辐射依次通过第一层窗口、辐射高温计和光谱仪测试通道、第二层窗口、增透膜、第三层窗口及紧靠复合窗口右表面中心位置布置的光纤束后分别进入多通道辐射高温计和时间分辨光谱仪；紧靠复合窗口右表面均布放置第一个光探针和第二个光探针，多普勒探针系统的入射激光通过第一个光探针和第二个光探针照射在第二层窗口左表面的反射膜上发生反射，反射光依次经过第二层窗口、增透膜、第三层窗口后进入多普勒探针系统。样品封装在由基板和复合窗口形成的圆柱形空腔内，复合窗口中的第二层窗口左表面留有辐射高温计和光谱仪测试通道，通道以外区域镀反射膜，辐射高温计和光谱仪测试通道位于第二层窗口左表面中心位置。第三层窗口左表面镀增透膜，各层窗口由具有光学透明性的胶粘剂粘接在一起。

本实用新型的有益效果是，可以实现对流体的多次压缩用以提高样品的冲击终态压力，产生的等离子体具有压力、密度和温度均匀、体积大的特点，在同一发实验中可以实现等离子体冲击波速度、粒子速度、压力、温度、密度、时间分辨瞬态光谱多个状态参量的同步测量，有效减少实验的发次、节约实验成本，在波前受压缩样品随压力升高丧失透明性后仍然可以利用冲击发光辐射历史结合粒子速度剖面测量确定其多次压缩状态参量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。但不应以此限制本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型一种单发次多信息量诊断靶布局示意图。

图2是诊断靶装置中复合窗口结构示意图。

图3是对复合窗口中通过第二层窗口剖面的左视图，用以说明第二层窗口左表面反射膜。

图中  1. 飞片，2. 基板，3.样品，4. 复合窗口，5. 第一个光探针，6. 第二个光探针， 7. 多普勒探针系统， 8. 光纤束，9.多通道辐射高温计，10. 多通道时间分辨光谱仪，21. 第一层窗口，22. 反射膜，23. 第二层窗口， 24. 增透膜，25. 第三层窗口，31. 辐射高温计和光谱仪测试通道。

具体实施方式

图1为本实用新型一种单发次多信息量诊断靶布局示意图，如图1所示，图中的飞片１高速撞击基板2左表面产生平面强冲击波，然后经基板2进入样品3对其实施冲击压缩，冲击波在冲击阻抗较高的基板2和复合窗口4间来回反射对样品实施多次压缩产生高温高压等离子体并发出光辐射，光辐射依次通过复合窗口4及光纤束8后分别进入多通道辐射高温计9和时间分辨光谱仪10，实现冲击发光辐射历史及时间分辨瞬态光谱的同步测量；样品3和复合窗口4界面粒子速度剖面通过均布在复合窗口4右表面外的第一个光探针5、第二个光探针6由多普勒探针系统7测量。

飞片１采用钽或93钨合金类高冲击阻抗的重金属材料，基板2选用冲击阻抗和强度较高的标准金属材料，样品3封装在高冲击阻抗的基板2和复合窗口4之间，可以实现冲击波的来回反射以达到提高冲击终态压力的目的。

复合窗口4由第一层窗口21、第二层窗口23和第三窗口25构成，如图2所示，各层窗口间用具有光学透明性的胶粘剂DG-4粘接在一起，第一层窗口21和第二层窗口23均为氟化锂（LiF），第三层窗口25为蓝宝石（AL₂O₃），氟化锂和蓝宝石冲击阻抗比样品高且高压透明性较好，便于光学测试。第一层窗口21用作缓冲材料用来防止样品和氟化锂窗口界面产生的高温对反射膜22的破坏，第二层窗口23左表面留有辐射高温计和光谱仪测试通道31，辐射高温计和光谱仪测试通道位于第二层窗口左表面中心位置。如图3所示，测试通道以外区域镀反射膜22用作激光测速的反射面，反射膜22建议选用冲击阻抗与第一层窗口21和第二层窗口23相同且反光特性较好的铝膜，第三层窗口25左表面镀增透膜24，用于增强多普勒探针系统7的入射激光强度，同时用来支撑前面的氟化锂窗口防止其被流体的初始高压所破坏。

