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神光III原型装置激光驱动高速飞片实验研究进展

税敏 储根柏 席涛 赵永强 范伟 何卫华 单连强 朱斌 辛建婷 谷渝秋

神光III原型装置激光驱动高速飞片实验研究进展

税敏, 储根柏, 席涛, 赵永强, 范伟, 何卫华, 单连强, 朱斌, 辛建婷, 谷渝秋
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  • 激光驱动飞片技术具有产生的飞片速度高、成本低、装置简单等传统动高压加载技术无法取代的优点.随着激光技术的发展,利用高功率激光脉冲发射高速飞片受到越来越多的关注.本文介绍了在神光III原型装置上开展的激光驱动高速飞片实验研究.利用纳秒短脉冲和纳秒整形长脉冲,设计并开展了几种不同方式加速飞片的实验研究,成功获得了10 kms-1的固态铝飞片和50 kms-1超高速度的复合金属飞片,而且飞片具有良好的平面性和完整性.对实验的物理设计、技术途径和数据结果进行了比较全面的分析,为进一步开展激光驱动高速飞片相关实验研究提供了思路,同时也证明了神光III原型装置在激光驱动高速飞片实验研究方面有着巨大的潜力.
      通信作者: 税敏, shuimin123@163.com;jane_xjt@126.com ; 辛建婷, shuimin123@163.com;jane_xjt@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11504349)和中国工程物理研究院重点实验室基金(批准号:9140C680305140C68289)资助的课题.
    [1]

    Wu L Z, Shen R Q, Xu J, Ye Y H, Hu Y 2010 Acta Armamentar II 31 219 (in Chinese) [吴立志, 沈瑞琪, 徐姣, 叶迎华, 胡艳 2010 兵工学报 31 219]

    [2]

    Cauble R, Phillion D W, Hoover T J, Holmes N C, Kilkenny J D, Lee R W 1993 Phys. Rev. Lett. 70 2102

    [3]

    Jones A H, Isbell W M, Maiden C J 1966 J. Appl. Phys. 37 3493

    [4]

    Glushak B L, Zhakov A P, Zhernokletov M V, Ternovoi V Y, Filimonov A S, Fortov V E 1989 Sov. Phys. JETP 69 739

    [5]

    Stilp A J 1987 Int. J. Impact Eng. 5 613

    [6]

    Chhabildas L C, Dunn J E, Reinhart W D, Miller J M 1993 J. Impact Eng. 14 121

    [7]

    Hawke R S, Duerre D E, Huebel J G, Klapper H, Steinberg D J 1972 J. Appl. Phys. 43 2734

    [8]

    Swift D C, Niemczura J G, Paisley D L, Johnson R P, Luo S N, Tierney IV T E 2005 Rev. Sci. Instrum. 76 093907

    [9]

    Paisley D L, Luo S N, Greenfield S R, Koskelo A C 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 023902

    [10]

    Gu Z W, Sun C W, Luo L J 2002 Infrared Laser Eng. 31 428 (in Chinese) [谷卓伟, 孙承纬, 罗利军 2002 红外与激光工程 31 428]

    [11]

    Paisley D L, Montoya N I, Stahl D B 1990 19th International Congress on High-Speed Photography and Photonics Cambridge, United Kingdom, September 16-21, 1990 p760

    [12]

    Niu J C, Gong Z Z, Cao Y, Dai F, Yang J Y, Li Y 2014 Explosive and Shock Waves 34 129 (in Chinese) [牛锦超, 龚自正, 曹燕, 代福, 杨继运, 李宇 2014 爆炸与冲击 34 129]

    [13]

    Barker L M, Hollenback R E 1972 J. Appl. Phys. 43 4669

    [14]

    Xue Q X, Wang Z B, Jiang S E, Wang F, Ye X S, Liu J R 2014 Phys. Plasmas 21 072709

    [15]

    Jing F Q 1999 Guide of Experimental Equation of State p204 (in Chinese) [经福谦 1999 实验物态方程导引 (北京: 科学出版社) 第204页]

