搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于神光III原型的整形激光直接驱动准等熵压缩实验研究

王峰 彭晓世 薛全喜 徐涛 魏惠月

引用本文:
Citation:

基于神光III原型的整形激光直接驱动准等熵压缩实验研究

王峰, 彭晓世, 薛全喜, 徐涛, 魏惠月

Quasi-isentropic experiment based on Shen Guang-III prototype laser facility with laser direct drive illumination

Wang Feng, Peng Xiao-Shi, Xue Quan-Xi, Xu Tao, Wei Hui-Yue
PDF
导出引用
  • 整形激光直接驱动准等熵压缩实验技术对新材料科学、冲击波物理、地球物理学研究等领域有重要意义. 设计特定的实验条件, 可以将材料压缩到冲击压缩和等熵压缩都无法达到的状态, 从而为材料研究提供新的技术途径. 介绍了在神光III原型装置上开展的直接驱动准等熵压缩实验, 对理论基础、实验靶型、实验结果、关键技术、实验特点和数据都进行了较详细的分析. 通过实验和相应的数据处理程序, 获得了加载面上压力超过400 GPa的数据, 这是目前国际上用激光直接驱动的方式获得的Al材料中最高的压力. 同时, 对经过LiF窗口获得的表观粒子速度与真实粒子速度的关系进行了分析, 获得了一条对表观粒子速度进行动态修正的曲线, 从而使粒子速度的计算更加准确. 对实验的改进方向进行了比较明确的分析. 所提供的数据和分析过程对该领域的研究人员有一定的参考价值.
    Quasi-isentropic compression technique is very useful for new material, shock wave physics, and earth physics. With shaping pulse laser, the quasi-isentropic compression technique is provided. For the designed experimental condition, the high energy density of shaping lasers can be used to generate shockless loading on the solid material to reach a high compression rate state with low temperature, which cannot be obtained with shock compression and isentropic compression technique. Then a new way to study the material can be provided. In this paper, the isentropic compression experiment with laser direct-drive illumination based on Shen Guang-III prototype laser facility is conducted. The theoretical model, target designing, experimental results, key technique, experimental characteristics and experimental data are analyzed in detail. The compression pressure above 400 GPa on the loading surface is obtained with experimental data and processing program, which is the highest pressure achieved to date. After comparing the apparent particle velocity with the true particle velocity, the dynamic correction curve can be obtained to achieve the real particle velocity, which is more accurate. The improving direction is provided, which will provide the important information. The experimental data and design will give the valuable reference for the study in this field.
    • 基金项目: 中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号: 2011B0102020)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Science and Technology Development Foundation of China Academy of Engineering Physics (Grant No. 2011B0102020).
    [1]

    Munro D H, Celliers P M, Collins G W, Gold D M, Da Silva L B, Haan S W, Cauble R C, Hammel B A, Hsing W W 2001 Phys. Plasmas 8 2245

    [2]

    Boehly T R, Vianello E, Miller J E, Craxton R S, Collins T J B, Goncharov V N, Igumenshchev I V, Meyerhoferc D D, Hicks D G, Celliers P M, Collins G W 2006 Phys. Plasmas 13 056303

    [3]

    Lorenz K T, Edwards M J, Jankowski A F, Pollaine S M, Smith R F, Remington B A 2006 High Energ. Dens. Phys. 2 113

    [4]

    Jia G, Xiong J, Dong J Q, Xie Z Y, Wu J 2012 Chin. Phys. B 21 095202

    [5]

    Shen Q, Luo G Q, Zhang L M, Huang H J 2007 Acta Phys. Sin. 56 1538 (in Chinese) [沈强, 罗国强, 张联盟, 黄海军 2007 物理学报 56 1538]

    [6]

    Jin K, Li P, Wu Q, Jin X G 2004 Explo. Shock Waves 24 419 (in Chinese) [金柯, 李平, 吴强, 金孝刚 2004 爆炸与冲击 24 419]

    [7]

    Gui Y L, Liu C L, Wang Y P, Sun C W 2005 Detonation Shock Waves 25 183 (in Chinese) [桂毓林, 刘仓理, 王彦平, 孙承纬 2005 爆轰波与冲击波 25 183]

