Ultrafast dynamics of three types of simultaneous shockwaves and filament attenuation in femtosecond laser multi-pulse ablation of PMMA

Cylindrical shockwaves inside polymethyl methacrylate(PMMA) generated simultaneously with two hemispherical shockwaves induced by a femtosecond Gaussian beam laser were investigated using an ultrafast pump–probe imaging technique. The evolutions of these three shockwaves with probe delay and incident pulse number have been systematically analyzed. The plasma intensity and filament length in the center of cylindrical shockwave both decayed with pulse number. Moreover, the self-focused filament moved downstream towards the output surface with an increased pulse number. The experimental results and mechanism illustrated that energy deposition was suppressed by a degraded nonlinear effect due to a pre-ablated structure in multi-pulse irradiation.     

低孔隙度疏松铝的高压声速与冲击熔化

对含微孔洞疏松度m=1.04的疏松铝进行了冲击加载-卸载实验,利用DISAR(distance interferometer system for any reflector)测得了53至99 GPa五个冲击压力下疏松铝/LiF界面粒子速度波剖面,获得了各压力下的纵波声速和其中三个压力点的体波声速,确定出疏松铝的冲击熔化压力约为81 GPa,确定出高压下冲击熔化前的泊松比约为0.372.通过分析,微孔洞明显降低了冲击熔化压力,引起的非谐振效应明显,状态方程计算中考虑非谐效应,非谐因子l 关键词： 低孔隙度 疏松铝 声速 冲击熔化     

形变碳纳米管选择通过性的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法, 研究了基团修饰后形变碳纳米管的水分子通过性和离子选择性. 结果表明, 形变碳纳米管的短径与修饰基团的种类、修饰率及修饰位置有关. 不同粗细碳纳米管均存在临界短径, 小于临界短径的形变碳纳米管具有对氯离子和钠离子的选择性, 同时水分子通过速率与本征碳纳米管相比未明显变小. 分析系统平均力势表明, 离子选择性来源于不同短径碳纳米管管口的通过势垒. 对于实际制备中较宽孔径分布的碳纳米管, 可以通过基团修饰等方法调控其短径, 提高其离子选择性.     

抛物面反射镜光轴的确定

介绍了一种确定抛物面反射镜光轴的新方法。当抛物面反射镜绕着机械旋转轴旋转时，利用2束平行光(一束与机械旋转轴平行的光和一束与机械旋转轴成一定角度的斜平行光)经抛物面反射镜反射的像点运动，调整抛物面反射镜的位置，使光轴与机械旋转轴重合。理论分析结果表明：其定轴的倾斜误差不大于1′，平移误差不大于5μm。该方法可用于抛物面反射镜检验，也可用于抛物面反射镜的调校工艺中。     

金属Bi的卸载熔化实验研究

在火炮上利用金属铋(Bi)直接撞击单晶LiF窗口, 开展了金属Bi反向碰撞的冲击加载-卸载实验研究, 实验采用激光位移干涉测试系统, 获得了金属Bi在11—16 GPa压力范围内完整的卸载粒子速度剖面. 实验结果结合特征线方法计算表明, 金属Bi经冲击加载进入体心立方相, 并在11—16 GPa冲击压力作用下发生了卸载熔化, 界面粒子速度剖面的卸载拐点, 对应着金属Bi经冲击加载后发生的卸载熔化, 而这一结论同Cox的理论计算及一维流体力学程序计算结果基本一致. 本文报道的金属Bi卸载波剖面解读技术, 对于认识冲击加载下其他相似材料相变具有实用价值.     

三级炮加载技术在超高压状态方程研究中的应用

根据阻抗梯度飞片设计原则和超高速数值模拟技术设计出一种新的叠层波阻抗梯度飞片,并利用三级炮加载技术将Ta飞片加速至9 km/s以上,测量了Ta在超高压下的状态方程。三级炮实验实现了冲击波速度与粒子速度的同时测量,Ta的Hugoniot数据与文献中发表的数据具有很好的线性关系,说明三级炮加载技术适合于材料超高压状态方程研究。     

反向碰撞法测量Bi的低压Hugoniot数据

在火炮和二级轻气炮上利用反向碰撞技术,通过测量飞片击靶速度以及飞片/窗口的界面粒子速度,获得了金属铋(Bi)在10-45 GPa压力范围内的Hugoniot数据. 该方法克服了电探针法在测量低压Hugoniot数据时由于导通一致性差而不能准确得到冲击波速度的难题,同时又避免了精确测量样品中冲击波走时的问题. 实验获得的冲击波速度(D)-波后粒子速度(u)Hugoniot数据表明,Bi在粒子速度u=0.9 km/s附近D-u曲线发生了明显拐折,产生这一拐折的原因推测与冲击导致的Bi的固-液相变有关. 关键词： Hugoniot数据 反向碰撞 冲击相变 铋     

M-G模型的简化以及预热Mo实验结果分析

 在Mie-Grüneisen （M-G）物态方程的基础上进一步推导出预热材料的Hugoniot参数表达式，使得利用M-G物态方程确定材料在不同初始温度下的Hugoniot参数更简洁方便。Miller和Duffy测量了Mo在初始温度1 400 ℃下的状态方程，其结果并不符合M-G物态方程模型，导致一些问题需要进一步研究。     

飞片温升对Hugoniot参数测量的影响

近年来，为了从事在超高压力下的物态方程研究，人们发展了许多加载技术，如：多级驱动、多级爆轰、激光驱动、磁驱动等，这些技术均突破了传统加载装置（化爆、气体炮等）的能力极限。但是，在实验中也出现了一个比较严峻的问题，即飞片在撞击样品（待测材料）前的驱动过程中被加热至较高的温度。飞片作为标准材料，在实验数据处理中需要引入其Hugoniot参数，而这些参数一般是在常温下测量的，称为主Hugoniot参数。飞片被加热后，初始状态偏离了常温态，其Hugoniot参数是未知的。在数据处理中，     

飞片温升对Hugoniot参数测量的影响

 在格临爱森物态方程框架内建立了一种估算高温材料Hugoniot参数的理论方法，这种方法计算简单，原则上适用于各种固体材料，弥补了BACT方法的缺点。结合一些Hugoniot实验数据研究了实验中飞片的温升对粒子速度的影响。数值计算表明：飞片温升对粒子速度造成的不确定度非常小，因此在数据处理中，假定飞片的Hugoniot参数不变是合理的。