激光高压状态方程铝铜阻抗匹配靶的理论研究

重点研究了激光驱动冲击波在嵌金层的组合靶中传播规律、金层对超热电子的屏蔽作用和对冲击波的致稳作用。给出了铝铜阻抗匹配靶基底的设计原则。设计了实验用的组合靶及不嵌金层的简单靶。对1989年在“神光”激光器上获取的实验数据进行了理论处理和分析,确认在铜样品中获得了0.8TPa的高压,而且冲击波测量误差≤5％。铝铜阻抗匹配实验取得了成功,得到的铜的高压冲击压缩数据与Nellis等人1988年发表的实验结果(包含地下核爆实验结果)拟合曲线非常接近。     

阻抗匹配靶制备及靶参数精密测量

通过精密轧机轧制Al、Cu、Au等高纯金属箔片,采用精密微装配技术获得应用于激光状态方程实验所需的阻抗匹配靶。运用台阶仪和白光干涉仪分别对阻抗匹配靶进行靶参数精密测量。在“神光Ⅱ”上进行阻抗匹配的实验打靶,获得了相关靶型的实验图像。     

冲击波平面性、稳定性实验用双边多台阶Al靶制备

多台阶靶是冲击波稳定性、平面性实验的重要实验用靶。本工作采用单点金刚石切削技术,优化工艺过程设计,完成了铝双边多台阶靶的制备。应用Veeco NT1100白光干涉仪对表面轮廓及粗糙度进行了测量。通过SPDT技术制备的具有微细双边结构的多台阶靶可满足实验要求。各台阶表面几何厚度误差小于1%,均方根粗糙度Rq小于50 nm,轮廓最大高度Tir仅在底部台阶处最大,约200 nm,其余台阶处均小于100 nm,台阶垂直度在90°±1°内。     

1.5～3 μm 铝膜辐射热波实验诊断(英文)

以强激光加热腔靶形成强 X 光辐射烧蚀铝膜介质,用软 X 光能谱时间高分辨诊断技术观察到辐射热波,测得了质量烧蚀率。实验还观察到了 X 光辐射驱动的冲击波信号,得到了相应的冲击波压力。     

1.5～3 μm铝膜辐射热波实验诊断(英文)

以强激光加热腔靶形成强X光辐射烧蚀铝膜介质,用软X光能谱时间高分辨诊断技术观察到辐射热波,测得了质量烧蚀率。实验还观察到了X光辐射驱动的冲击波信号,得到了相应的冲击波压力。     

基于“天光一号”装置的状态方程实验

高精度的状态方程测量要求产生稳定、平整、干净的冲击波。实验中使用零空腔平面靶、飞片平面靶和零空腔单台阶靶，分别对冲击波的平面性及其影响因素进行了研究。     

超短超强激光与不同厚度的铝膜作用加速质子的实验研究

介绍了功率密度4×10¹⁶W/cm²,脉宽120 fs情况下超短超强激光分别与5和2.1 μm薄膜铝靶作用加速质子的实验。采用CR-39固体径迹探测器和Thomson谱仪结合测量得到质子能谱,并对实验结果进行分析。测得的5 μm铝靶的质子最大能量约为140 keV,2.1 μm铝靶的质子最大能量约为170 keV。2.1 μm铝靶的质子产额较5 μm铝靶的高1个量级。     

Study on Coating of Plasma Spray Al2O3 on Surface of Molybdenum Alloy

实验研究在强冲击波作用下各种材料的状态方程，对于武器设计、新材料科学、地球和行星内部的地球物理学研究等研究领域都有非常重要的理论意义和广泛的应用前景。随着强激光技术的发展，实验室利用强激光产生稳定冲击波研究物质的状态方程已经实现。激光速度干涉仪已成为1个被普遍接受的测量自由面速度的诊断设备，可直接记录靶自由面速度随时间的变化。根据实验要求建立了光学记录速度干涉仪系统（图1），用以进行状态方程自由面速度数据的直接测量。     

简易台阶靶的制作

在激光打靶实验中，台阶靶主要用来测量冲击波速度。如果能同时测出冲击波速度和粒子速度，便可得到材料冲击压缩线上的1个点。如果能同时测出1组冲击波速度和粒子速度，便可得到材料的1条冲击压缩线。所以，台阶靶的制作对于EOS实验至关重要。     

激光驱动冲击压缩下金属Al的高压声速研究

为研究Al材料的高压动态响应特性,采用激光驱动冲击压缩加载法和加窗VISAR法,开展了金属Al样品的高压声速研究,并完成了相关靶物理过程模拟与小尺度靶结构参数设计。实验获得了冲击加载与追赶稀疏物理过程图像,靶样品的纵波声速与理论预估结果相符。     

单点金刚石切削技术在EOS靶制备中的应用

针对激光状态方程(Equation of state,EOS)实验对靶的高精度、表面高质量、材料密度达到或接近理论密度的需求以及金刚石切削技术不改变原材料密度、加工精度高、粗糙度小的特点,阐述了单点金刚石切削技术(SPDT)在EOS靶制备中的应用情况,包括铝、铜等金属薄膜零件制备、多种结构整体式台阶靶制备、整体式楔形靶...     