    [16]

    Hayes D B, Hall C A, Asay J R, Knudson M D 2003 J. Appl. Phys. 94 2331

    [17]

    Edwards J, Lorenz K T, Remington B A, Pollaine S, Colvin J, Braun D, Lasinski B F, Reisman D, McNaney J M, Greenough J A, Wallace R, Louis H, Kalantar D 2004 Phys. Rev. Lett. 92 075002

    [18]

    Shan L Q, Gao Y L, Xin J T, Wang F, Peng X S, Xu T, Zhou W M, Zhao Z Q, Cao L F, Wu Y C, Zhu B, Liu H J, Liu D X, Shui M, He Y L, Zhan X Y, Gu Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 135204 (in Chinese) [单连强, 高宇林, 辛建婷, 王峰, 彭晓世, 徐涛, 周维民, 赵宗清, 曹磊峰, 吴玉迟, 朱斌, 刘红杰, 刘东晓, 税敏, 何颖玲, 詹夏宇, 谷渝秋 2012 物理学报 61 135204]

    [19]

    Shui M, Chu G B, Zhu B, He W H, Xi T, Fan W, Xin J T, Gu Y Q 2016 J. Appl. Phys. 119 035903

    [20]

    Fratanduono D E, Smith R F, Boehly T R, Eggert J H, Braun D G, Collins G W 2012 Rev. Sci. Instrum. 83 073504

    [21]

    Prisbrey S T, Park H S, Remington B A, Cavallo R, May M, Pollaine S M, Rudd R, Maddox B, Comley A, Fried L, Blobaum K, Wallace R, Wilson M, Swift D, Satcher J, Kalantar D, Perry T, Giraldez E, Farrell M, Nikroo A 2012 Phys. Plasmas 19 056311

    [22]

    Smith R F, Eggert J H, Jeanloz R, Duffy T S, Braun D G, Patterson J R, Rudd R E, Biener J, Lazicki A E, Hamza A V, Wang J, Braun T, Benedict L X, Celliers P M, Collins G W 2014 Nature 511 330

    [23]

    Ozaki N, Koenig M, Benuzzi-Mounaix A, Vinci T, Ravasio A, Esposito M, Lepape S, Henry E, Hser G, Tanaka K A, Nazarov W, Nagai K, Yoshida M 2006 J. Phys. IV France 133 1101

    [24]

    Shui M, Chu G B, Xin J T, Wu Y C, Zhu B, He W H, Gu Y Q 2015 Chin. Phys. B 24 094701

    [25]

    Okada K, Wakabayashi K, Takenaka H, Nagao H, Kondo K, Ono T, Takamatsu K, Ozaki N, Nagai K, Nakai M, Tanaka K A, Yoshida M 2003 Int. J. Impact Eng. 29 497

    [26]

    Kadonoa T, Yoshida M, Takahashi E, Matsushima I, Owadano Y, Ozaki N, Fujita K, Nakano M, Tanaka K A, Takenaka H, Kondo K 2000 J. Appl. Phys. 88 2943

    [27]

    Tanaka K A, Hara M, Ozaki N, Sasatani Y, Anisimov S I, Kondo K, Nakanoa M, Nishihara K, Takenaka H, Yoshida M, Mima K 2000 Phys. Plasmas 7 676

    [28]

    Ozaki N, Sasatani Y, Kishida K, Nakano M, Miyanaga M, Nagai K, Nishihara K, Norimatsu T, Tanaka K A, Fujimoto F, Wakabayashi K, Hattori S, Tange T, Kondo K, Yoshida M, Kozu N, Ishiguchi M, Takenaka H 2001 J. Appl. Phys. 89 2571

    [29]

    Brown K E, Shaw W L, Zheng X X, Dlottb D D 2012 Rev. Sci. Instrum. 83 103901

  • [1]

    Wu L Z, Shen R Q, Xu J, Ye Y H, Hu Y 2010 Acta Armamentar II 31 219 (in Chinese) [吴立志, 沈瑞琪, 徐姣, 叶迎华, 胡艳 2010 兵工学报 31 219]

