CN207181532U - 一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置 - Google Patents

一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN207181532U
CN207181532U CN201720984121.3U CN201720984121U CN207181532U CN 207181532 U CN207181532 U CN 207181532U CN 201720984121 U CN201720984121 U CN 201720984121U CN 207181532 U CN207181532 U CN 207181532U
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
target
pulse
test device
generated electromagnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201720984121.3U
Other languages
English (en)
Inventor
易涛
江少恩
张保汉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics filed Critical Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority to CN201720984121.3U priority Critical patent/CN207181532U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN207181532U publication Critical patent/CN207181532U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本实用新型提供一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，本实用新型利用激光—等离子体相互作用机制将激光能量高效率转化为X射线脉冲辐射，能够获得高亮度X射线脉冲辐射，从而利用高亮度X射线脉冲辐射研究电子设备的抗辐射能力；同时通过调节激光的能量、脉冲宽度、波形以及靶材料种类、靶型参数，去控制X射线脉冲强度、脉冲宽度和波长，实现不同能区范围X射线脉冲辐照的系统电磁脉冲响应试验。

Description

一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置
技术领域
本实用新型属于电子系统抗辐射加固研究技术领域，尤其涉及一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置。
背景技术
系统电磁脉冲是指，当强X射线脉冲辐照系统时会在系统表面上辐射出电子，这种受激电子会在系统表面附近产生电磁脉冲，从而对系统的电子元器件和电子线路会产生强烈干扰，导致系统工作失常甚至损伤。评估系统电磁脉冲效应对电子学系统的干扰和影响是航天、航空以及武器自动化控制等国防科技研究领域的重要内容。开展系统电磁脉冲效应研究需要高亮度的X射线脉冲辐射源。一直以来，由于缺少高亮度X射线脉冲辐射源，极大制约了系统电磁脉冲的实验研究。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，利用高功率激光轰击金属靶材料产生的X射线脉冲辐射作为辐射源，产生瞬态X射线脉冲辐照待测单元，从而得到待测单元的电磁脉冲响应，研究待测单元的抗辐射能力。
一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，包括脉冲激光打靶系统和测试系统，其中脉冲激光打靶系统和测试系统均置于真空环境中；
所述脉冲激光打靶系统包括金属靶1和脉冲激光器2；
所述脉冲激光器2发射的脉冲激光辐照在金属靶1靶面上；
所述测试系统包括示波器6、测试盒3以及固定在测试盒3中的待测单元5，其中测试盒3具有气密性，且设置有与金属靶1靶面相对的辐照窗口4，且金属靶1靶面法线方向与辐照窗口4的法线方向对齐；待测单元5的产生的电磁脉冲响应传输到示波器6显示并存储。
所述所述脉冲激光打靶系统还包括放置在金属靶1和脉冲激光器2之间的聚焦透镜。
所述测试盒3材料为金属。
所述辐照窗口4为金属铍或聚四氟乙烯。
所述金属靶1为材料为金、铜、铝、钛、镍或铁。
所述金属靶1结构为方形或圆盘形。
所述金属靶1为平面靶、黑腔靶或半腔靶。
所述待测单元5经信号线与示波器6连接。
有益效果：
1、本实用新型利用激光—等离子体相互作用机制将激光能量高效率转化为X射线脉冲辐射，能够获得高亮度X射线脉冲辐射，从而利用高亮度X射线脉冲辐射研究电子设备的抗辐射能力；同时通过调节激光的能量、脉冲宽度、波形以及靶材料种类、靶型参数，去控制X射线脉冲强度、脉冲宽度和波长，实现不同能区范围X射线脉冲辐照的系统电磁脉冲响应试验。
2、激光的脉冲宽度可以为纳秒、皮秒或飞秒量级，本实用新型通过控制激光脉冲强度和脉冲宽度可调节控制发射的X射线脉冲的波长和脉冲宽度。
3、本实用新型采用金属铍或者聚四氟乙烯来制作辐射窗口，这些材料能够让大部分X射线辐射通过，同时阻挡激光、高速碎片以及带电粒子等进入盒内损伤电子元件。
4、本实用新型的测试盒外壳为金属材料且接地良好，能够保护待测单元不遭受其他辐射干扰。
附图说明
图1为本实用新型一种基于激光打靶系统电磁脉冲测试装置示意图；
1-金属靶，2-高功率激光，3-测试盒，4-辐照窗口，5-待测单元，6-示波器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细叙述。
