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激光驱动高速飞片的实验和理论研究

本文首先介绍了激光驱动带窗口飞片技术的物理原理、研究方法和应用领域,综述了近年来国内外在该领域的实验和理论研究方面的进展并介绍了可以描述激光驱动飞片过程的瞬时等离子体驱动模型及相关的激光汽化下金属薄膜靶蒸汽的气体动力学理论。本文建立和发展了激光驱动飞片的实验系统和实验技术,获得了约7km/s的最高飞片速度,飞片具有较好的完整性和平面性。利用石英传感器测量了飞片的平均速度,系统研究了飞片的形成方式对能量耦合效率的影响。实验表明,利用小孔刀口切割形成的飞片其能量耦合效率比自由形成的飞片高一倍以上。本文建立了一个描述激光驱动过程的体烧蚀模型,在一维流体力学编码SSS的基础上进行改造,并引入列表式状态方程数据库,完成了上述模型的计算。在计算过程中有效地克服了由于小时空尺度带来的刚性困难,计算中没有发生震荡,计算结果是合理和自洽的,并与实验基本相符。利用这一模型可以得到在整个激光驱动过程中不同位置、不同时刻的压力、温度、速度、不透明度及平  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

炸药强爆轰驱动高速金属飞片的实验和理论研究

本文以炸药强爆轰驱动超高速金属飞片的理论和实验作为研究内容,在学术上对于深化爆轰产物性能和强爆轰驱动理论研究具有较大的创新意义。爆轰驱动高速飞片问题是爆轰物理应用研究的主要内容之一,其研究结果对于基础科学、国防科技和国民经济建设的一些重要课题有很大的技术推动作用。本文的第一章简要介绍了用于产生动高压研究材料高压状态方程的爆轰加载技术,系统综述了强爆轰波实验方法、诊断技术、状态方程参数、平面多级串联爆炸加载装置和会聚爆轰驱动等的研究概况。本文的第二章叙述了刚性飞片撞击下炸药片中强爆轰波的传播和驱动次级飞片的理论模型的研究工作,通过对强爆轰解析模型的研究,提出了简单的模型,了解了强爆轰传播规律和加速飞片的原理。采用楔形实验方法,给出了两种炸药的强爆轰波传播速度的衰减行为。本文的第三章采用动量、能量守恒的概念,针对多级炸药/飞片系统,发展了强爆轰驱动飞片的Gurney公式,结合一级飞片的一维推体公式,对这类串联装药系统进行了优化设计,...  (本文共165页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏大学
江苏大学

激光驱动飞片加载金属箔板间接冲击微成形研究

随着微纳米科学与技术的不断发展,微小机电系统及其微结构器件的制作是近年来微制造研究的热点。微塑成形工艺因其在规模化批量生产方面的优势,在金属微结构的制作方面得到日益广泛的应用,已成为当前制造科学领域国内外学者研究学科前沿。本文在剖析国内外有关微塑成形技术,特别是激光冲击微成形技术研究的基础上,结合激光驱动飞片技术,提出了激光驱动飞片加载金属箔板间接冲击微成形的新方法。基于对激光驱动飞片加载方式及箔板成形机理的理论分析,开展激光驱动飞片间接冲击金属箔板的变形特性实验和有限元数值模拟研究。主要工作有以下几个方面:探讨了激光驱动飞片加载及其金属箔板成形的机理。包括激光诱导等离子体产生冲击波压力的数学模型、激光驱动飞片靶的结构及其影响因素、激光驱动飞片的解析过程、飞片高速碰撞靶材的冲击动力学行为、冲击波导致的温升和靶材高应变率的塑性变形,这些研究为微成形工艺参数的合理选取及成形过程的数值模拟奠定了基础。构建了激光驱动飞片加载下箔板间接冲...  (本文共152页) 本文目录 | 阅读全文>>