    [2]

    Cauble R, Phillion D W, Hoover T J, Holmes N C, Kilkenny J D, Lee R W 1993 Phys. Rev. Lett. 70 2102

    [3]

    Jones A H, Isbell W M, Maiden C J 1966 J. Appl. Phys. 37 3493

    [4]

    Glushak B L, Zhakov A P, Zhernokletov M V, Ternovoi V Y, Filimonov A S, Fortov V E 1989 Sov. Phys. JETP 69 739

    [5]

    Stilp A J 1987 Int. J. Impact Eng. 5 613

    [6]

    Chhabildas L C, Dunn J E, Reinhart W D, Miller J M 1993 J. Impact Eng. 14 121

    [7]

    Hawke R S, Duerre D E, Huebel J G, Klapper H, Steinberg D J 1972 J. Appl. Phys. 43 2734

    [8]

    Swift D C, Niemczura J G, Paisley D L, Johnson R P, Luo S N, Tierney IV T E 2005 Rev. Sci. Instrum. 76 093907

    [9]

    Paisley D L, Luo S N, Greenfield S R, Koskelo A C 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 023902

    [10]

    Gu Z W, Sun C W, Luo L J 2002 Infrared Laser Eng. 31 428 (in Chinese) [谷卓伟, 孙承纬, 罗利军 2002 红外与激光工程 31 428]

    [11]

    Paisley D L, Montoya N I, Stahl D B 1990 19th International Congress on High-Speed Photography and Photonics Cambridge, United Kingdom, September 16-21, 1990 p760

    [12]

    Niu J C, Gong Z Z, Cao Y, Dai F, Yang J Y, Li Y 2014 Explosive and Shock Waves 34 129 (in Chinese) [牛锦超, 龚自正, 曹燕, 代福, 杨继运, 李宇 2014 爆炸与冲击 34 129]

    [13]

    Barker L M, Hollenback R E 1972 J. Appl. Phys. 43 4669

    [14]

    Xue Q X, Wang Z B, Jiang S E, Wang F, Ye X S, Liu J R 2014 Phys. Plasmas 21 072709

    [15]

    Jing F Q 1999 Guide of Experimental Equation of State p204 (in Chinese) [经福谦 1999 实验物态方程导引 (北京: 科学出版社) 第204页]

    [16]

    Hayes D B, Hall C A, Asay J R, Knudson M D 2003 J. Appl. Phys. 94 2331

    [17]

    Edwards J, Lorenz K T, Remington B A, Pollaine S, Colvin J, Braun D, Lasinski B F, Reisman D, McNaney J M, Greenough J A, Wallace R, Louis H, Kalantar D 2004 Phys. Rev. Lett. 92 075002

    [18]

    Shan L Q, Gao Y L, Xin J T, Wang F, Peng X S, Xu T, Zhou W M, Zhao Z Q, Cao L F, Wu Y C, Zhu B, Liu H J, Liu D X, Shui M, He Y L, Zhan X Y, Gu Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 135204 (in Chinese) [单连强, 高宇林, 辛建婷, 王峰, 彭晓世, 徐涛, 周维民, 赵宗清, 曹磊峰, 吴玉迟, 朱斌, 刘红杰, 刘东晓, 税敏, 何颖玲, 詹夏宇, 谷渝秋 2012 物理学报 61 135204]

    [19]

    Shui M, Chu G B, Zhu B, He W H, Xi T, Fan W, Xin J T, Gu Y Q 2016 J. Appl. Phys. 119 035903

    [20]

    Fratanduono D E, Smith R F, Boehly T R, Eggert J H, Braun D G, Collins G W 2012 Rev. Sci. Instrum. 83 073504

    [21]

    Prisbrey S T, Park H S, Remington B A, Cavallo R, May M, Pollaine S M, Rudd R, Maddox B, Comley A, Fried L, Blobaum K, Wallace R, Wilson M, Swift D, Satcher J, Kalantar D, Perry T, Giraldez E, Farrell M, Nikroo A 2012 Phys. Plasmas 19 056311

