一種等離子體動量測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及激光等離子體動量測量領域，具體地說，涉及一種提高液體靶材 在激光燒蝕后產生的等離子體推進比沖的等離子體動量測量裝置。
【背景技術】
[0002] 強激光與靶相互作用時產生超音速噴射的等離子體，根據動量守恒，在等離子體 噴射的反方向產生一個作用力，該作用力可以作用一種新的推進源，這就是激光等離子體 推進的基本原理。激光等離子體推進技術由于在推進比沖、發射成本、環保、安全等方面的 優勢，在過去的幾年內獲得了迅速的發展。在激光燒蝕的各種靶材中如各種常見金屬、高分 子聚合物等，液體靶材由于高耦合系數、易于存儲等優點而成為該領域研究的熱點之一。中 國科學院物理研究所在激光燒蝕水的研究中，得到了近350dyne/W的耦合系數，中國科學技 術大學的研究小組在鋁襯底上燒蝕水膜，得到了耦合系數的大幅度提高。中國地質大學的 研究小組對常溫下蓖麻油和甘油的燒蝕效果進行了對比，發現推進比沖與液體的粘度有很 大關系。
[0003] 但對于各種液體如液體水、酒精、蓖麻油等材料而言，在燒蝕過程中，伴隨等離子 體的產生，大部分液體由于濺射而消耗掉，真正用于離化產生等離子體的部分僅僅占到總 量的5%左右。這使得激光等離子體的推進比沖非常小，僅有幾秒。為提高比沖，降低濺射 量，部分研究小組采用小容器來降低濺射量，部分研究小組利用液體本身的粘性來實現。 例如地質大學研究小組在納秒激光燒蝕水的研究中，發現產生的比沖與水的粘度在一定范 圍內成近線性關系。
[0004] 另外在測量裝置方面，采用的是單擺法測量，該方法是將激光燒蝕的靶懸掛成一 個單擺，通過測量靶在燒蝕后擺動的振幅獲得靶的速度，從而獲得靶動量。該方法是一種結 構簡單、操作方便、測量精度相對較高的測量方法。
[0005] 在考慮了液體本身粘度的基礎上，同時考慮到入射激光波長1064nm的吸收效率， 本專利提出在具有高粘度的甘油中摻雜不同質量配比的碳來實現對推進比沖的提高。該靶 材料既利用了甘油本身具有的高粘度系數，又利用了碳對l〇64nm波長的高吸收率，并通過 實驗對不同碳含量的甘油的比沖進行了測量。此外，測量裝置中采用利用靶面反射來測量 位移，獲得速度及動量。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型正是為了解決上述技術問題而設計的一種等離子體動量測量裝置。
[0007] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0008] -種等離子體動量測量裝置，包括一個氦氖光光源、全反鏡、鋁塊、接收屏、入射激 光和聚焦鏡;氦氖光光源產生的激光束作為探測光，經過全反鏡反射后入射到接收屏上;接 收屏上標有刻度，可以獲得反射光的位移;全反鏡與鋁塊粘在一起，鋁塊的正面有一個可以 盛放甘油的坑，入射激光經聚焦鏡聚焦后入射到甘油的底部;整個鋁塊與全反鏡用細線將 全反鏡懸掛起來組成一個單擺。
[0009] 所述一種等離子體動量測量裝置，在鋁塊的正面中心位置有一個直徑為2mm、深度 1.5_的圓柱形坑，用于盛放甘油，并限制反沖方向。
[0010] 所述一種等離子體動量測量裝置，其入射激光為脈沖激光。
[0011] 所述一種等離子體動量測量裝置，其甘油為碳摻雜甘油，是按照普通甘油與碳粉 按質量比為，甘油:95~99.9 %，碳粉:0.1~5 %的比例混合。
[0012] 本實用新型的有益效果是采用摻雜碳的甘油，并通過測量裝置獲得該液體的比 沖;與現有液體靶材相比，能夠降低液體的濺射，提高比沖;其測量裝置操作簡單、數據圖像 完備準確、測量結果精準;適用于速度低、位移小的激光等離子體動量測量。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型實驗裝置示意圖。
