用于冲击诊断的成像速度干涉仪
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靶， 利用 成像 型 速 度 干 涉 仪 测 量 到 了 金 属 铝 靶 内的 冲击 波 速 度 。 关 键 词 ： 速 度 干 涉仪 ； 空 间分 辨 ； 单 台 阶 靶 ； 冲击 波
中图 分 类 号 ： ０５ ３ ６ 文 献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ １ ． ７ ８ ＨＰ Ｂ２ １ ２ ０ ． ６ １ ｏ ： ０ ３ ８ ／ ＬＰ ０ １ ３ ３ ０ ６
第 ２ 卷 第 ３期 ３
２１ ０ １年 ３月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ ＬＡ ＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡＲ Ｔ Ｉ Ｇ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ１２３，ＮＯ ３ ． ．
Ｍ ａ ．，２ ｌ ｒ Ｏ１
文 章 编 号 ： １ ０ — ３ ２ ２ １ ０ — ６ １Ｏ ０ １４ ２ （ ０１ ） ３０ ６ 一 ５
１ 测 速 原 理
在 自由面速 度测 量方 面 ， ｇｎ － Ｓ Ｉ ｉｇＶＩ ＡＲ和普 通 ＶＩ ＡＲ原 理相 同 ， ｍａ Ｓ 都是 利用 光在 运动 表 面反 射 时产生 的
多普 勒频 移 ， 起干 涉条 纹移 动 ， 行测 速 。 引 进
（ ）一 Ｖ ｆ ｏ＋
ｒ 』 Ｔ ０
ＶＩ ＡＲ） 具有 空 间分辨 能力 的速 度干 涉仪 ， Ｓ 是 靶背 表 面的各 点速度 信 息通 过 干 涉仪 系 统 ， 以干 涉条 纹 的形 式 被 扫描相 机记 录下来 ， 中可 以分 析得 到 自由面速 度 以及 台阶靶 内 的冲击 波传 输速 度 。天 光 Ｋｒ 从 Ｆ准分 子激 光 以
在 实验 中 ， 由于受 窗体 材料 、 探测 光入 射角及 散 射角 的影 响 ， 需要 对 测速公 式 进行修 正 ， 即
）＝ ［ 。 Ａ ＋
２
ｏ
丽 ］１ （＋
（） ２
式 中 ：ｒ是 由探测 光角 度引 起 的修 正 项 ； ｙ ） 是 窗体材 料折 射率 变化 引起 的修 正项 。我 们研制 的 干涉仪 在 实 ６ ｒ Ａ ／， 。 际应 用 中 ， 散射 光 收集角 度约 ９ ， 且靶 背表 面不加 窗 ， 。并 取 一０ ０ ６６。 ．０ ＿ ］
用 于 冲 击 诊 断 的 成 像 速 度 干 涉 仪
王 钊， 高 爽， 梁 晶， 田宝贤， 何 以广 ， 陆 泽， 汤秀章
（ 中国 原 子 能科 学研 究 院 ，北 京 １ ２ １ ） ０ ４ ３
摘 要 ： 为 了 诊 断 测 量 激 光 驱 动 冲 击 波 ， 制 了具 有 空 间分 辨力 的成 像 型 速 度 干 涉 仪 。该 干 涉 仪 主 要 包 研 括 输 入 部 分 、 传 递 部 分及 干 涉 部 分 ， 测 光 采 用 波 长为 ５２ｒ 的 单 纵 模 激 光 。 靶 位 放 置 一 分 线 板 ， 过 测 像 探 ３ ｍ ｉ 在 经 量 ， 空 间 分 辨 力 小 于 １ ｍ。基 于 天 光 Ｋｒ 其 ０Ｆ Ｆ准 分 子 激 光 系 统 的 参 数 ， 计 并 自制 含 有 烧 蚀 层 的 单 台 阶 金 属 设
目前 状态方 程 的绝对 测量 要求 通过 实验 独立 地测定 冲击 波关 系式 中的冲击 波速 度 和波 后粒 子 速度 ， 后 然
推算 得到 材料其 余 的 冲击 波参 数 ， 出冲击绝 热线 ， 给 即冲击 绝 热状 态 方程 。在状 态 方程 实 验 研究 中 ， 般通 过 一 探测 冲击 波在靶 背卸 载时 的发 光信 号进行 冲击波 诊断 。然 而作 为 被 动测 量 方法 ， 冲击 加热 发 光不 仅 容 易受 到
（） １