    [8]

    Smith R F, Eggert J H, Jankowski A, Celliers P M, Edwards M J, Gupta Y M, Asay J R, Collins G W 2007 Phys. Rev. Lett. 98 065701

    [9]

    Harlow F H, Amsden A A 1971 Los Alamos Scientific Laboratory Report No. LA-4700

    [10]

    Li W X 2003 One-Dimensional Nonsteady Flow and Shock Waves (Beijing: Defense Industry Press) (in Chinese) [李维新 2003 一维不定常流与冲击波 (北京: 国防工业出版社)]

    [11]

    Lindl J 1995 Phys. Plasmas 2 3933

    [12]

    Wang F, Peng X S, Liu S Y, Li Y S, Jiang X H, Ding Y K 2011 Acta Phys. Sin. 60 025202 (in Chinese) [王峰, 彭晓世, 刘慎业, 李永升, 蒋小华, 丁永坤 2011 物理学报 60 025202]

    [13]

    Wang F, Peng X S, Liu S Y, Jiang X H, Xu T, Ding Y K, Zhang B H 2011 Acta Phys. Sin. 60 115203 (in Chinese) [王峰, 彭晓世, 刘慎业, 蒋小华, 徐涛, 丁永坤, 张保汉 2011 物理学报 60 115203]

    [14]

    Celliers P M, Bradley D K, Collins G W, Hicks D G, Boehly T R, Armstrong W J 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 4916

    [15]

    Rothman S D, Davis J P, Maw J, Robinson C M, Parker K, Palmer J 2005 J. Phys. D: Appl. Phys. 38 733

    [16]

    Rothman S D, Maw J 2006 J. Phys. IV France 134 745

    [17]

    Kerley G I 1987 Int. J. Impact Eng. 5 441

    [18]

    Johnson J D 1994 Los Alamos Scientific Laboratory Report No. LA-UR-94-1451

    [19]

    Xue Q X 2014 Ph. D. Dissertation (Mianyang: China Academic Engineering of Physics) ( in Chinese) [薛全喜 2014 博士学位论文 (绵阳: 中国工程物理研究院)]

    [20]

    Fratanduono D E, Boehly T R, Barrios M A, Meyerhofer D D, Eggert J H, Smith R F, Hicks D G, Celliers P M, Braun D G, Collins G W 2011 J. Appl. Phys. 109 123521

  • [1]

    Munro D H, Celliers P M, Collins G W, Gold D M, Da Silva L B, Haan S W, Cauble R C, Hammel B A, Hsing W W 2001 Phys. Plasmas 8 2245

    [2]

    Boehly T R, Vianello E, Miller J E, Craxton R S, Collins T J B, Goncharov V N, Igumenshchev I V, Meyerhoferc D D, Hicks D G, Celliers P M, Collins G W 2006 Phys. Plasmas 13 056303

    [3]

    Lorenz K T, Edwards M J, Jankowski A F, Pollaine S M, Smith R F, Remington B A 2006 High Energ. Dens. Phys. 2 113

    [4]

    Jia G, Xiong J, Dong J Q, Xie Z Y, Wu J 2012 Chin. Phys. B 21 095202

    [5]

    Shen Q, Luo G Q, Zhang L M, Huang H J 2007 Acta Phys. Sin. 56 1538 (in Chinese) [沈强, 罗国强, 张联盟, 黄海军 2007 物理学报 56 1538]

    [6]

    Jin K, Li P, Wu Q, Jin X G 2004 Explo. Shock Waves 24 419 (in Chinese) [金柯, 李平, 吴强, 金孝刚 2004 爆炸与冲击 24 419]

    [7]

    Gui Y L, Liu C L, Wang Y P, Sun C W 2005 Detonation Shock Waves 25 183 (in Chinese) [桂毓林, 刘仓理, 王彦平, 孙承纬 2005 爆轰波与冲击波 25 183]

    [8]

    Smith R F, Eggert J H, Jankowski A, Celliers P M, Edwards M J, Gupta Y M, Asay J R, Collins G W 2007 Phys. Rev. Lett. 98 065701

