專利名稱：一種單發次多信息量診斷靶的制作方法
技術領域：
本發明屬于高溫等離子體狀態方程及光譜研究技術領域，具體涉及一種單發次多 信息量診斷靶。
背景技術：
沖擊壓縮液體及稠密氣體等流體產生高溫等離子體狀態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用背景和科學意 義，在實驗室對流體實施多次壓縮并對其等離子體參數進行診斷強烈依賴于靶裝置的設 計。目前的靶裝置是通過輻射高溫計(PMT)單一技術手段來診斷初始透明流體樣品的沖擊 壓縮狀態，只對流體的狀態方程進行測量，波前受壓縮樣品隨壓力升高容易喪失透明性，利 用輻射高溫計僅僅能夠確定流體一次壓縮狀態，無法對樣品二次及以上次沖擊壓縮壓縮狀 態進行診斷，達到的壓力測試范圍非常有限，同時也沒有實施時間分辨瞬態光譜的測量。關 于單發次多信息量診斷靶也沒有見到相關專利報道。
發明內容
為了解決波前受壓縮樣品隨壓力升高喪失透明性后現有的靶裝置無法確定其多 次壓縮狀態壓力、溫度、密度的不足，提高流體沖擊終態壓力的測試范圍，實現時間分辨瞬 態光譜的同步測量，本發明提供一種單發次多信息量診斷靶，可以同時測試等離子體中沖 擊波速度、粒子速度剖面、壓力、溫度、密度、時間分辨瞬態光譜等多個參數。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是飛片高速撞擊基板左表面產生平面 強沖擊波，然后經基板進入樣品在沖擊阻抗較高的基板和復合窗口間來回反射對樣品實施 多次壓縮產生高溫高壓等離子體并發出光輻射，光輻射依次通過第一層窗口、輻射高溫計 和光譜儀測試通道、第二層窗口、增透膜、第三層窗口及緊靠復合窗口右表面中心位置布置 的光纖束后分別進入多通道輻射高溫計和時間分辨光譜儀；緊靠復合窗口右表面均布放置 第一個光探針和第二個光探針，多普勒探針系統的入射激光通過第一個光探針和第二個光 探針照射在第二層窗口左表面的反射膜上發生反射，反射光依次經過第二層窗口、增透膜、 第三層窗口后進入多普勒探針系統。樣品封裝在由基板和復合窗口形成的圓柱形空腔內， 復合窗口中的第二層窗口左表面留有輻射高溫計和光譜儀測試通道，通道以外區域鍍反射 膜，第三層窗口左表面鍍增透膜，各層窗口由具有光學透明性的膠粘劑粘接在一起。本發明的有益效果是，可以實現對流體的多次壓縮用以提高樣品的沖擊終態壓 力，產生的等離子體具有壓力、密度和溫度均勻、體積大的特點，在同一發實驗中可以實現 等離子體沖擊波速度、粒子速度、壓力、溫度、密度、時間分辨瞬態光譜多個狀態參量的同步 測量，有效減少實驗的發次、節約實驗成本，在波前受壓縮樣品隨壓力升高喪失透明性后仍 然可以利用沖擊發光輻射歷史結合粒子速度剖面測量確定其多次壓縮狀態參量。
下面結合附圖對本發明進一步說明。但不應以此限制本發明的保護范圍。圖1是本發明一種單發次多信息量診斷靶布局示意圖。圖2是診斷靶裝置中復合窗口結構示意圖。圖3是對復合窗口中通過第二層窗口剖面的左視圖，用以說明第二層窗口左表面 反射膜。
圖中1.飛片，2.基板，3.樣品，4.復合窗口，5.第一個光探針，6.第
二個光探針，7.多普勒探針系統，8.光纖束，9.多通道輻射高溫計，10.多通道時間分 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.輻射高溫計和光譜儀測試通道。
具體實施例方式圖1為本發明一種單發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左表面產生平面強沖擊波，然后經基板2進入樣品3對其實施沖擊壓縮，沖 擊波在沖擊阻抗較高的基板2和復合窗口 4間來回反射對樣品實施多次壓縮產生高溫高壓 等離子體并發出光輻射，光輻射依次通過復合窗口 4及光纖束8后分別進入多通道輻射高 溫計9和時間分辨光譜儀10，實現沖擊發光輻射歷史及時間分辨瞬態光譜的同步測量；樣 品3和復合窗口 4界面粒子速度剖面通過均布在復合窗口 4右表面外的第一個光探針5、第 二個光探針6由多普勒探針系統7測量。飛片1采用鉭或93鎢合金類高沖擊阻抗的重金屬材料，基板2選用沖擊阻抗和強 度較高的標準金屬材料，樣品3封裝在高沖擊阻抗的基板2和復合窗口 4之間，可以實現沖 擊波的來回反射以達到提高沖擊終態壓力的目的。復合窗口 4由第一層窗口 21、第二層窗口 23和第三窗口 25構成，如圖2所示，各 層窗口間用具有光學透明性的膠粘劑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為藍寶石(AL2O3),氟化鋰和藍寶石沖擊阻抗比樣品高且高 壓透明性較好，便于光學測試。