CN205103273U - 一种激光等离子体的动量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光等离子体的动量测量装置，包括光源、单摆、第一全反镜、第二全反镜、光电管和示波器，所述光源发出的第一探测光束经第一全反镜反射进入第二全反镜，由第二全反镜反射出第二探测光束，所述第二探测光束与第一探测光束交叉后射向所述光电管，所述光电管与所述示波器连接，所述单摆包括靶和设置在靶下方的细丝，所述细丝摆动时分别摆过所述第一探测光束和第二探测光束。本实用新型采用单光源和两个全反镜形成两束同光源又相交的探测光束，可以实现两束探测光束间距的任意调节，操作简单；且监测数据准确完备，测量精度高、测量结果不受探测光束间距调节的限制，适用于速度低、位移小的激光等离子体动量的测量。

Description

一种激光等离子体的动量测量装置

技术领域

本实用新型涉及激光等离子体推进测量领域，特别是涉及一种激光等离子体的动量测试装置。

背景技术

强激光与靶相互作用时产生超音速喷射的等离子体，根据动量守恒，在等离子体喷射的反方向产生一个作用力，该作用力可以作为一种新的推进源，这就是激光等离子体推进的基本原理。由于激光等离子体推进技术在推进比冲、发射成本、环保、安全等方面的优势，在过去的几年内获得了迅速的发展。等离子体产生的动量是激光等离子体推进中首先要考虑的问题，由于激光等离子体产生的动量很小，并且等离子体与物体的作用时间很短，因此如何测量该等离子体的动量，特别是动量中的速度是一个首先需要解决的问题。对于激光等离子体的动量测量，在实际实验中是利用动量守恒原理来实现的，根据动量守恒，被激光烧蚀的物体的动量即靶的动量便是等离子体的动量，对于靶动量来说，关键是得到靶的速度。目前在实验上一般采用单摆法测量，该方法是将激光烧蚀的靶悬挂成一个单摆，通过测量靶在烧蚀后摆动的角度或振幅获得靶的速度。由于该方法是一种结构简单、操作方便、测量精度相对较高的测量方法，而被多数研究小组采用，但是该方法是间接测量，引入误差较大。

发明人在之前的研究中提出了一种单光源-直角棱镜平行双探测光束测量方法，该单光源-直角棱镜平行探测光束测量方法消除了靶本身宽度与探测光光斑尺寸对速度测量的影响，但由于两束探测光束是由直角棱镜折返而成，受光学玻璃加工水平限制，两束光之间的距离相差较大，测量精度相对不高，而且在光路调节上相对困难。

由此可见，上述现有的激光等离子体的动量测量装置在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种测量精度高、光路调节简单的新的激光等离子体的动量测量装置,实属当前重要研发课题之一。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种测量精度高、光路调节简单的激光等离子体的动量测量装置，使其克服现有激光等离子体动量测量装置的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种激光等离子体的动量测量装置，包括光源、单摆、第一全反镜、第二全反镜、光电管和示波器，所述光源发出的第一探测光束经第一全反镜反射进入第二全反镜，由第二全反镜反射出第二探测光束，所述第二探测光束与第一探测光束交叉后射向所述光电管，所述光电管与所述示波器连接，所述单摆包括靶和设置在靶下方的细丝，所述细丝摆动时分别摆过所述第一探测光束和第二探测光束。

作为本实用新型的一种改进，所述第一全反镜和/或第二全反镜可调节反射角度。

进一步改进，所述靶为双线悬挂靶。

进一步改进，所述光源为氦氖光光源。

采用上述设计后，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型采用单光源和两全反镜相结合，形成两束同光源又相交的探测光束，可以实现两束探测光束间距的任意调节，操作简单；且光电管采集到的光强大，数据准确完备，测量精度高、测量结果不受探测光束间距调节的限制，适用于速度低、位移小的激光等离子体动量的测量。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型等离子体的动量测量装置的结构以及光路示意图。

具体实施方式

参照附图1所示，本实用新型一种激光等离子体的动量测量装置，包括光源101、单摆、第一全反镜106、第二全反镜107、光电管102和示波器109。

单摆包括靶103和设置在靶103下方的细丝104,该靶103为与强激光相互作用的烧蚀靶，当强激光与靶103作用时产生的等离子体给靶一个反作用力，推动靶103摆动，该细丝104随靶103的摆动而摆动。该靶103用双线悬挂起来，构成一个双线单摆，双线单摆可以很好的解决靶的左右摆动问题。

光源101为氦氖光光源，用于发出连续的、光斑直径很小的探测光。当然，其它能够提供该光束的光源也可使用。

光源101发出的第一探测光束105经第一全反镜106反射进入第二全反镜107，由第二全反镜107反射出第二探测光束108，第二探测光束108与第一探测光束105交叉后射向光电管102，光电管102与示波器109连接。

细丝104随靶103摆动时，分别摆过第一探测光束105和第二探测光束108。光电管102用于监测细丝104摆过第一探测光束105和第二探测光束108时，光信号的变化，并将监测到的光信号转化为电信号后发送给示波器109，再由数字示波器109记录细丝104通过两束探测光束时的时间间隔。

最优实施例：本实用新型中第一全反镜106和/或第二全反镜107均可调节反射角度，根据测量需要调整第一探测光束105和第二探测光束108的交叉位置以及细丝104摆过两束探测光束时两束探测光束之间的距离。

本实用新型等离子体动量测量装置的测量原理是：根据细丝104摆过两束探测光束的时间间隔和两束探测光束之间的距离获得细丝104的摆动速度，即靶103的摆动速度，然后通过靶103的质量获得激光等离子体的动量。

具体测量过程为：当细丝104摆过第一探测光束105和第二探测光束108时，示波器109上会呈现出相应的两个信号，两个信号间的间隔就是细丝104通过两束探测光束的时间间隔。再测量细丝104摆过第一探测光束105和第二探测光束108时其之间的距离，该距离值与示波器上的时间间隔值相比就是靶103的摆动速度，该速度与靶103的质量乘积就是靶103的动量。根据动量守恒原理，该靶103的动量就是激光等离子体产生的动量。

本实用新型通过对第一全反镜和第二全反镜的角度调节，很容易实现第一探测光束和第二探测光束的交叉，并且可以根据需要调节细丝摆过第一探测光束和第二探测光束之间的距离。与之前的单光源-直角棱镜平行双探测光束相比，本实用新型测量装置可以实现第一探测光束和第二探测光束之间的距离在毫米量级以下，适用于速度低、位移小的激光等离子体动量的测量。

当然，对于本领域的技术人员应该理解，所需要测量得到的速度应该是靶在平衡位置的速度，即靶下落到最低点时细丝的速度。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种激光等离子体的动量测量装置，其特征在于，包括光源、单摆、第一全反镜、第二全反镜、光电管和示波器，所述光源发出的第一探测光束经第一全反镜反射进入第二全反镜，由第二全反镜反射出第二探测光束，所述第二探测光束与第一探测光束交叉后射向所述光电管，所述光电管与所述示波器连接，所述单摆包括靶和设置在靶下方的细丝，所述细丝摆动时分别摆过所述第一探测光束和第二探测光束。

2.根据权利要求1所述的激光等离子体的动量测量装置，其特征在于，所述第一全反镜和/或第二全反镜可调节反射角度。

3.根据权利要求2所述的激光等离子体的动量测量装置，其特征在于，所述靶为双线悬挂靶。

4.根据权利要求3所述的激光等离子体的动量测量装置，其特征在于，所述光源为氦氖光光源。