式 中 ： ￡ ，。分 别 是 ｔ 刻 速 度 和 初 始 速 度 ； 是 探 测 激 光 的 波 长 ； 是 条 纹 移 动 数 目 ； 是 干 涉 仪 两 臂 的 （） 时 。 Ｆ（） ｒ
光 程差 ； 是 由于光 频率 变化 引起 的修 正项 （ 探测 光波 长 ５ ２ｎ 标 准具 为熔 石英 时 ， ３ ｍ， 一０ ０ １ ｃ ） ．３ ８ 。
２ 成 像 速 度 干 涉 仪 结 构
Ｉ ｇｎ — Ｓ ｍａ ｉｇＶＩ ＡＲ 由输 入 、 传递 和干 涉仪 ３个 主要部 分构 成 。实验 中使 用 的探 测光 源 为半 导模激 光 ， 宽小 于 ５ ＭＨｚ 输 ３ ｍ 带 。干 涉 仪对 镜 片 的 面 型要 求较 高 ， 同时考 虑 加
干扰 ， 并且 其 信 号 强 度 极 度 依 赖 冲 击 压 强 ， 法 在 相 对 较 低 的压 强 条 件 下 应 用 。任 意 表 面 速 度 干 涉 仪 无 （ Ｓ ） 一种 主动光 学测 量方 法 ， ＶＩ ＡＲ 是 与被 动测量 冲击 波靶 背卸 载发 光 相 比 ， 受 驱 动 冲击 波压 力强 弱 的影 响 ， 不 其应用 范 围可从 数十 ＧＰ ａ至 ＴＰ 。经过 不 断发展 ， Ｓ ａ ＶＩ ＡＲ 已经 成为 一个被 普 遍 接受 的 冲击 波测 量 诊 断设备 ， 在美 国 国家 点火 装 置 ＮＩ “ 光 Ⅱ” 国 内 外 许 多 实 验 装 置 上 得 到 应 用【 。成 像 型 速 度 干 涉 仪 （ｍａ ｉｇ Ｆ、 神 等 Ｉ ｇｎ —
工 水平 及成 本 因素 ，系统所 使用 的镜 片均 为 Ａ／ ０的商 品镜 片 。为精 确 调节 干涉 仪满 足准零 程差 条件 ， １ 并且便
６束叠 加 的方式 在靶 内驱 动产 生冲击 波 ， 压强最 高 可达 到 １ ０ＧＰ 。在这 样 的条 件 下 ， ０ ａ 自由 面速度 法 是开 展状 态 方程绝 对测 量研 究 的较 为易行 的技 术途径 ， 因此 ， 制 了用于 冲击 波诊 断 的成像 型速度 干 涉仪 。本文 分别对 研 干 涉仪结 构 和相关 的 台阶靶 冲击 波实 验进行 介绍 。
中图 分 类 号 ： ０５ ３ ６ 文 献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ １ ． ７ ８ ＨＰ Ｂ２ １ ２ ０ ． ６ １ ｏ ： ０ ３ ８ ／ ＬＰ ０ １ ３ ３ ０ ６
第 ２ 卷 第 ３期 ３
２１ ０ １年 ３月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ ＬＡ ＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡＲ Ｔ Ｉ Ｇ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ１２３，ＮＯ ３ ． ．
Ｍ ａ ．，２ ｌ ｒ Ｏ１
文 章 编 号 ： １ ０ — ３ ２ ２ １ ０ — ６ １Ｏ ０ １４ ２ （ ０１ ） ３０ ６ 一 ５
１ 测 速 原 理
在 自由面速 度测 量方 面 ， ｇｎ － Ｓ Ｉ ｉｇＶＩ ＡＲ和普 通 ＶＩ ＡＲ原 理相 同 ， ｍａ Ｓ 都是 利用 光在 运动 表 面反 射 时产生 的
多普 勒频 移 ， 起干 涉条 纹移 动 ， 行测 速 。 引 进
（ ）一 Ｖ ｆ ｏ＋
ｒ 』 Ｔ ０
ＶＩ ＡＲ） 具有 空 间分辨 能力 的速 度干 涉仪 ， Ｓ 是 靶背 表 面的各 点速度 信 息通 过 干 涉仪 系 统 ， 以干 涉条 纹 的形 式 被 扫描相 机记 录下来 ， 中可 以分 析得 到 自由面速 度 以及 台阶靶 内 的冲击 波传 输速 度 。天 光 Ｋｒ 从 Ｆ准分 子激 光 以
在 实验 中 ， 由于受 窗体 材料 、 探测 光入 射角及 散 射角 的影 响 ， 需要 对 测速公 式 进行修 正 ， 即
