專(zhuān)利名稱：一種單發(fā)次多信息量診斷靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫等離子體狀態(tài)方程及光譜研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單發(fā)次多 信息量診斷靶。
背景技術(shù)：
沖擊壓縮液體及稠密氣體等流體產(chǎn)生高溫等離子體狀態(tài)方程及光譜研究在慣性 約束聚變(ICF)、天體物理及高溫高壓等離子體物理研究方面具有重要應(yīng)用背景和科學(xué)意 義，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)流體實(shí)施多次壓縮并對(duì)其等離子體參數(shù)進(jìn)行診斷強(qiáng)烈依賴于靶裝置的設(shè) 計(jì)。目前的靶裝置是通過(guò)輻射高溫計(jì)(PMT)單一技術(shù)手段來(lái)診斷初始透明流體樣品的沖擊 壓縮狀態(tài)，只對(duì)流體的狀態(tài)方程進(jìn)行測(cè)量，波前受壓縮樣品隨壓力升高容易喪失透明性，利 用輻射高溫計(jì)僅僅能夠確定流體一次壓縮狀態(tài)，無(wú)法對(duì)樣品二次及以上次沖擊壓縮壓縮狀 態(tài)進(jìn)行診斷，達(dá)到的壓力測(cè)試范圍非常有限，同時(shí)也沒(méi)有實(shí)施時(shí)間分辨瞬態(tài)光譜的測(cè)量。關(guān) 于單發(fā)次多信息量診斷靶也沒(méi)有見(jiàn)到相關(guān)專(zhuān)利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決波前受壓縮樣品隨壓力升高喪失透明性后現(xiàn)有的靶裝置無(wú)法確定其多 次壓縮狀態(tài)壓力、溫度、密度的不足，提高流體沖擊終態(tài)壓力的測(cè)試范圍，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨瞬 態(tài)光譜的同步測(cè)量，本發(fā)明提供一種單發(fā)次多信息量診斷靶，可以同時(shí)測(cè)試等離子體中沖 擊波速度、粒子速度剖面、壓力、溫度、密度、時(shí)間分辨瞬態(tài)光譜等多個(gè)參數(shù)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是飛片高速撞擊基板左表面產(chǎn)生平面 強(qiáng)沖擊波，然后經(jīng)基板進(jìn)入樣品在沖擊阻抗較高的基板和復(fù)合窗口間來(lái)回反射對(duì)樣品實(shí)施 多次壓縮產(chǎn)生高溫高壓等離子體并發(fā)出光輻射，光輻射依次通過(guò)第一層窗口、輻射高溫計(jì) 和光譜儀測(cè)試通道、第二層窗口、增透膜、第三層窗口及緊靠復(fù)合窗口右表面中心位置布置 的光纖束后分別進(jìn)入多通道輻射高溫計(jì)和時(shí)間分辨光譜儀；緊靠復(fù)合窗口右表面均布放置 第一個(gè)光探針和第二個(gè)光探針，多普勒探針系統(tǒng)的入射激光通過(guò)第一個(gè)光探針和第二個(gè)光 探針照射在第二層窗口左表面的反射膜上發(fā)生反射，反射光依次經(jīng)過(guò)第二層窗口、增透膜、 第三層窗口后進(jìn)入多普勒探針系統(tǒng)。樣品封裝在由基板和復(fù)合窗口形成的圓柱形空腔內(nèi)， 復(fù)合窗口中的第二層窗口左表面留有輻射高溫計(jì)和光譜儀測(cè)試通道，通道以外區(qū)域鍍反射 膜，第三層窗口左表面鍍?cè)鐾改?，各層窗口由具有光學(xué)透明性的膠粘劑粘接在一起。本發(fā)明的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的多次壓縮用以提高樣品的沖擊終態(tài)壓 力，產(chǎn)生的等離子體具有壓力、密度和溫度均勻、體積大的特點(diǎn)，在同一發(fā)實(shí)驗(yàn)中可以實(shí)現(xiàn) 等離子體沖擊波速度、粒子速度、壓力、溫度、密度、時(shí)間分辨瞬態(tài)光譜多個(gè)狀態(tài)參量的同步 測(cè)量，有效減少實(shí)驗(yàn)的發(fā)次、節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，在波前受壓縮樣品隨壓力升高喪失透明性后仍 然可以利用沖擊發(fā)光輻射歷史結(jié)合粒子速度剖面測(cè)量確定其多次壓縮狀態(tài)參量。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1是本發(fā)明一種單發(fā)次多信息量診斷靶布局示意圖。圖2是診斷靶裝置中復(fù)合窗口結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是對(duì)復(fù)合窗口中通過(guò)第二層窗口剖面的左視圖，用以說(shuō)明第二層窗口左表面 反射膜。