在线同位素分离器靶-源中靶材料的放射性活度

用LCS+CBURN程序计算在线同位素分离器靶-源中铅、钨、铜、铝、石墨靶材料以及结构材料水、不锈钢在100MeV、200μA强流质子束照射下所产生的放射性核素活度以及γ射线强度随时间的变化,以便为靶的设计、更换以及后期处理提供一定的设计依据。所选靶材料在照射后会产生长寿命放射性核素氚,其中,铅靶材料中还会产生¹³¹I。     

应用于在线测厚的多靶式特征X射线发生装置初步设计

由于设计的需要,利用铜靶、铁靶进行了特征X射线的产额与靶源的距离、靶源夹角关系的实验研究,当靶源距离越近、靶源夹角为70°时产生的特征X最多;在实验基础上设计了射线产额高,体积小、质量轻,靶片转换方便的特征X射线发生装置。     

美俄开展的铜材料动态屈服强度实验研究

本文介绍了美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室和俄罗斯联邦核中心合作完成的高应变率系列实验RHSR-0,1,2.实验的目的是通过铜材料表面正弦螺纹的波幅增长率来确定铜的动态屈服强度.实验中利用两级爆炸驱动脉冲功率发生器来产生所需的35MA强电流,采用了三层套管系统(铝-介质-铜)和径向X-光照相技术,所得到的最终实验结果与理论模型的预测值基本一致,说明利用该实验原理来确定材料的动态屈服强度是可行的.     

长脉冲KrF激光驱动高速飞片实验研究

利用侧向阴影成像技术开展了激光驱动高速金属飞片实验研究,并介绍了飞片实验系统与条纹相机时空标定结果。实验在辐照激光波长248 nm、脉宽28 ns、能量100 J、功率密度1.8×10¹²W/cm²的条件下加速带有50 μm烧蚀层的5 μm铝飞片至10 km/s左右。讨论了不同条件下加速过程的区别,分析了冲击波对飞片加速过程的影响,并从铝、钽飞片实验对比中发现激光烧蚀不同材料的能量转化效率是不同的。     

铅散裂中子靶物理特性研究

利用蒙卡程序DCM/CEM对ADS标准散裂中子靶进行了计算。计算了长0.6 m,直径0.2 m的圆柱形208Pb靶,在0.1～1.6 GeV的质子轰击下,Pb靶发生散裂反应产生的中子产额及表面的中子注量、能谱分布以及靶内能量沉积分布,解释了以前的实验结果。计算结果与文献数据、实验数据进行了比较,符合良好,对进一步进行ADS堆芯设计具有较好的理论指导意义。     

冲击波速度的直接测量

冲击波速度是状态方程试验中重要的测量数据，可用台阶靶来实现直接测量。通过条纹相机对台阶边缘两侧的光信号进行记录，可直观测算出靶内冲击波的瞬时平均速度。     

台阶靶内冲击波速度的测量

冲击波速度是状态方程试验中重要的测量数据，可用特殊靶来实现直接测量。根据实验室的条件，尝试自制台阶靶，通过条纹相机对台阶边缘两侧的光信号进行记录，可直观测算出靶内冲击波的瞬时平均速度。     

高压磨料水射流水下切割不锈钢的实验研究

采用高压磨料水射流切割装置,用3档切割压力(320、350、380 MPa),分别在2、5、8 mm切割靶距和6种切割速度下,对不锈钢进行水下切割实验。分析切割压力、靶距、切割速度等参数对切割厚度的影响,建立基于实测数据的半经验数学模型。对获得的实验数据进行分析表明,切割压力、靶距和速度与被切割厚度呈现指数关系。     

重离子加速器在线测量实验区的屏蔽设计

本文主要介绍了重离子加速器核物理实验在线测量中为降低辐射本底而采用的多层组合屏蔽设计。计算了能量为700MeV 的~(12)C 重离子入射~(56)Fe 厚靶产生的中子产额(0.16n/离子)、能谱和角分布。采用铁(50 cm)、标准混凝土(150 cm)和硼砂层(1 cm)三层组合屏蔽,可在700MeV ~(12)C 重离子以7.5×10~(10)离子/s 流强入射~(56)Fe 厚靶下,把实验区的中子通量密度降低到1n/cm~2·s 左右。