第一个光探针5和第二个光探针6对称布置在复合窗口4右表面，多普勒探针系统7发出入射激光通过2路光探针分别照射在反射膜22上2个不同位置处发生反射，反射光按入射光路径由2路光探针原路返回多普勒探针系统7，实现反射面粒子速度剖面测量，由于反射膜22的冲击阻抗与第一层窗口21和第二层窗口23相同，因此反射膜22运动的粒子速度与样品3和第一层窗口21界面的粒子速度相同，而反射面运动速度反映的是样品3经历偶数次压缩后的粒子速度，由此可以确定样品3经历偶数次压缩及达到平衡态时的状态参量。粒子速度剖面测试系统的信号发射与接收由同一路光探针实现，采用多路光探针是为了实现多个位置的多点测量，有利于提高测量精度和对波剖面的平面性进行分析，可以根据实际需求增减光探针的数量。

光纤束8由2组光纤组成，一端为裸光纤紧密排列外加金属套做成圆柱头形式，紧靠第三层窗口25右表面布在其中心位置，另一端分散成2组独立光纤，分别与多通道辐射高温计9和多通道时间分辨光谱仪10相接，实现样品3冲击发光辐射历史测量和时间分辨瞬态光谱测量。冲击发光辐射历史与粒子速度剖面测量结果关联再加上阻抗匹配方法可以确定样品3经历奇数次压缩后的状态参量，时间分辨瞬态光谱用于分析样品3在强冲击波作用下分子原子的离解电离化学反应、谱线频移与展宽以及辅助推测冲击温度。

Claims (4)

1.一种单发次多信息量诊断靶，其特征是：飞片（1）高速撞击基板（2）左表面产生平面强冲击波，然后经基板（2）进入样品（3）在冲击阻抗较高的基板（2）和复合窗口（4）间来回反射对样品（3）实施多次压缩产生高温高压等离子体并发出光辐射，光辐射依次通过第一层窗口（21）、辐射高温计和光谱仪测试通道（31）、第二层窗口（23）、增透膜（24）、第三层窗口（25）及紧靠复合窗口（4）右表面中心位置布置的光纤束（8）后分别进入多通道辐射高温计（9）和多通道时间分辨光谱仪（10）；紧靠复合窗口（4）右表面均布放置第一个光探针（5）和第二个光探针（6），多普勒探针系统（7）的入射激光通过第一个光探针（5）和第二个光探针（6）照射在第二层窗口（23）左表面的反射膜（22）上发生反射，反射光依次经过第二层窗口（23）、增透膜（24）、第三层窗口（25）后进入多普勒探针系统（7）；样品（3）封装在由基板（2）和复合窗口（4）形成的圆柱形空腔内，复合窗口（4）中的第二层窗口（23）左表面留有辐射高温计和光谱仪测试通道（31），辐射高温计和光谱仪测试通道（31）以外区域镀反射膜（22），第三层窗口（25）左表面镀增透膜（24），上述各层窗口由具有光学透明性的胶粘剂粘接在一起。

2.根据权利要求1所述的单发次多信息量诊断靶，其特征是：所述的复合窗口选用具有高压透明性的光学窗口材料，第一层窗口和第二层窗口为氟化锂窗口，第三层窗口为蓝宝石窗口。

3.根据权利要求1所述的单发次多信息量诊断靶，其特征是：所述的辐射高温计和光谱仪测试通道（31）位于第二层窗口左表面中心位置。

4.根据权利要求1所述的单发次多信息量诊断靶，其特征是：所述反射膜采用与两侧氟化锂窗口阻抗相同具有反光特性的铝膜。

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