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式 中 ：ｒ是 由探测 光角 度引 起 的修 正 项 ； ｙ ） 是 窗体材 料折 射率 变化 引起 的修 正项 。我 们研制 的 干涉仪 在 实 ６ ｒ Ａ ／， 。 际应 用 中 ， 散射 光 收集角 度约 ９ ， 且靶 背表 面不加 窗 ， 。并 取 一０ ０ ６６。 ．０ ＿ ］
用 于 冲 击 诊 断 的 成 像 速 度 干 涉 仪
王 钊， 高 爽， 梁 晶， 田宝贤， 何 以广 ， 陆 泽， 汤秀章
（ 中国 原 子 能科 学研 究 院 ，北 京 １ ２ １ ） ０ ４ ３
摘 要 ： 为 了 诊 断 测 量 激 光 驱 动 冲 击 波 ， 制 了具 有 空 间分 辨力 的成 像 型 速 度 干 涉 仪 。该 干 涉 仪 主 要 包 研 括 输 入 部 分 、 传 递 部 分及 干 涉 部 分 ， 测 光 采 用 波 长为 ５２ｒ 的 单 纵 模 激 光 。 靶 位 放 置 一 分 线 板 ， 过 测 像 探 ３ ｍ ｉ 在 经 量 ， 空 间 分 辨 力 小 于 １ ｍ。基 于 天 光 Ｋｒ 其 ０Ｆ Ｆ准 分 子 激 光 系 统 的 参 数 ， 计 并 自制 含 有 烧 蚀 层 的 单 台 阶 金 属 设
目前 状态方 程 的绝对 测量 要求 通过 实验 独立 地测定 冲击 波关 系式 中的冲击 波速 度 和波 后粒 子 速度 ， 后 然
推算 得到 材料其 余 的 冲击 波参 数 ， 出冲击绝 热线 ， 给 即冲击 绝 热状 态 方程 。在状 态 方程 实 验 研究 中 ， 般通 过 一 探测 冲击 波在靶 背卸 载时 的发 光信 号进行 冲击波 诊断 。然 而作 为 被 动测 量 方法 ， 冲击 加热 发 光不 仅 容 易受 到
（） １
式 中 ： ￡ ，。分 别 是 ｔ 刻 速 度 和 初 始 速 度 ； 是 探 测 激 光 的 波 长 ； 是 条 纹 移 动 数 目 ； 是 干 涉 仪 两 臂 的 （） 时 。 Ｆ（） ｒ
光 程差 ； 是 由于光 频率 变化 引起 的修 正项 （ 探测 光波 长 ５ ２ｎ 标 准具 为熔 石英 时 ， ３ ｍ， 一０ ０ １ ｃ ） ．３ ８ 。
２ 成 像 速 度 干 涉 仪 结 构
Ｉ ｇｎ — Ｓ ｍａ ｉｇＶＩ ＡＲ 由输 入 、 传递 和干 涉仪 ３个 主要部 分构 成 。实验 中使 用 的探 测光 源 为半 导模激 光 ， 宽小 于 ５ ＭＨｚ 输 ３ ｍ 带 。干 涉 仪对 镜 片 的 面 型要 求较 高 ， 同时考 虑 加
干扰 ， 并且 其 信 号 强 度 极 度 依 赖 冲 击 压 强 ， 法 在 相 对 较 低 的压 强 条 件 下 应 用 。任 意 表 面 速 度 干 涉 仪 无 （ Ｓ ） 一种 主动光 学测 量方 法 ， ＶＩ ＡＲ 是 与被 动测量 冲击 波靶 背卸 载发 光 相 比 ， 受 驱 动 冲击 波压 力强 弱 的影 响 ， 不 其应用 范 围可从 数十 ＧＰ ａ至 ＴＰ 。经过 不 断发展 ， Ｓ ａ ＶＩ ＡＲ 已经 成为 一个被 普 遍 接受 的 冲击 波测 量 诊 断设备 ， 在美 国 国家 点火 装 置 ＮＩ “ 光 Ⅱ” 国 内 外 许 多 实 验 装 置 上 得 到 应 用【 。成 像 型 速 度 干 涉 仪 （ｍａ ｉｇ Ｆ、 神 等 Ｉ ｇｎ —
工 水平 及成 本 因素 ，系统所 使用 的镜 片均 为 Ａ／ ０的商 品镜 片 。为精 确 调节 干涉 仪满 足准零 程差 条件 ， １ 并且便
６束叠 加 的方式 在靶 内驱 动产 生冲击 波 ， 压强最 高 可达 到 １ ０ＧＰ 。在这 样 的条 件 下 ， ０ ａ 自由 面速度 法 是开 展状 态 方程绝 对测 量研 究 的较 为易行 的技 术途径 ， 因此 ， 制 了用于 冲击 波诊 断 的成像 型速度 干 涉仪 。本文 分别对 研 干 涉仪结 构 和相关 的 台阶靶 冲击 波实 验进行 介绍 。