圖中1.飛片，2.基板，3.樣品，4.復(fù)合窗口，5.第一個(gè)光探針，6.第
二個(gè)光探針，7.多普勒探針系統(tǒng)，8.光纖束，9.多通道輻射高溫計(jì)，10.多通道時(shí)間分 辨光譜儀，21.第一層窗口，22.反射膜，23.第二層窗口，24.增透膜，25.第三層窗口， 31.輻射高溫計(jì)和光譜儀測(cè)試通道。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明一種單發(fā)次多信息量診斷靶布局示意圖，如圖1所示，圖中的飛片1 高速撞擊基板2左表面產(chǎn)生平面強(qiáng)沖擊波，然后經(jīng)基板2進(jìn)入樣品3對(duì)其實(shí)施沖擊壓縮，沖 擊波在沖擊阻抗較高的基板2和復(fù)合窗口 4間來(lái)回反射對(duì)樣品實(shí)施多次壓縮產(chǎn)生高溫高壓 等離子體并發(fā)出光輻射，光輻射依次通過(guò)復(fù)合窗口 4及光纖束8后分別進(jìn)入多通道輻射高 溫計(jì)9和時(shí)間分辨光譜儀10，實(shí)現(xiàn)沖擊發(fā)光輻射歷史及時(shí)間分辨瞬態(tài)光譜的同步測(cè)量；樣 品3和復(fù)合窗口 4界面粒子速度剖面通過(guò)均布在復(fù)合窗口 4右表面外的第一個(gè)光探針5、第 二個(gè)光探針6由多普勒探針系統(tǒng)7測(cè)量。飛片1采用鉭或93鎢合金類(lèi)高沖擊阻抗的重金屬材料，基板2選用沖擊阻抗和強(qiáng) 度較高的標(biāo)準(zhǔn)金屬材料，樣品3封裝在高沖擊阻抗的基板2和復(fù)合窗口 4之間，可以實(shí)現(xiàn)沖 擊波的來(lái)回反射以達(dá)到提高沖擊終態(tài)壓力的目的。復(fù)合窗口 4由第一層窗口 21、第二層窗口 23和第三窗口 25構(gòu)成，如圖2所示，各 層窗口間用具有光學(xué)透明性的膠粘劑DG-4粘接在一起，第一層窗口 21和第二層窗口 23均 為氟化鋰(LiF)，第三層窗口 25為藍(lán)寶石(AL2O3),氟化鋰和藍(lán)寶石沖擊阻抗比樣品高且高 壓透明性較好，便于光學(xué)測(cè)試。第一層窗口 21用作緩沖材料用來(lái)防止樣品和氟化鋰窗口界 面產(chǎn)生的高溫對(duì)反射膜22的破壞，第二層窗口 23左表面留有輻射高溫計(jì)和光譜儀測(cè)試通 道31，如圖3所示，測(cè)試通道以外區(qū)域鍍反射膜22用作激光測(cè)速的反射面，反射膜22建議 選用沖擊阻抗與第一層窗口 21和第二層窗口 23相同且反光特性較好的鋁膜，第三層窗口 25左表面鍍?cè)鐾改，用于增強(qiáng)多普勒探針系統(tǒng)7的入射激光強(qiáng)度，同時(shí)用來(lái)支撐前面的 氟化鋰窗口防止其被流體的初始高壓所破壞。第一個(gè)光探針5和第二個(gè)光探針6對(duì)稱布置在復(fù)合窗口 4右表面，多普勒探針系 統(tǒng)7發(fā)出入射激光通過(guò)2路光探針?lè)謩e照射在反射膜22上2個(gè)不同位置處發(fā)生反射，反射 光按入射光路徑由2路光探針原路返回多普勒探針系統(tǒng)7，實(shí)現(xiàn)反射面粒子速度剖面測(cè)量， 由于反射膜22的沖擊阻抗與第一層窗口 21和第二層窗口 23相同，因此反射膜22運(yùn)動(dòng)的 粒子速度與樣品3和第一層窗口 21界面的粒子速度相同，而反射面運(yùn)動(dòng)速度反映的是樣品 3經(jīng)歷偶數(shù)次壓縮后的粒子速度，由此可以確定樣品3經(jīng)歷偶數(shù)次壓縮及達(dá)到平衡態(tài)時(shí)的 狀態(tài)參量。粒子速度剖面測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射與接收由同一路光探針實(shí)現(xiàn)，采用多路光探 針是為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)位置的多點(diǎn)測(cè)量，有利于提高測(cè)量精度和對(duì)波剖面的平面性進(jìn)行分析，可以根據(jù)實(shí)際需求增減光探針的數(shù)量。 光纖束8由2組光纖組成，一端為裸光纖緊密排列外加金屬套做成圓柱頭形式，緊 靠第三層窗口 25右表面布在其中心位置，另一端分散成2組獨(dú)立光纖，分別與多通道輻射 高溫計(jì)9和多通道時(shí)間分辨光譜儀10相接，實(shí)現(xiàn)樣品3沖擊發(fā)光輻射歷史測(cè)量和時(shí)間分辨 瞬態(tài)光譜測(cè)量。沖擊發(fā)光輻射歷史與粒子速度剖面測(cè)量結(jié)果關(guān)聯(lián)再加上阻抗匹配方法可以 確定樣品3經(jīng)歷奇數(shù)次壓縮后的狀態(tài)參量，時(shí)間分辨瞬態(tài)光譜用于分析樣品3在強(qiáng)沖擊波 作用下分子原子的離解電離化學(xué)反應(yīng)、譜線頻移與展寬以及輔助推測(cè)沖擊溫度。