《激光技术》2012年03期
激光技术

激光驱动飞片加载下基体/薄膜层裂微成形研究

引言微机电系统技术和微电子技术的迅猛发展,使得具有轻、薄、小等特点的微器件的需求量不断增加。微型金属零部件的加工变得越来越重要[1]。然而,目前微器件的制造方法受到加工效率低、成本高、污染环境等问题的限制,难以满足产业化生产要求,使得基于传统塑性成形工艺的微成形技术很难得到迅速发展[2]。因此,有必要开发一种无污染、高效率、低成本的微型零件加工技术。激光驱动飞片加载金属薄膜层裂微成形是一种新型的微成形技术,该技术利用飞片作为激光能量载体,将激光能量转化为飞片动能,高速运动的飞片撞击工件,致使工件在膜基界面结合处发生层裂,在模具的约束下,实现金属薄膜的微成形。这种高速动态成形技术效率高、成本低、环境污染少,并且具有很高的成形能力,大大削弱了传统微成形技术中微尺寸效应的影响。CHENG等人[3]发现,激光诱导高压冲击波成形实验中,材料的应变率极高,成形能力高于准静态成形。1金属薄膜/基体界面层裂及成形机理图1所示为激光驱动飞片加载冲...  (本文共3页) 阅读全文>>

同济大学
同济大学

激光驱动高能X射线源及其应用实验研究

激光驱动X射线源的实验研究是惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion简称ICF)相关物理研究的重要内容之一。一方面,通过测量高温等离子体产生的X射线谱及其时间空间分布,可以获得电子温度、电子密度、电子分布函数、膨胀速度、能量吸收等等离子体的各种基本状态特性参数;另一方面,通过对激光打靶产生的高能X射线的优化,发展高能量、准单色的X射线光源,并以其作背光光源或者探针光对样品进行成像和诊断,是激光等离子体研究中的重要实验手段。激光驱动X射线源的研究是一门庞大的课题,本课题研究的重点内容就是研究高功率激光驱动下的几keV能段的高亮度、准单色X射线背光源的特性,及其用于背光诊断的实验方法,并与ICF点火问题相关的其他方面的研究相配套。本文第一章简要介绍激光驱动X射线源的研究背景及意义,阐述X射线研究与ICF的相关性,及课题所研究的X射线的大致范围。第二章为激光驱动X射线的理论基础,包括激光与靶耦合、X射线的产...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

《半导体学报》2007年02期
半导体学报

新型激光驱动可变形反射镜的模型、研制及特性

1引言变形镜(DMs)是自适应光学系统的关键部件.美国Itek公司最先开始研制变形镜,并于1973年研制成功第一块21单元整体压电变形镜.80年代法国Laserdot公司研制成功52单元分立式压电变形镜,并提供给欧洲南方天文台使用.我国这方面起步较晚,中国科学院光电研究所在1986年研制成功19单元分立式压电变形镜,并马上应用于被誉为“神光”的核聚变光学系统,这是世界上首次将变形镜应用于校正激光核聚变光学系统的波前误差.可变形反射镜作为空间光调制器,还成功地在光束净化、光束整形、激光腔内像差校正以及通信和眼科医学等方面都得到了应用.典型的自适应光学系统使用波前传感器探测入射光波前畸变,然后通过控制器向波前校正设备发出控制信号,控制可变形反射镜镜面的动作,使镜面发生形变.当镜面形变与畸变相位满足相位共轭关系时,畸变就会被抵消掉,从而波前得到恢复,成像分辨率得到提高[1].镜面形变的能力影响着整个自适应光学系统的性能.然而传统的压电...  (本文共6页) 阅读全文>>

《物理》2007年06期
物理

激光驱动高压下材料状态方程实验研究进展

1引言材料高压下的状态方程(EOS)研究是现代许多物理领域都非常感兴趣的课题,特别在惯性约束聚变(ICF)、天体物理、星际物理、地球物理、高温稠密等离子体物理、高能密度物理以及材料科学中都具有重要的科学应用价值.长期以来,材料的高压状态方程都是利用高能炸药或高压气炮装置进行实验研究的,尽管获得的数据精度较高,但最高压强一般在五百万大气压以下.成熟的Thomas-Fermi理论所能精确求解状态方程的压强一般在亿大气压以上.在中等压强区域(1千万至1亿大气压,1千万大气压≈1TPa),状态方程理论模型变得很复杂,需要实验测量的数据校验.以往借助于地下核爆炸可以获得材料在这一压强段的状态方程数据,但核爆试验环境复杂,耗资巨大,周期很长,如今又全面禁止了核试验,因此,这一压强段的数据相当匮乏.然而,许多应用与研究恰恰需要材料在这一压强段(TPa以上)高精度的状态方程数据,因此,如何在实验室条件下获得材料在这一压强段高精度的状态方程数据成...  (本文共7页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》2007年06期