2-7　辐射流体力学的规律研究

江少恩　李文洪　丁耀南　刘永刚　蒋小华　孙可煦

　　利用星光Ⅱ激光装置在黑腔中产生的X光来产生辐射场，用不同结构的样品测量辐射烧蚀(X光)下的压力效应。实验靶采用柱腔靶,在腔底部开窗口放不同材料样品。激光辐照在转换材料上，转换为X光,由X光驱动产生冲击波,在样品背面用光学条纹相机测量冲击波发光的时空条纹图像。

　　通过此楔形样品的冲击波发光的条纹图像可直接测得冲击波的速度v_s，再由冲击波关系式可以得出冲击波的压力p，通过冲击波速度与驱动冲击波辐射场的辐射温度T_R的定标关系求出辐射温度T_R。在腔内充发泡材料，可以改善腔内X光辐射的均匀性。冲击波的测量要求良好的平面性，作为驱动的辐射场也应有良好的均匀性，发泡材料阻止腔壁等离子体向腔内喷射，有利于X光辐射场的均匀化。

　　光参数为:能量约90J、波长0.35mm、脉宽500～800ps、打靶透镜f/3、焦后100mm、焦斑约f300mm、靶面功率密度2´10¹⁴W/cm²。柱腔靶f400mm×300mm。激光正入射打在腔靶入口处0.17mm厚的金箔上，转换X光。X光在腔内充CH发泡材料(密度为42mg/cm³)中输运并使辐射场得到均匀化。在柱腔的后端放置铝楔形样品，楔形的斜率为0.1。

　　由光学条纹相机记录辐射驱动冲击波发光信号从楔形铝样品出来的条纹图像。条纹相机成像系统参数f/D=4.5、f=180mm、放大倍数M=10。狭缝前加有特定滤光片防止杂散光的干扰，条纹相机狭缝后接光学CCD，再接至计算机，在计算机荧屏上观测记录的条纹图像。条纹相机接受冲击波发光的波段为400~500nm。

　　图1是采用楔形样品测得的冲击波条纹图象，图中从上到下是时间分辨扫描方向，横向是空间分辨方向。图像中有两条暗线，这是由于光学条纹相机的阴极被以前的其它实验的强光打坏的两个盲点而引起无响应所致。依据冲击波速度v_s与条纹图像斜率的关系得到v₀=8´10⁵cm/s。由冲击波关系式v_s=c₀+l_u和p=r₀v_su得到p=r₀v_s(v_s-c₀)/l,式中v_s为冲击波速度,u为波阵面后粒子速度,p为冲击波压力,r₀为样品常态下的密度,c₀、l为样品的冲击绝热参数。由此可得样品中的冲击波压力。

　　对Al样品c₀=5.25´10⁵cm/s，l₀=1.39,r₀=2.79g/cm³。于是可求出冲击波压力为p=4.4´10¹¹Pa。根据辐射产生冲击波与辐射温度的关系T_R=0.0123v_s^0.63(T_R以eV为单位，v_s以cm/s为单位)，可以求出辐射温度T_R=65eV。此方法可以用于神光Ⅱ产生的冲击波和辐射温度的测量。