強(qiáng)激光加載下材料沖擊溫度測量研究.pdf

1、物態(tài)方程是高能量密度物理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，對于認(rèn)識極端條件（高溫、高壓）下材料的熱力學(xué)性質(zhì)有著重要的意義。利用沖擊波加載材料，是實(shí)驗(yàn)室中形成高能量密度狀態(tài)的有效途徑。物態(tài)方程是指物質(zhì)的壓強(qiáng)、體積和溫度的關(guān)系。在以往的沖擊波加載實(shí)驗(yàn)中，對沖擊波的壓強(qiáng)和速度等動力學(xué)量已經(jīng)建立起了成熟的測量方法，但是對于沖擊溫度的測量，由于溫度本身的復(fù)雜性和對測量儀器的要求較高，而較少開展。
　　本文將介紹一種光學(xué)高溫計(jì)和VISAR聯(lián)合診斷材料沖擊溫度的

2、方法。文中的高溫計(jì)采用光學(xué)攝譜儀分光，條紋相機(jī)記錄光譜，具備譜分辨1nm、時間分辨10ps的診斷能力，可以有效的測量極短時間內(nèi)沖擊輻射的變化過程。在SOP測量自發(fā)輻射譜的同時，由VISAR獲取自發(fā)輻射的發(fā)射率。VISAR對發(fā)射率的診斷由探針激光實(shí)現(xiàn)，探針光打到輻射層上，一部分能量被吸收，剩余能量被反射，輻射的發(fā)射率就包含在反射的探針光能量變化中。于是通過高溫計(jì)和VISAR的聯(lián)合診斷，就可以同時獲取沖擊輻射的輻射光譜和發(fā)射率。
　　

3、在計(jì)算中，采用灰體輻射的假設(shè)，認(rèn)為沖擊輻射來自沖擊波面。實(shí)驗(yàn)探測的輻射光譜和發(fā)射率反映著沖擊波面的輻射特性。在灰體輻射的假設(shè)下，根據(jù)SOP和VISAR給出的數(shù)據(jù)，并結(jié)合標(biāo)定的結(jié)果，可以計(jì)算得到?jīng)_擊溫度。同時在VISAR的圖像中可以讀出沖擊波突出臺階和基底的時間差，計(jì)算得到?jīng)_擊波速度，于是可以給出沖擊溫度與沖擊波速度的關(guān)系。這對于Hugoniot物態(tài)方程研究是十分有價值的。
　　本文通過測量沖擊波在金屬材料自由面的輻射，對聯(lián)合診斷的

4、方法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沖擊突出靶背(shock breakout，SBO)時的溫度與SESAME庫中Hugoniot溫度接近，說明了聯(lián)合診斷方法的可靠性和合理性。但是由于金屬是不透明的，只有在沖擊波到達(dá)靶背自由面時輻射才能被探測到，與此同時沖擊波迅速發(fā)生卸載。由于測量系統(tǒng)的時間分辨有限，測量的SBO時刻輻射不可避免地會受到卸載等離子體的影響。本文采用了一種近似方法考慮等離子體的影響，即將等離子體對輻射光譜的吸收包含在VISAR探測的