1 深圳技术大学 工程物理学院, 先进材料测试技术研究中心, 深圳市高功率激光与先进材料重点实验室, 广东 深圳 518118
2 深圳技术大学大数据与互联网学院, 广东 深圳 518118
3 四川大学 物理学院, 成都 610065
4 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
5 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
6 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
激光驱动动态压缩实验是极端高压高密度研究的主要途径，在多个学科领域具有重要意义，包括地球行星科学，材料科学以及惯性约束聚变，有助于认识极端条件下的材料特性并拓展其在各学科的应用。近年来激光驱动压缩技术在激光装置、激光等离子体、制靶和诊断技术的同步提升下取得了突破性的进展，与其他极端条件实验平台相比，其斜波压缩、复杂路径、衰减冲击等新型加载路径得到快速发展，微介观诊断技术和宏观诊断技术相结合，具有明确的超高压、高温、高应变率以及高同步精度等技术特色。从激光驱动材料压缩的热力学路径、激光驱动的机制与特色、激光驱动实验技术、材料极端压缩物理进展等方面介绍激光驱动实验和理论方面的进展。
动高压 激光驱动 极端条件 材料物性 行星科学 dynamic high pressure laser dive extreme conditions properties of material planetary science 强激光与粒子束
2022, 34(1): 011001
中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621999
基于一维弹塑性磁流体力学程序（SSS-MHD），研究了反场构型（FRC）等离子体靶在磁驱动固体套筒压缩过程中强磁场对α粒子能量约束效应，分析了α粒子的非局域和局域自加热对FRC等离子靶压缩峰值温度的影响，以及α粒子能量在整个压缩过程中端部损失效应。等离子体部分采用多温单流体的模型，能量的计算中引入了DT离子、电子及α粒子多成分温度的能量方程，同时考虑了等离子体压缩过程热平衡下的核反应和非局域自加热问题。研究结果表明，磁化靶聚变等离子体在压缩过程中具有较好的稳定性，能够保持刚性转子的靶结构，压缩过程形成的强磁场能够将α粒子的能量约束在O点附近的区域，有利于等离子体靶的点火及燃烧；α粒子对等离子体的自加热效应主要集中在等离子体电流中心区，而非等离子体中心轴处；α粒子对DT等离子体局域和非局域自加热过程存在差异，局域自加热过程的功率大于非局域自加热过程的功率，FRC等离子靶压缩峰值状态温度相差0.5倍。在反场构型的刮离层区，α粒子的能量端部损失在FRC等离子体靶的压缩和膨胀过程中逐渐增大。
固体套筒内爆 强磁场 α粒子 端部效应 imploding of solid liner compressed magnetic field alpha particles end effect 强激光与粒子束
2019, 31(12): 125002
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在马赫数为0.5气流条件下, 进行了激光辐照30CrMnSiA钢材料的温度测量实验。实验结果显示, 材料的温升速率和上升最高温度在有气流环境下比无气流环境下明显下降。利用数值反演方法获得了气流条件下激光加载面样品材料实际吸收热流密度变化以及温度变化。与无气流条件下的数据对比可发现, 相同温度对应的实际吸收热流密度在气流环境下大于无气流环境, 该结果是由气流条件加速样品材料的氧化影响激光金属反射率所致。
激光器 激光-固体相互作用 反射率 气流 数值反演
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
将激光干涉法应用于冲量摆冲量测试中, 分析了主要的测量不确定度, 在测量过程中给出了相应的处理方法。在利用累计峰值个数来计算最大摆角的常规方法基础上, 新增加了一套独立、互补的数据处理方法, 使其具有双精度测试效果, 结合这两种方法可扩大适用范围并提高了测量的可靠性。
测量 激光诱导破坏 冲量测试方法 激光干涉 冲量摆
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
基于电磁驱动实验装置CQ-7研制需求, 设计了一套6间隙气体开关, 开关高131 mm, 直径108 mm, 总间隙36 mm, 开关电感约40 nH。采用模拟软件Ansoft Maxwell计算分析开关电场强度分布, 电场分布较均匀, 不均匀系数为1.14。开展了开关放电特性研究, 充电±100 kV条件下, 开关放电电流峰值可达70 kA, 放电延时约35 ns, 抖动3 ns。根据开关自击穿电压值, 采用正态分析开关自击穿概率, 开关80%安全系数下, 自放电概率小于10-4。该开关满足CQ-7实验装置研制需求。
电磁驱动 气体开关 自击穿电压 延时抖动 电场强度 electro-magnetically driven gas switch self-breakdown delay and jitter electric field strength 强激光与粒子束
2016, 28(10): 105001
Author Affiliations
Abstract
Institute of Fluid Physics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
The formation of long plasma channels and laser-induced high-voltage discharges are demonstrated by focusing infrared picosecond laser pulses in air. Based on measurements of the channel conductivity, the maximum electron density in excess of 1014 cm 3 is estimated. The plasma channels are good conductors, through which long-air-gap high-voltage discharges are triggered. The breakdown voltages show large drops but the discharging paths are not well guided: in this, the plasma spots distributed along the channel might play an important role.