    [22]

    Smith R F, Eggert J H, Jeanloz R, Duffy T S, Braun D G, Patterson J R, Rudd R E, Biener J, Lazicki A E, Hamza A V, Wang J, Braun T, Benedict L X, Celliers P M, Collins G W 2014 Nature 511 330

    [23]

    Ozaki N, Koenig M, Benuzzi-Mounaix A, Vinci T, Ravasio A, Esposito M, Lepape S, Henry E, Hser G, Tanaka K A, Nazarov W, Nagai K, Yoshida M 2006 J. Phys. IV France 133 1101

    [24]

    Shui M, Chu G B, Xin J T, Wu Y C, Zhu B, He W H, Gu Y Q 2015 Chin. Phys. B 24 094701

    [25]

    Okada K, Wakabayashi K, Takenaka H, Nagao H, Kondo K, Ono T, Takamatsu K, Ozaki N, Nagai K, Nakai M, Tanaka K A, Yoshida M 2003 Int. J. Impact Eng. 29 497

    [26]

    Kadonoa T, Yoshida M, Takahashi E, Matsushima I, Owadano Y, Ozaki N, Fujita K, Nakano M, Tanaka K A, Takenaka H, Kondo K 2000 J. Appl. Phys. 88 2943

    [27]

    Tanaka K A, Hara M, Ozaki N, Sasatani Y, Anisimov S I, Kondo K, Nakanoa M, Nishihara K, Takenaka H, Yoshida M, Mima K 2000 Phys. Plasmas 7 676

    [28]

    Ozaki N, Sasatani Y, Kishida K, Nakano M, Miyanaga M, Nagai K, Nishihara K, Norimatsu T, Tanaka K A, Fujimoto F, Wakabayashi K, Hattori S, Tange T, Kondo K, Yoshida M, Kozu N, Ishiguchi M, Takenaka H 2001 J. Appl. Phys. 89 2571

    [29]

