碳氢靶强激光烧蚀特性-OALib.PDFVIP

第9卷　第4期 强 激 光 与 粒 子 束 . 9, . 4　 V o l N o 1997年11月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S N ov. 9, 1997　 碳氢靶强激光烧蚀特性 冯　杰　李三伟　丁永坤　温树槐　何海恩 丁耀南　成金秀　王大海　郑志坚 ( 中物院核物理与化学研究所, 成都525信箱, 610003) 　　摘　要　给出了准稳态情况下强激光烧蚀碳氢靶的实验结果, 并与理论定标关系进行对 比。实验中采用晶体谱仪时间积分和X 射线条纹相机同时获取碳氢平面靶强激光烧穿厚度和 ( ) 烧穿时间。采用基频光大能量注入, 大焦斑 400 , 光束经列阵透镜均匀化后, 烧蚀碳氢平 m 14 2 5 2 面靶, ≈ 0 55 ×10 , 晶体谱仪获得的结果是 = 2 ×10 , 射线条纹相机获得 I a W cm m g cm s X 的结果是 = 1 35 ×105 2 , = 1 6 ×1012 。并与收集到的国外数据进行了比较, 在误差 m g cm s p Pa 范围一致。 　　关键词　激光烧蚀　碳氢平面靶　激光核聚变 　　在直接驱动研究中, 低预热和高均匀性激光驱动的烧蚀过程是达到热核燃烧所需的高压 缩度的一条合理途径。激光对低 Z 材料的烧蚀, 电子热传导在能量输运中起了主导作用。短波 长激光对能量的吸收转换更为有利, 可以获得更高的烧蚀速率和烧蚀压。近年来, 间接驱动黑 腔靶中为了使D T 小丸达到更理想的压缩, 黑腔内增设CH 阻光膜, 使激光烧蚀 CH 材料的工 作具有更积极意义。通过强激光对材料烧蚀规律的实验研究, 还可以加深对激光和靶、激光和 等离子体相互作用机制的认识, 为腔靶物理的研究和激光驱动内爆动力学的研究打下基础, 也 可以为建立正确的理论模型和校核参数提供部分实验数据。 　　八十年代国外的几家实验室做了不少激光烧蚀靶材的实验研究, 钕玻璃激光器基频光烧 蚀碳氢靶的数据也有一些[ 1～ 7 ] , 但大多数是在小功率激光器上, 通过缩小焦斑来提高功率密度 的办法进行烧蚀实验, 横向传热损失可能比较严重。光束均匀化程度也未作说明。我们本次实 验采用大激光能量注入, 大焦斑, 光束采用列阵透镜均匀化后烧蚀碳氢平面层靶, 采用时间积 分晶体谱仪测定烧穿厚度的同时, 用X 射线条纹相机测定了烧穿时间。 1　理论描述 　　临界面附近的电子在吸收激光后向靶的内部传热, 受热的介质迅速向真空膨胀, 这就是激 光烧蚀过程。根据动量守恒定律, 这一过程在烧蚀波头形成高压, 同时产生一个向内传播的冲 ( ) 击波。图1是激光打靶条件下的温度、密度、压力和马赫数 = , 为等温声速 的空间分 M u cT cT 布示意图。图中,X s ,X a 和X c 分别为冲击波、烧蚀面和临界面的位置。 　　由于激光烧蚀产生的等离子体是由大量带电粒子组成的动力学系统, 粒子之间存在着