    [9]

    Harlow F H, Amsden A A 1971 Los Alamos Scientific Laboratory Report No. LA-4700

    [10]

    Li W X 2003 One-Dimensional Nonsteady Flow and Shock Waves (Beijing: Defense Industry Press) (in Chinese) [李维新 2003 一维不定常流与冲击波 (北京: 国防工业出版社)]

    [11]

    Lindl J 1995 Phys. Plasmas 2 3933

    [12]

    Wang F, Peng X S, Liu S Y, Li Y S, Jiang X H, Ding Y K 2011 Acta Phys. Sin. 60 025202 (in Chinese) [王峰, 彭晓世, 刘慎业, 李永升, 蒋小华, 丁永坤 2011 物理学报 60 025202]

    [13]

    Wang F, Peng X S, Liu S Y, Jiang X H, Xu T, Ding Y K, Zhang B H 2011 Acta Phys. Sin. 60 115203 (in Chinese) [王峰, 彭晓世, 刘慎业, 蒋小华, 徐涛, 丁永坤, 张保汉 2011 物理学报 60 115203]

    [14]

    Celliers P M, Bradley D K, Collins G W, Hicks D G, Boehly T R, Armstrong W J 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 4916

    [15]

    Rothman S D, Davis J P, Maw J, Robinson C M, Parker K, Palmer J 2005 J. Phys. D: Appl. Phys. 38 733

    [16]

    Rothman S D, Maw J 2006 J. Phys. IV France 134 745

    [17]

    Kerley G I 1987 Int. J. Impact Eng. 5 441

    [18]

    Johnson J D 1994 Los Alamos Scientific Laboratory Report No. LA-UR-94-1451

    [19]

    Xue Q X 2014 Ph. D. Dissertation (Mianyang: China Academic Engineering of Physics) ( in Chinese) [薛全喜 2014 博士学位论文 (绵阳: 中国工程物理研究院)]

    [20]

    Fratanduono D E, Boehly T R, Barrios M A, Meyerhofer D D, Eggert J H, Smith R F, Hicks D G, Celliers P M, Braun D G, Collins G W 2011 J. Appl. Phys. 109 123521