    Brown K E, Shaw W L, Zheng X X, Dlottb D D 2012 Rev. Sci. Instrum. 83 103901

  • [1] 黄秀光, 吴 江, 王瑞荣, 马民勋, 何钜华, 叶君健, 顾 援, 傅思祖. 斜入射激光驱动的冲击波在样品中传播特性的实验研究. 物理学报, 2003, 52(8): 1877-1881. doi: 10.7498/aps.52.1877
    [2] 陈文波, 龚学余, 路兴强, 冯军, 廖湘柏, 黄国玉, 邓贤君. 基于动理论模型的一维等离子体电磁波传输特性分析. 物理学报, 2014, 63(21): 214101. doi: 10.7498/aps.63.214101
    [3] 王峰, 彭晓世, 刘慎业, 蒋小华, 徐涛, 丁永坤, 张保汉. 三明治靶型在间接驱动冲击波实验中的应用. 物理学报, 2011, 60(11): 115203. doi: 10.7498/aps.60.115203
    [4] 蔡颂, 陈根余, 周聪, 周枫林, 李光. 脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用. 物理学报, 2017, 66(13): 134205. doi: 10.7498/aps.66.134205
    [5] 赵兴海, 赵翔, 高杨, 席仕伟, 苏伟. 光纤传输激光驱动飞片实验研究. 物理学报, 2011, 60(11): 118204. doi: 10.7498/aps.60.118204
    [6] 江少恩, 李文洪, 孙可煦, 蒋小华, 刘永刚, 崔延莉, 陈久森, 丁永坤, 郑志坚. 神光Ⅱ上柱形黑腔辐射驱动冲击波. 物理学报, 2004, 53(10): 3424-3428. doi: 10.7498/aps.53.3424
    [7] 李永升, 王峰, 彭晓世, 刘慎业, 蒋小华, 丁永坤. 超高压下冲击波速度直接测量技术. 物理学报, 2011, 60(2): 025202. doi: 10.7498/aps.60.025202
    [8] 高勋, 宋晓伟, 陶海岩, 林景全, 郭凯敏. 飞秒激光烧蚀硅表面产生等离子体的发射光谱研究. 物理学报, 2011, 60(2): 025203. doi: 10.7498/aps.60.025203
    [9] 漆亮文, 赵崇霄, 闫慧杰, 王婷婷, 任春生. 同轴枪放电等离子体电流片的运动特性研究. 物理学报, 2019, 68(3): 035203. doi: 10.7498/aps.68.20181832
    [10] 成玉国, 程谋森, 王墨戈, 李小康. 磁场对螺旋波等离子体波和能量吸收影响的数值研究. 物理学报, 2014, 63(3): 035203. doi: 10.7498/aps.63.035203
    [11] 张 民, 吴振森. 脉冲波在空间等离子体介质中传播的矩分析及其应用. 物理学报, 2007, 56(10): 5937-5944. doi: 10.7498/aps.56.5937
    [12] 王 彬, 谢文楷. 等离子体加载耦合腔慢波结构色散分析. 物理学报, 2007, 56(12): 7138-7146. doi: 10.7498/aps.56.7138
    [13] 马春光, 赵青, 何果, 郑灵, 刘建卫, 罗先刚. 毫米波在等离子体中的衰减特性研究. 物理学报, 2011, 60(5): 055201. doi: 10.7498/aps.60.055201
    [14] 郑灵, 赵青, 罗先刚, 马平, 刘述章, 黄成, 邢晓俊, 张春艳, 陈旭霖. 等离子体中电磁波传输特性理论与实验研究. 物理学报, 2012, 61(15): 155203. doi: 10.7498/aps.61.155203
    [15] 董太源, 叶坤涛, 刘维清. 表面波等离子体源的发展现状. 物理学报, 2012, 61(14): 145202. doi: 10.7498/aps.61.145202
    [16] 杨雄, 程谋森, 王墨戈, 李小康. 螺旋波等离子体放电三维直接数值模拟. 物理学报, 2017, 66(2): 025201. doi: 10.7498/aps.66.025201
    [17] 葛琳, 季沛勇. 等离子体波背景下的光子Berry相位. 物理学报, 2009, 58(1): 347-353. doi: 10.7498/aps.58.347
    [18] 张秋菊, 武慧春, 王兴海, 盛政明, 张 杰. 超短激光脉冲在等离子体中的分裂以及类孤子结构的形成. 物理学报, 2007, 56(12): 7106-7113. doi: 10.7498/aps.56.7106
    [19] 夏志林, 郭培涛, 薛亦渝, 黄才华, 李展望. 短脉冲激光诱导薄膜损伤的等离子体爆炸过程分析. 物理学报, 2010, 59(5): 3523-3530. doi: 10.7498/aps.59.3523
    [20] 李世雄, 白忠臣, 黄政, 张欣, 秦水介, 毛文雪. 激光诱导等离子体加工石英微通道机理研究. 物理学报, 2012, 61(11): 115201. doi: 10.7498/aps.61.115201
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-08
  • 修回日期:  2016-11-04
  • 刊出日期:  2017-03-20

神光III原型装置激光驱动高速飞片实验研究进展

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11504349)和中国工程物理研究院重点实验室基金(批准号:9140C680305140C68289)资助的课题.

摘要: 激光驱动飞片技术具有产生的飞片速度高、成本低、装置简单等传统动高压加载技术无法取代的优点.随着激光技术的发展,利用高功率激光脉冲发射高速飞片受到越来越多的关注.本文介绍了在神光III原型装置上开展的激光驱动高速飞片实验研究.利用纳秒短脉冲和纳秒整形长脉冲,设计并开展了几种不同方式加速飞片的实验研究,成功获得了10 kms-1的固态铝飞片和50 kms-1超高速度的复合金属飞片,而且飞片具有良好的平面性和完整性.对实验的物理设计、技术途径和数据结果进行了比较全面的分析,为进一步开展激光驱动高速飞片相关实验研究提供了思路,同时也证明了神光III原型装置在激光驱动高速飞片实验研究方面有着巨大的潜力.

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