铝靶激光反射率的动态研究

本文分析了强激光作用下铝合金靶表面反射率的时间变化规律。利用转镜调Ｑ钕玻璃激光器和积分球装置对铝ＬＹ１２的表面激光反射率动态变化规律进行了测量，得到了功率密度在１０￣６～１０￣９Ｗ／ｃｍ￣２范围内的相应结果。同时，从金属近自由电子模型－Ｄｒｕｄｅ理论出发，对金属铝的电导率与温度变化关系进行了数值模拟，亦得到了相应的反射率变化规律，实验结果与数值模拟结果基本符合。当激光功率密度更同时（１０￣１１～１０￣１５Ｗ／ｃｍ￣２），由等离子体模型和局部热力学平衡（ＬＴＥ）理论，得到了反射率随温度变化的数值模拟结果，与国外的实验结果符合得较好。     

反射率的数值反演

通过分析热流边界条件下的一维热传导过程,提出并实现了由后表面温度变化历史曲线反演前表面反射率变化历史曲线的数值方法。通过一维热传导的正向和反演计算过程,验证了反演程序的可靠性。对数值反演计算和实验测量两种方式得到的反射率曲线进行了对比,结果显示,两条反射率曲线在变化趋势上符合较好,初步验证了一维温度场中数值反演方法的可行性。     

反射率的数值反演

通过分析热流边界条件下的一维热传导过程,提出并实现了由后表面温度变化历史曲线反演前表面反射率变化历史曲线的数值方法。通过一维热传导的正向和反演计算过程,验证了反演程序的可靠性。对数值反演计算和实验测量两种方式得到的反射率曲线进行了对比,结果显示,两条反射率曲线在变化趋势上符合较好,初步验证了一维温度场中数值反演方法的可行性。     

激光在铝靶中形成应力波的传播

采用两种尺寸全电极式的x切割石英压力计,测量了自由入射面加K_8玻璃窗口两种状态下不同厚度(0.5～4.0mm)铝靶背面的应力应变过程。入射激光波长1.06μm、脉宽20 ns、平均功率密度10~7～10~8W/cm~2、会聚光斑直径8mm。结果表明:激光脉宽不变时,能量密度I愈大,应力波峰压σ_(max)愈高,σ_(max)∝I~2;当I=3～7J/cm~2时,应力波峰值压力与传播距离x的定标关系为:σ_(max)∝x~(-(1.02～1.29));测得应力波形状与解析计算相吻合,证实了在上述光强范围内激光在铝靶中产生应力波的热弹性机制。     

脉冲激光作用下铝靶的层裂

 本文报导波长为1.06 μm脉宽（FWHM）约4 ns的强脉冲激光辐照下，铝靶发生层裂的实验结果。当入射功率密度在2.0×10¹¹~5×10¹¹ W/cm²范围的激光束作用下，厚度为0.1 mm、0.2 mm的靶在超临界条件下发生层裂，层裂厚度分别在(17±6) μm及(35±5) μm范围。文中使用一种简化模型对阈值条件下不同厚度的靶发生层裂时的层裂片厚度作了近似估算，并与已有的实验结果较好地符合。     

LY12铝平面靶对1.06μm激光反射率的测量

采用激光反射率多路测试仪,测量了LY12铝平面靶对1.06μm激光的反射率和反射激光强度的空间分布。在大气、室温环境下,靶表面粗糙度为1.6～3.2μm,激光功率密度由16.8kW/cm~2上升至60.8kW/cm~2时,长脉冲激光反射率由0.90降至0.80。激光功率密度为283MW/cm~2时的短脉冲激光反射率为0.78。而激光反射率和反射激光强度空间分布与靶的温度场、后退的烧蚀面光学特性及蒸汽羽对激光的吸收性质有关。     

激光照射下铝靶表面汽化压力的测量

 本文分析了会聚自由振荡钕玻璃脉冲激光束辐照平面铝靶的汽化特性。在激光功率密度约10 MW/cm²下，由拍摄激光与靶相互作用产生射流发光的时间积分照片测得靶面的汽化压力约3.6 GPa。把时间积分照片与高速分幅照片比较，证明在激光与靶相互作用一段时间后确实存在着马赫盘。     