[0014] 圖2為測量得到的不同配比的碳摻雜甘油的比沖圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0016] 如圖1所示，本實用新型一種等離子體動量測量裝置，包括一個氦氖光光源2、全反 鏡4、鋁塊5、接收屏1、入射激光8和聚焦鏡7;氦氖光光源2產生的激光束3作為探測光，經過 全反鏡4反射后入射到接收屏1上;接收屏1上標有刻度，可以獲得反射光的位移;全反鏡4與 鋁塊5粘在一起，鋁塊的正面有一個可以盛放甘油的坑6,入射激光8經聚焦鏡7聚焦后入射 到甘油的底部;整個鋁塊5與全反鏡4用細線將全反鏡9懸掛起來組成一個單擺。
[0017] 所述一種等離子體動量測量裝置，在鋁塊5的正面中心位置有一個直徑為2mm、深 度1.5mm的圓柱形坑6,用于盛放甘油。
[0018]所述一種等離子體動量測量裝置，其入射激光8波長為532或1064nm，或其他波長 的脈沖激光。
[0019] 所述一種等離子體動量測量裝置，其甘油為碳摻雜甘油，是按照普通甘油與碳粉 按質量分數〇. 1~5%的比例混合，也可使用其他黏性液體。
[0020] 具體測量過程為：當激光燒蝕后，靶坑內的甘油發生離化和噴射。而這個鋁靶塊和 全反鏡隨之發生擺動。由于全反鏡的移動，使得探測光103發生位移。根據接收屏上的刻度， 得到探測光位移的變化。再根據擺線長度、擺動周期獲得靶的動量：
[0022] 其中的m為全反鏡、鋁塊及液體甘油的質量，T為單擺的擺動周期，L為擺線長度，0 為擺線偏離頂部的角度。
[0023] 而獲得的靶動量與消耗的液體質量之比就是比沖。
[0024] 本實用新型中的氦氖光光源僅作為光源，提供一束連續的光斑直徑很小的光束， 其它能夠提供光束的光源也可使用;所需要的甘油為普通常溫下的甘油。
[0025] 本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下得出的其 他任何與本實用新型相同或相近似的產品，均落在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種等離子體動量測量裝置，包括一個氦氖光光源(2)、全反鏡(4)、鋁塊(5)、接收屏 (1)、入射激光(8)和聚焦鏡(7);其特征在于:氦氖光光源(2)產生的激光束(3)作為探測光， 經過全反鏡(4)反射后入射到接收屏（1)上;接收屏（1)上標有刻度，可以獲得反射光的位 移;全反鏡(4)與鋁塊(5)粘在一起，鋁塊的正面有一個可以盛放甘油的坑(6)，入射激光(8) 經聚焦鏡(7)聚焦后入射到甘油的底部;整個鋁塊(5)與全反鏡(4)用細線將全反鏡(9)懸掛 起來組成一個單擺。2. 根據權利要求1所述的一種等離子體動量測量裝置，其特征在于:在鋁塊(5)的正面 中心位置有一個直徑為2_、深度1.5_的圓柱形坑(6)，用于盛放甘油，并限制反沖方向。3. 根據權利要求1所述的一種等離子體動量測量裝置，其特征在于:入射激光(8)為脈 沖激光。
【專利摘要】本實用新型公開了一種等離子體動量測量裝置，包括一個氦氖光光源、全反鏡、鋁塊、接收屏、入射激光和聚焦鏡；氦氖光光源產生的激光束作為探測光，經過全反鏡反射后入射到接收屏上；接收屏上標有刻度，可以獲得反射光的位移；全反鏡與鋁塊粘在一起，鋁塊的正面有一個可以盛放甘油的坑，入射激光經聚焦鏡聚焦后入射到甘油的底部；整個鋁塊與全反鏡用細線全反鏡懸掛起來組成一個單擺。本實用新型采用摻雜碳的甘油，并通過測量裝置獲得該液體的比沖；與現有液體靶材相比，能夠降低液體的濺射，提高比沖；其測量裝置操作簡單、數據圖像完備準確、測量結果精準；適用于速度低、位移小的激光等離子體動量測量。
【IPC分類】H05H1/00
【公開號】CN205356787
【申請號】CN201521010033
【發明人】張思齊, 鄭志遠, 梁田, 湯偉沖, 肖珂, 梁文飛
【申請人】中國地質大學（北京）
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月8日