權(quán)利要求
1.一種單發(fā)次多信息量診斷靶，其特征是飛片(1)高速撞擊基板(2)左表面產(chǎn)生平面 強(qiáng)沖擊波，然后經(jīng)基板(2)進(jìn)入樣品(3)在沖擊阻抗較高的基板(2)和復(fù)合窗口(4)間來(lái)回 反射對(duì)樣品(3)實(shí)施多次壓縮產(chǎn)生高溫高壓等離子體并發(fā)出光輻射，光輻射依次通過(guò)第一 層窗口(21)、輻射高溫計(jì)和光譜儀測(cè)試通道(31)、第二層窗口(23)、增透膜(24)、第三層窗 口(25)及緊靠復(fù)合窗口(4)右表面中心位置布置的光纖束(8)后分別進(jìn)入多通道輻射高溫 計(jì)(9)和多通道時(shí)間分辨光譜儀(10);緊靠復(fù)合窗口(4)右表面均布放置第一個(gè)光探針(5) 和第二個(gè)光探針(6)，多普勒探針系統(tǒng)(7)的入射激光通過(guò)第一個(gè)光探針(5)和第二個(gè)光探 針(6)照射在第二層窗口(23)左表面的反射膜(22)上發(fā)生反射，反射光依次經(jīng)過(guò)第二層窗 口(23)、增透膜(24)、第三層窗口(25)后進(jìn)入多普勒探針系統(tǒng)(7)；樣品(3)封裝在由基板(2)和復(fù)合窗口(4)形成的圓柱形空腔內(nèi)，復(fù)合窗口(4)中的第 二層窗口(23)左表面留有輻射高溫計(jì)和光譜儀測(cè)試通道(31)，輻射高溫計(jì)和光譜儀測(cè)試 通道(31)以外區(qū)域鍍反射膜(22)，第三層窗口(25)左表面鍍?cè)鐾改?24)，上述各層窗口由 具有光學(xué)透明性的膠粘劑粘接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單發(fā)次多信息量診斷靶，其特征是所述的復(fù)合窗口選用具 有高壓透明性的光學(xué)窗口材料，第一層窗口和第二層窗口為氟化鋰窗口，第三層窗口為藍(lán) 寶石窗口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單發(fā)次多信息量診斷靶，其特征是所述的輻射高溫計(jì)和光 譜儀測(cè)試通道(31)位于第二層窗口左表面中心位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單發(fā)次多信息量診斷靶，其特征是所述反射膜采用與兩側(cè) 氟化鋰窗口阻抗相同具有反光特性的鋁膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單發(fā)次多信息量診斷靶。本發(fā)明的診斷靶特點(diǎn)是，正片高速撞擊基板經(jīng)基板進(jìn)入樣品對(duì)其實(shí)施沖擊壓縮，沖擊波在沖擊阻抗較高的基板和復(fù)合窗口間來(lái)回反射對(duì)樣品實(shí)施多次壓縮產(chǎn)生高溫高壓等離子體并發(fā)出光輻射，光輻射通過(guò)復(fù)合窗口及光纖束進(jìn)入多通道輻射高溫計(jì)和時(shí)間分辨光譜儀實(shí)現(xiàn)沖擊發(fā)光輻射歷史及時(shí)間分辨瞬態(tài)光譜的同步測(cè)量；沖擊波在樣品及窗口界面反射時(shí)其界面粒子速度發(fā)生變化，粒子速度剖面由多普勒探針系統(tǒng)測(cè)量。對(duì)粒子速度剖面及沖擊發(fā)光輻射歷史進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析再加上阻抗匹配方法可以確定樣品多次壓縮狀態(tài)參量。本發(fā)明的診斷靶裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可在同一發(fā)實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)等離子體沖擊波速度、粒子速度、壓力、溫度、密度、時(shí)間分辨瞬態(tài)光譜多個(gè)狀態(tài)參量的同步測(cè)量。
文檔編號(hào)G01D21/02GK102095450SQ20101058071
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者孫志紅, 蔡靈倉(cāng), 鄭君, 陳其峰, 陳志云, 顧云軍 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所