  • [1] 孙思彤, 丁应星, 刘伍明. 基于线性与非线性干涉仪的量子精密测量研究进展. 物理学报, 2022, 0(0): . doi: 10.7498/aps.71.20220425
    [2] 王小峰, 陶钢, 徐宁, 王鹏, 李召, 闻鹏. 冲击波诱导水中纳米气泡塌陷的分子动力学分析. 物理学报, 2021, 70(13): 134702. doi: 10.7498/aps.70.20210058
    [3] 孙腾飞, 卢鹏, 卓壮, 张文浩, 卢景琦. 基于单一分光棱镜干涉仪的双通路定量相位显微术. 物理学报, 2018, 67(14): 140704. doi: 10.7498/aps.67.20172722
    [4] 贺寅竹, 赵世杰, 尉昊赟, 李岩. 跨尺度亚纳米分辨的可溯源外差干涉仪. 物理学报, 2017, 66(6): 060601. doi: 10.7498/aps.66.060601
    [5] 李宏勋, 张锐, 朱娜, 田小程, 许党朋, 周丹丹, 宗兆玉, 范孟秋, 谢亮华, 郑天然, 李钊历. 基于光束参量优化实现直接驱动靶丸均匀辐照. 物理学报, 2017, 66(10): 105202. doi: 10.7498/aps.66.105202
    [6] 钟哲强, 胡小川, 李泽龙, 叶荣, 张彬. 用于直接驱动的快速变焦新方案. 物理学报, 2015, 64(5): 054209. doi: 10.7498/aps.64.054209
    [7] 王峰, 彭晓世, 单连强, 李牧, 薛全喜, 徐涛, 魏惠月. 基于神光Ⅲ原型装置的激光加载条件下准等熵压缩实验研究进展. 物理学报, 2014, 63(18): 185202. doi: 10.7498/aps.63.185202
    [8] 喻寅, 王文强, 杨佳, 张友君, 蒋冬冬, 贺红亮. 多孔脆性介质冲击波压缩破坏的细观机理和图像. 物理学报, 2012, 61(4): 048103. doi: 10.7498/aps.61.048103
    [9] 舒桦, 傅思祖, 黄秀光, 叶君建, 周华珍, 谢志勇, 龙滔. 神光II装置上速度干涉仪的研制及应用. 物理学报, 2012, 61(11): 114102. doi: 10.7498/aps.61.114102
    [10] 王峰, 彭晓世, 梅鲁生, 刘慎业, 蒋小华, 丁永坤. 基于速度干涉仪的冲击波精密调速实验技术研究. 物理学报, 2012, 61(13): 135201. doi: 10.7498/aps.61.135201
    [11] 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. 激光驱动气库靶对铝的准等熵压缩实验研究. 物理学报, 2012, 61(13): 135204. doi: 10.7498/aps.61.135204
    [12] 蔡元学, 掌蕴东, 党博石, 吴昊, 王金芳, 袁萍. 基于Ⅲ-Ⅴ与Ⅱ-Ⅵ族半导体材料色散特性的高灵敏度慢光干涉仪. 物理学报, 2011, 60(4): 040701. doi: 10.7498/aps.60.040701
    [13] 王峰, 彭晓世, 刘慎业, 李永升, 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
    [14] 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
    [15] 俞宇颖, 谭 华, 胡建波, 戴诚达, 陈大年, 王焕然. 冲击波作用下铝的等效剪切模量. 物理学报, 2008, 57(4): 2352-2357. doi: 10.7498/aps.57.2352
    [16] 崔新林, 祝文军, 邓小良, 李英骏, 贺红亮. 冲击波压缩下含纳米孔洞单晶铁的结构相变研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5545-5550. doi: 10.7498/aps.55.5545
    [17] 成金秀, 郑志坚, 陈红素, 缪文勇, 陈 波, 王耀梅, 胡 昕. 1.06μm 激光直接驱动烧蚀靶内爆压缩特性. 物理学报, 2004, 53(10): 3419-3423. doi: 10.7498/aps.53.3419
    [18] 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
    [19] 傅思祖, 黄秀光, 吴 江, 王瑞荣, 马民勋, 何钜华, 叶君健, 顾 援. 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
    [20] 祁兰英, 陈家斌, 蒋小华, 刘慎业, 郑志坚, 张保汉, 丁永坤, 李朝光, 王大海, 朱森昌, 张家泰. “神光Ⅱ”首轮基频光驱动内爆实验超热电子诊断. 物理学报, 2002, 51(9): 2068-2073. doi: 10.7498/aps.51.2068
计量
  • 文章访问数:  2957
  • PDF下载量:  724
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-28
  • 修回日期:  2014-11-24
  • 刊出日期:  2015-04-05

基于神光III原型的整形激光直接驱动准等熵压缩实验研究

  • 1. 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 绵阳 621900
    基金项目: 中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号: 2011B0102020)资助的课题.

摘要: 整形激光直接驱动准等熵压缩实验技术对新材料科学、冲击波物理、地球物理学研究等领域有重要意义. 设计特定的实验条件, 可以将材料压缩到冲击压缩和等熵压缩都无法达到的状态, 从而为材料研究提供新的技术途径. 介绍了在神光III原型装置上开展的直接驱动准等熵压缩实验, 对理论基础、实验靶型、实验结果、关键技术、实验特点和数据都进行了较详细的分析. 通过实验和相应的数据处理程序, 获得了加载面上压力超过400 GPa的数据, 这是目前国际上用激光直接驱动的方式获得的Al材料中最高的压力. 同时, 对经过LiF窗口获得的表观粒子速度与真实粒子速度的关系进行了分析, 获得了一条对表观粒子速度进行动态修正的曲线, 从而使粒子速度的计算更加准确. 对实验的改进方向进行了比较明确的分析. 所提供的数据和分析过程对该领域的研究人员有一定的参考价值.

English Abstract

参考文献 (20)

目录

    /

    返回文章
    返回