本实用新型采用高功率激光聚焦后轰击金属靶材料，即激光打靶，从而产生瞬态强X射线脉冲发射；高功率激光轰击金属靶时在金属靶表面产生高温等离子体，通过激光—等离子体相互作用，将激光能量转换为X射线脉冲辐射，选择合适的金属材料可以实现高效率的能量转换，为系统电磁脉冲试验提供高亮X射线脉冲辐射；通过高功率激光辐照金属靶的方式将激光能量转为高亮度X射线脉冲辐射，可实现高X射线注量的系统电磁脉冲测试，对电子系统抗辐射加固研究非常重要。
一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，包括脉冲激光打靶系统和测试系统，其中脉冲激光打靶系统和测试系统均置于真空环境中；
所述脉冲激光打靶系统包括金属靶1和脉冲激光器2；
所述脉冲激光器2发射的脉冲激光辐照在金属靶1靶面上；脉冲激光器2激光的脉冲宽度可以为纳秒、皮秒或飞秒量级，通过控制激光脉冲强度和脉冲宽度可调节控制发射的X射线脉冲的波长和脉冲宽度；脉冲激光辐照金属靶1的方式，可使用单束激光聚焦后辐照，亦可采用多束激光同时或依次辐照金属靶1。
所述测试系统包括示波器6、测试盒3以及固定在测试盒3中的待测单元5，其中测试盒3具有气密性，能够在真空环境下使用，且设置有与金属靶1靶面相对的辐照窗口4，且金属靶1靶面法线方向与辐照窗口4的法线方向对齐，高功率的脉冲激光在金属靶1靶面上的注入点为X射线脉冲辐射的发射点，X射线脉冲从发射点沿着靶面法线方向呈一定发散角向外辐射，进入正对的测试盒3辐照窗口4，对测试盒3内待测单元5进行辐照，使得待测单元5产生电磁脉冲响应，且电磁脉冲响应经信号线传输到示波器6显示并存储。
所述所述脉冲激光打靶系统还包括放置在金属靶1和脉冲激光器2之间的聚焦透镜。
所述测试盒3材料为金属且接地良好，保护待测单元不遭受其他辐射干扰；所述辐照窗口4选用对X射线吸收较少的不透明材料制作，如金属铍或聚四氟乙烯，这些材料能够让大部分X射线辐射通过，同时阻挡激光、高速碎片以及带电粒子等进入盒内损伤电子元件。
本发明能够通过控制靶型参数来控制X射脉冲发射，靶型参数包括靶材料种类、靶几何结构以及激光辐照靶的方式。具体的，所述金属靶1为材料为金、铜、铝、钛、镍或铁等单质金属，高功率脉冲激光辐照不同靶材料产生的X射线脉冲波长不同，一般而言金属的Z值越高产生的X射线波长越短，其单个光子的能量越大。
所述金属靶1结构为方形或圆盘形。
所述金属靶1为平面靶、黑腔靶或半腔靶。
所述测试盒3内部充有空气，待测单元5需要放置在充气的测试盒3内进行测试。
本实施例中脉冲激光器2发射的脉冲激光辐照在金属靶1靶面上，由此产生的X射线辐射注量可以利用等离子体物理中的辐射温度进行计算，其中X射线辐射注量和电子温度之间满足斯特藩—玻尔兹曼定理，具体的：
S＝10Tr4TW/cm2
其中S是X射线注量，Tr是辐射温度，单位为100eV，其中高功率激光轰击金属靶产生的等离子体辐射温度Tr可以利用辐射测温法测量并计算；然后，根据球面波公式可以计算出到达待测单元的X射线辐射注量，同时结合示波器6测得的待测单元的电磁脉冲响应，即可知道X射线对待测单元的影响，进而获得待测单元的抗辐射能力。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，包括脉冲激光打靶系统和测试系统，其中脉冲激光打靶系统和测试系统均置于真空环境中；
所述脉冲激光打靶系统包括金属靶(1)和脉冲激光器(2)；
所述脉冲激光器(2)发射的脉冲激光辐照在金属靶(1)靶面上；
所述测试系统包括示波器(6)、测试盒(3)以及固定在测试盒(3)中的待测单元(5)，其中测试盒(3)具有气密性，且设置有与金属靶(1)靶面相对的辐照窗口(4)；待测单元(5)的产生的电磁脉冲响应传输到示波器(6)显示并存储。
2.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述所述脉冲激光打靶系统还包括放置在金属靶(1)和脉冲激光器(2)之间的聚焦透镜。
3.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述测试盒(3)材料为金属。
4.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述辐照窗口(4)为金属铍。
5.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述辐照窗口(4)为聚四氟乙烯。
6.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述金属靶(1)为材料为金、铜、铝、钛、镍或铁。
7.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述金属靶(1)结构为方形或圆盘形。
8.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述金属靶(1)为平面靶、黑腔靶或半腔靶。
9.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述金属靶(1)靶面法线方向与辐照窗口(4)的法线方向对齐。
10.如权利要求1所述的一种基于激光打靶的系统电磁脉冲测试装置，其特征在于，所述待测单元(5)经信号线与示波器(6)连接。
CN201720984121.3U 2017-08-08 2017-08-08 一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置 Expired - Fee Related CN207181532U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720984121.3U CN207181532U (zh) 2017-08-08 2017-08-08 一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720984121.3U CN207181532U (zh) 2017-08-08 2017-08-08 一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN207181532U true CN207181532U (zh) 2018-04-03