激光与靶非平衡耦合的数值模拟

对激光与高Z靶耦合主要物理过程,其中包括激光吸收,电子热传导,等离子体运动,非平衡原子物理,X光转换和辐射输运等现象的数值模拟作了全面的概括性描述。提出了总体微分方程组,建立了差分计算格式和求解方法,给出了程序数值计算的结果。     

铝靶对短脉冲强激光反射率的饱和现象

计算了铝靶对S极化短脉冲强激光的反射率的饱和段，将所得结果和H．M.Milchberg的实验结果进行了对比，二者十分一致.并对此饱和现象作了物理解释，认为是由电子的热运动和相互作用所引起的．     

1.319μm处45#钢反射率随温度变化的实验研究

 使用积分球系统测量了1.319μm处45#钢反射率随温度的变化规律,通过对实验后钢片表面的能谱分析,揭示了反射率发生变化的原因。测量结果表明,钢片温度从常温升高至325℃时,表面反射率不会发生显著变化;在325℃到395℃之间,反射率从0.64降低到约0.15;在395℃与440℃之间,反射率不再发生明显变化;钢片降温过程中反射率不再发生明显变化,其值与最高温度处的数值基本相同。反射率的变化主要源于钢片表面发生的氧化反应,温度越高,氧化反应越剧烈,表面氧元素的含量就越高,反射率也就越低。     

LY12铝靶激光热烧蚀的实验研究

给出波长为1.06μm的两种脉冲持续时间的会聚激光束照射LY12铝靶的热烧蚀结果。由金相显微仪、扫描电镜观察获得的烧蚀坑孔的显微照片表明,在脉冲持续时间为1.6ms光束照射下。铝合金不仅产生强汽化,而且伴随着严重的液相冲刷效应,其热烧蚀率在焦点处为360～500μg/J,在焦前40mm处为45～140μg/J。而在脉宽100ns的单脉冲激光束照射下,铝合金产生强汽化,但未发生液相冲刷,热烧蚀率为4～10μg/J。     

电子束辐照硬铝产生热击波及层裂的估算

 本文对LY-12铝受到强流低能相对论电子束辐照时产生的热击波及层裂效应进行了估算。在预估中等能量沉淀产生材料的动态响应时必须适当地考虑熔化过程。我们所用的状态方程是GRAY三相状态方程，它对熔化区域中的金属作了详细且在热力学上更为完善的描述。将计算值同实验结果进行比较表明，二者基本上是一致的。     

Na_2对超短激光脉冲的响应

应用时间相关的局域密度近似模型研究了Na2 价电子对超短激光脉冲的响应 .分别计算了电场极化方向平行和垂直于两原子轴线的情况 ,结果表明Na2 具有强烈的各向异性     

激光辐照铝靶汽化过程的高速纹影诊断技术

应用高速纹影系统记录激光束辐照在Ly12铝靶时所产生的汽化羽扩张、空气爆炸波、熔融物质喷溅以及穿靶等现象.并由扫描摄影记录的轨迹图测出汽化羽的扩张速度为150～190m/s,空气冲击波速度为450～500m/s,靶表面高压蒸汽速度为5～7.8km/s。     

激光辐照下金属靶表面汽化现象研究

用高速纹影诊断技术研究激光辐照下金属表面发生汽化的特征及蒸气发展运动过程,结合汽化模型给出了凝聚相表面温度与激光入射功率密度的关系。由实验得到了不同入射激光功率密度下汽化表面(凝聚相)温度,蒸气羽阵面速度,前驱空气冲击波速度。     

激光辐照金属/炸药复合介质温度场的数值模拟

 当激光辐照金属/炸药复合介质外表面时,在变物性及界面有接触热阻的条件下,用二维线性瞬态导焓方程,数值计算了介质内部温度场时空分布。作为特例,将常物性及无接触热阻下的数值解与相同条件下的二维线性瞬态导热方程的解析解相比较,结果表明数值法的计算程序及结果是可信的。     

电子束辐照产生的热激波的数值模拟

 采用能量沉积解析法、材料低压本构关系及一维应变弹塑性流体动力学模型,对“闪光二号”电子束辐照硬铝产生的热激波的传播规律进行了数值模拟。结果表明,计算值与实测值基本符合。