2-81  超高压高精度激光状态方程实验测量

黄秀光  傅思祖  吴  江  叶君建  何钜华  马民勋  舒  桦  周华珍  罗平庆  顾  援

材料高压下的状态方程(EOS)在天体物理、材料科学和惯性约束聚变(ICF)等研究领域中都是十分重要的。2004年在“神光”-Ⅱ装置上进行了单路倍频激光直接驱动的Al-Cu阻抗匹配靶实验和Cu-Al阻抗反匹配实验，目的是提高冲击波速度的测量精度和准确性，同时校验测量方法的实用性和可靠性。

实验共获取了12发Al-Cu阻抗匹配靶实验数据，全是用条纹相机2 ns档记录的。实验结果显示，Al中冲击波最高压强达1.3 TPa，相应的Cu中冲击波最高压强达2.3 TPa，冲击波速度测量精度约2%(K=2)。实验结果表明，严格按Al的二次冲击计算的Cu的状态方程数据与几种标准数据比较吻合，与美国和俄罗斯在化爆、气炮或核爆中获得的数据也比较吻合，比英国AWE采用激光间接驱动获得的实验数据稍好，前几轮数据整体偏硬的现象有一定的改善。

实验还获取了用条纹相机5 ns档记录的6发Cu-Al阻抗反匹配靶实验数据。其中，Cu中冲击波最高压强达1.15 TPa，相应的Al中冲击波最高压强达0.56 TPa，冲击波速度测量精度约3%~4%，低于Al-Cu阻抗匹配靶实验的精度，这主要是因为条纹相机记录的扫描档不同，前者用的是快扫描2 ns档，时间分辨率较高，后者用的是较慢的5 ns档，时间分辨率低，约为前者的两倍；再有，两类实验中的靶参数也不尽相同，前者的台阶厚度要厚一些。实验严格按Cu的等熵稀疏线来计算的Al的状态方程数据，实验数据与几种标准数据以及化爆、气炮或核爆中获得的实验数据都比较吻合。

上面的两类实验结果表明，实验获得的Al-Cu阻抗匹配靶数据及Cu-Al阻抗反匹配靶数据与相应的标准数据均比较，二者是互相自洽的。这从一个侧面验证了实验方法的可靠性及数据具有较高的可信度。这一点对于将来用该方法进行在超高压力段并无标准数据可比对的特殊材料状态方程测量实验而言是极为有益的。