320.5390 Picosecond phenomena 350.5400 Plasmas 140.3440 Laser-induced breakdown Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 113201
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理实验室, 四川 绵阳621900
在一维反应流体动力学程序SSS的基础上扩充编制一维磁流体力学计算编码SSS/MHD，并对炸药内爆驱动的圆柱形套筒磁通量聚积发生器(MC-1装置)进行了一维磁流体力学模拟计算。分析了空腔磁场向压缩套筒和样品套筒壁中的磁扩散现象，结果表明，在压缩套筒壁中距离空腔0.2 mm处的磁感应强度最大值只有十几T;而在样品套筒壁中距离空腔0.2 mm处的磁感应强度最大值达到几百T，这主要是内外套筒运动速度不同，电磁力与内爆作用力平衡引起的。计算了空腔中磁感应强度的变化曲线和样品套筒内壁的速度历程曲线，得到与实验测试符合的结果。
内爆 一维反应流体动力学 爆炸磁通量聚积 磁扩散 磁流体力学 imploding one-dimensional reactive hydrodynamic flux accumulation by explosion magnetic field diffusion magneto-hydrodynamic 强激光与粒子束
2014, 26(9): 095003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
通过分析不同情况下激光与固态靶、气化物质的作用机理, 利用激光体烧蚀模型, 采用流体力学理论和1维Lagrange有限差分的计算方法, 对真空条件下不同激光参数下气化物质对靶产生冲量的过程进行了数值模拟, 模拟计算结果与实验测量结果、Phipps定标关系符合较好。计算结果表明, 在等离子体的情况下冲量耦合系数随着激光强度增大而减小。
冲量耦合 等离子体 激光驱动 飞片 impulse coupling plasma laser-driven flyer 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2853
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
利用激光体烧蚀模型, 数值模拟了激光驱动飞片的加速过程, 包括激光的吸收和飞片的速度历史等。在光强为GW/cm2量级的激光作用下, 激光烧蚀产生的等离子体的流体力学运动可用改编的1维Lagrange流体力学计算程序SSS来描述。通过计算得到不同激光能量下的飞片密度剖面, 由此给出金属薄膜的烧蚀深度与实验测量值进行比对, 二者符合得较好。
激光驱动 飞片 烧蚀深度 等离子体 laser-driven flyer ablated thickness plasma 强激光与粒子束
2010, 22(11): 2527
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
层合式柔性复合材料其强度、耐候性、密封性突出,在航空航天领域具有重要的应用价值。研究采用激光辐照的方法产生局域外热流,针对不同热流密度和氧气分压,对耐候层和高强度纤维层合材料的烧蚀特性进行了实验研究。实验结果表明,在局域外热源条件下,表面耐候层以热缩合破裂的形式与底层纤维脱开,从而使纤维材料暴露在外热源下,最终以纤维的受热分解和碳化实现材料的整体破坏。随着热流密度的增加,破坏过程明显加快,环境氛围对纤维的高温段烧蚀过程影响很大,而对耐候层的烧蚀过程几乎不产生影响。
烧蚀 层合式柔性复合材料 ablation felxible lamination composites Tedlar Tedlar Vectran Vectran Kevlar Kevlar