第一層窗口 21用作緩沖材料用來防止樣品和氟化鋰窗口界 面產生的高溫對反射膜22的破壞，第二層窗口 23左表面留有輻射高溫計和光譜儀測試通 道31，如圖3所示，測試通道以外區域鍍反射膜22用作激光測速的反射面，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左表面鍍增透膜M，用于增強多普勒探針系統7的入射激光強度，同時用來支撐前面的 氟化鋰窗口防止其被流體的初始高壓所破壞。第一個光探針5和第二個光探針6對稱布置在復合窗口 4右表面，多普勒探針系 統7發出入射激光通過2路光探針分別照射在反射膜22上2個不同位置處發生反射，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7，實現反射面粒子速度剖面測量， 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運動的 粒子速度與樣品3和第一層窗口 21界面的粒子速度相同，而反射面運動速度反映的是樣品 3經歷偶數次壓縮后的粒子速度，由此可以確定樣品3經歷偶數次壓縮及達到平衡態時的 狀態參量。粒子速度剖面測試系統的信號發射與接收由同一路光探針實現，采用多路光探 針是為了實現多個位置的多點測量，有利于提高測量精度和對波剖面的平面性進行分析，可以根據實際需求增減光探針的數量。 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組獨立光纖，分別與多通道輻射 高溫計9和多通道時間分辨光譜儀10相接，實現樣品3沖擊發光輻射歷史測量和時間分辨 瞬態光譜測量。沖擊發光輻射歷史與粒子速度剖面測量結果關聯再加上阻抗匹配方法可以 確定樣品3經歷奇數次壓縮后的狀態參量，時間分辨瞬態光譜用于分析樣品3在強沖擊波 作用下分子原子的離解電離化學反應、譜線頻移與展寬以及輔助推測沖擊溫度。
權利要求
1.一種單發次多信息量診斷靶，其特征是飛片(1)高速撞擊基板(2)左表面產生平面 強沖擊波，然后經基板(2)進入樣品(3)在沖擊阻抗較高的基板(2)和復合窗口(4)間來回 反射對樣品(3)實施多次壓縮產生高溫高壓等離子體并發出光輻射，光輻射依次通過第一 層窗口(21)、輻射高溫計和光譜儀測試通道(31)、第二層窗口(23)、增透膜(24)、第三層窗 口(25)及緊靠復合窗口(4)右表面中心位置布置的光纖束(8)后分別進入多通道輻射高溫 計(9)和多通道時間分辨光譜儀(10);緊靠復合窗口(4)右表面均布放置第一個光探針(5) 和第二個光探針(6)，多普勒探針系統(7)的入射激光通過第一個光探針(5)和第二個光探 針(6)照射在第二層窗口(23)左表面的反射膜(22)上發生反射，反射光依次經過第二層窗 口(23)、增透膜(24)、第三層窗口(25)后進入多普勒探針系統(7)；樣品(3)封裝在由基板(2)和復合窗口(4)形成的圓柱形空腔內，復合窗口(4)中的第 二層窗口(23)左表面留有輻射高溫計和光譜儀測試通道(31)，輻射高溫計和光譜儀測試 通道(31)以外區域鍍反射膜(22)，第三層窗口(25)左表面鍍增透膜(24)，上述各層窗口由 具有光學透明性的膠粘劑粘接在一起。
2.根據權利要求1所述的單發次多信息量診斷靶，其特征是所述的復合窗口選用具 有高壓透明性的光學窗口材料，第一層窗口和第二層窗口為氟化鋰窗口，第三層窗口為藍 寶石窗口。
3.根據權利要求1所述的單發次多信息量診斷靶，其特征是所述的輻射高溫計和光 譜儀測試通道(31)位于第二層窗口左表面中心位置。
4.根據權利要求1所述的單發次多信息量診斷靶，其特征是所述反射膜采用與兩側 氟化鋰窗口阻抗相同具有反光特性的鋁膜。
全文摘要
本發明公開了一種單發次多信息量診斷靶。本發明的診斷靶特點是，正片高速撞擊基板經基板進入樣品對其實施沖擊壓縮，沖擊波在沖擊阻抗較高的基板和復合窗口間來回反射對樣品實施多次壓縮產生高溫高壓等離子體并發出光輻射，光輻射通過復合窗口及光纖束進入多通道輻射高溫計和時間分辨光譜儀實現沖擊發光輻射歷史及時間分辨瞬態光譜的同步測量；沖擊波在樣品及窗口界面反射時其界面粒子速度發生變化，粒子速度剖面由多普勒探針系統測量。對粒子速度剖面及沖擊發光輻射歷史進行關聯分析再加上阻抗匹配方法可以確定樣品多次壓縮狀態參量。本發明的診斷靶裝置結構緊湊，可在同一發實驗中實現等離子體沖擊波速度、粒子速度、壓力、溫度、密度、時間分辨瞬態光譜多個狀態參量的同步測量。
文檔編號G01D21/02GK102095450SQ20101058071
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者孫志紅, 蔡靈倉, 鄭君, 陳其峰, 陳志云, 顧云軍 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所