Family

ID=61745447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201720984121.3U Expired - Fee Related CN207181532U (zh) 2017-08-08 2017-08-08 一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN207181532U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597144A (zh) * 2019-01-25 2019-04-09 北京空间飞行器总体设计部 一种适用于空间x射线载荷整星的热真空试验方法
CN112557713A (zh) * 2020-12-08 2021-03-26 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 激光诱导强脉冲电流注入装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597144A (zh) * 2019-01-25 2019-04-09 北京空间飞行器总体设计部 一种适用于空间x射线载荷整星的热真空试验方法
CN112557713A (zh) * 2020-12-08 2021-03-26 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 激光诱导强脉冲电流注入装置
CN112557713B (zh) * 2020-12-08 2022-06-03 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 激光诱导强脉冲电流注入装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gopal et al. Observation of gigawatt-class THz pulses from a compact laser-driven particle accelerator
Rosmej et al. Interaction of relativistically intense laser pulses with long-scale near critical plasmas for optimization of laser based sources of MeV electrons and gamma-rays
Tsymbalov et al. Well collimated MeV electron beam generation in the plasma channel from relativistic laser-solid interaction
Lemos et al. Bremsstrahlung hard x-ray source driven by an electron beam from a self-modulated laser wakefield accelerator
Giulietti et al. Production of ultracollimated bunches of multi-MeV electrons by 35 fs laser pulses propagating in exploding-foil plasmas
CN207181532U (zh) 一种基于高功率激光打靶的系统电磁脉冲测试装置
Busch et al. Ion acceleration with ultrafast lasers
Minenna et al. Electromagnetic pulse emission from target holders during short-pulse laser interactions
Ionin et al. Electron emission and ultrafast low-fluence plasma formation during single-shot femtosecond laser surface ablation of various materials
Oishi et al. Production of relativistic electrons by irradiation of 43-fs-laser pulses on copper film
CN104748766B (zh) 一种x射线脉冲星能谱分布模拟系统
Yang et al. Electromagnetic radiations from laser interaction with gas-filled Hohlraum
Tahir et al. Electron emission characterization of laser-induced gaseous plasma
Mondal et al. Ultrafast plasma electron dynamics: A route to terahertz pulse shaping
Rusby et al. Escaping electrons from intense laser-solid interactions as a function of laser spot size
Hanif et al. Optical emission studies of molybdenum plasma produced by an Nd: YAG laser
Dolgachev et al. RS-20MR high-current relativistic electron beam generator based on a plasma opening switch and its applications
Miragliotta et al. Detection of microwave emission from solid targets ablated with an ultrashort pulsed laser
Shevelev et al. Sub-millimeter bunch length non-invasive diagnostic based on the diffraction and cherenkov radiation
Drake et al. Narrow Raman spectra: The competition between collisional and Landau damping
Tang et al. Experimental study on light flash radiant intensity generated by strong shock 2A12 aluminum plate
Jacobs LUXE: A new experiment to study non-perturbative QED in electron-LASER and photon-LASER collisions
Lijun et al. Effective electromagnetic shielding with multi-layer structure material on Shenguang laser facility
Torrisi et al. Electron emission from laser irradiating target normal sheath acceleration (TNSA)
CN108872716B (zh) 外加磁场增强激光诱导空气等离子体微波辐射装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180403

Termination date: 20200808

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee