一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶及测量方法技术

本发明专利技术涉及一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶及测量方法，属于间接驱动激光聚变技术领域，包括靶面，所述靶面为逐层堆叠的平面靶结构，其由上至下依次包括第一碳氢膜层、中Z元素层和第二碳氢膜层，且第一碳氢膜层的厚度大于第二碳氢膜层的厚度，所述第一碳氢膜层作为激光束入射面，所述第二碳氢膜层作为观测面，所述中Z元素层的厚度可调，本发明专利技术中靶面采用逐层堆叠的平面靶结构替代传统的梯度掺杂结构，有利于突出掺杂元素本身的烧蚀特性以及获得X射线通过加热后掺杂元素的透过率，结构新颖，操作便捷且测量精准。

【技术实现步骤摘要】
一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶及测量方法
本专利技术属于间接驱动激光聚变
，具体地说涉及一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶及测量方法。
技术介绍
间接驱动激光聚变中，点火靶通常由烧蚀层、DT(Deuterium-Tritium)冰燃料层及DT气体组成。辐射加热烧蚀层从而对靶丸产生向内的推力，此推力可以用内爆速度来衡量。内爆速度与烧蚀速率相关，烧蚀速率越大，相应的内爆速度越大。同时，烧蚀层还应避免高能X射线(>1.8keV)对DT冰燃料层的预热，使之能够近等熵压缩。NIF(NationalIgnitionFacilityProject)设计中采用CH梯度掺杂Si或Ge的方式来抑制高能X射线，减弱其对燃料层的预热。然而，Si或Ge掺杂不仅吸收高能X射线，同样吸收低于1.6keV的低能X射线，导致烧蚀层烧蚀速率下降，降低内爆速度。NIF激光装置上2011-2012年的实验结果表明，Si梯度掺杂比Ge掺杂可获得较高的烧蚀速率，较少的剩余质量份额，从而达到较高的内爆速度(J.Lindl,O.Landen,J.Edwards,E.Moses,andN.Team,Phys.Plasmas21,020501(2014))。该结果出乎意料，之前的研究认为Si、Ge掺杂对烧蚀速率的影响不明显，而国外关于不同掺杂份额对辐射能流的影响也没有进一步地分析。因此，研究掺杂对辐射烧蚀特性的影响，对选取合适的掺杂元素及掺杂份额显得极为重要。目前，国外主要通过球形内爆实验获得的内爆速度和中子产额来综合评价掺杂材料的影响，该方法技术难度大，对实验精度要求高。而且内爆靶中的掺杂为梯度掺杂(即掺杂原子份额随半径增加而递增，随后递减的掺杂方式)，获得的综合数据难以用于分析掺杂元素的烧蚀特性，在物理问题的提炼上也有难度。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶及测量方法，用于测量各掺杂中Z元素在不同烧蚀状态(温度、密度)下的透射能流，有助于分析各掺杂元素的烧蚀特性。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，包括靶面，所述靶面为逐层堆叠的平面靶结构，其由上至下依次包括第一碳氢膜层、中Z元素层和第二碳氢膜层，且第一碳氢膜层的厚度大于第二碳氢膜层的厚度，所述第一碳氢膜层作为激光束入射面，所述第二碳氢膜层作为观测面，所述中Z元素层的厚度可调。进一步，所述第一碳氢膜层的厚度为18-45μm，所述第二碳氢膜层的厚度为08-1.2μm。进一步，所述中Z元素层的中Z元素为Si，且中Z元素层的厚度为0.5-1.5μm。进一步，所述第一碳氢膜层的厚度为18μm，所述第二碳氢膜层的厚度为0.8μm，所述中Z元素层的厚度为0.7μm。进一步，所述第一碳氢膜层的厚度为45μm，所述第二碳氢膜层的厚度为1μm，所述中Z元素层的厚度为1.2μm。进一步，所述中Z元素层的中Z元素为Ge，且中Z元素层的厚度为0.2-0.7μm。进一步，所述第一碳氢膜层的厚度为18μm，所述第二碳氢膜层的厚度为0.8μm，所述中Z元素层的厚度为0.2μm。进一步，所述第一碳氢膜层的厚度为45μm，所述第二碳氢膜层的厚度为1.2μm，所述中Z元素层的厚度为0.7μm。进一步，还包括黑腔靶和屏蔽片，所述黑腔靶为空心且两端开口的筒状结构，其侧壁上开设诊断孔，所述靶面位于诊断孔处，且第一碳氢膜层面向黑腔靶的内腔，所述屏蔽片为空心的圆台结构，其位于黑腔靶的端部。另，本专利技术还提供一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶的测量方法，包括如下步骤：S1：激光装置发射激光束，所述激光束入射至黑腔靶的内腔并与黑腔靶作用产生辐射源；S2：所述辐射源作用于靶面并烧蚀第一碳氢膜层，改变第一碳氢膜层厚度，使中Z元素层分别处于冲击波加热状态、辐射热波加热状态，并分别获得观测面处的透射能流数据，即得到中Z元素在不同烧蚀状态下的透射能流。本专利技术的有益效果是：1、靶面采用逐层堆叠的平面靶结构替代传统的梯度掺杂结构，有利于突出掺杂元素本身的烧蚀特性以及获得X射线通过加热后掺杂元素的透过率，结构新颖，操作便捷且测量精准，而传统结构难以获得掺杂元素自身的烧蚀特性，且不能精确评价掺杂元素对烧蚀的影响。2、当第一碳氢膜层的厚度为18-25μm时，靶面为薄靶，热波可烧蚀至中Z元素层，中Z元素层处于辐射热波加热状态；当第一碳氢膜层的厚度为35-45μm时，靶面为厚靶，热波未烧蚀至中Z元素层，中Z元素层处于冲击波加热状态。通过改变第一碳氢膜层的厚度，改变中Z元素层的位置，便可在加热时改变中Z元素层的辐射温度，得到中Z元素层在辐射热波加热状态、冲击波加热状态两种情况下，靶面对X射线的吸收透射情况。附图说明图1是本专利技术的靶面结构示意图；图2是本专利技术的整体结构示意图；图3是实施例二中激光束波形与辐射源温度曲线图；图4是实施例二中第一测量靶和第二测量靶的X射线透射能流曲线图；图5是实施例三中激光束波形与辐射源温度曲线图；图6是实施例三中第三测量靶和第四测量靶的X射线透射能流曲线图。附图中：1-第一碳氢膜层、2-中Z元素层、3-第二碳氢膜层、4-靶面、5-黑腔靶、6-屏蔽片。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本专利技术创造。实施例一：如图1-2所示，一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，包括靶面4、黑腔靶5和屏蔽片6，所述靶面4为逐层堆叠的平面靶结构，其由上至下依次包括第一碳氢膜层1、中Z元素层2和第二碳氢膜层3，且第一碳氢膜层1的厚度大于第二碳氢膜层3的厚度。由激光装置发射的激光入射至第一碳氢膜层1，也就是说，所述第一碳氢膜层1作为激光束入射面，所述第二碳氢膜层3作为观测面。作为优选，所述第一碳氢膜层1的厚度为18-45μm，所述第二碳氢膜层3的厚度为08-1.2μm。当第一碳氢膜层1的厚度为18-25μm时，靶面4为薄靶，热波可烧蚀至中Z元素层2，中Z元素层2处于辐射热波加热状态；当第一碳氢膜层1的厚度为35-45μm时，靶面4为厚靶，热波未烧蚀至中Z元素层2，中Z元素层2处于冲击波加热状态。通过改变第一碳氢膜层1的厚度，改变中Z元素层2的位置，便可在加热时改变中Z元素层2的辐射温度，得到中Z元素层2在辐射热波加热状态、冲击波加热状态两种情况下，靶面4对X射线的吸收透射情况。此外，所述中Z元素层2的厚度可调，所述中Z元素作为掺杂元素。当所述中Z元素层的中Z元素为Si，即掺杂元素为Si时，中Z元素层2的厚度为0.5-1.5μm。当所述中Z元素层的中Z元素为Ge，即掺杂元素为Ge时，中Z元素层的厚度为0.2-0.7μm。所述黑腔靶5为空心且两端开口的筒状结构，其侧壁上开设诊断孔，所述靶面4位于诊断孔处，且第一碳氢膜层1面向黑腔靶5的内腔，所述屏蔽片6为空心的圆台结构，其位于黑腔靶5的端部。由激光装置发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，包括靶面，其特征在于，所述靶面为逐层堆叠的平面靶结构，其由上至下依次包括第一碳氢膜层、中Z元素层和第二碳氢膜层，且第一碳氢膜层的厚度大于第二碳氢膜层的厚度，所述第一碳氢膜层作为激光束入射面，所述第二碳氢膜层作为观测面，所述中Z元素层的厚度可调。

【技术特征摘要】
1.一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，包括靶面，其特征在于，所述靶面为逐层堆叠的平面靶结构，其由上至下依次包括第一碳氢膜层、中Z元素层和第二碳氢膜层，且第一碳氢膜层的厚度大于第二碳氢膜层的厚度，所述第一碳氢膜层作为激光束入射面，所述第二碳氢膜层作为观测面，所述中Z元素层的厚度可调。2.根据权利要求1所述的一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，其特征在于，所述第一碳氢膜层的厚度为18-45μm，所述第二碳氢膜层的厚度为08-1.2μm。3.根据权利要求2所述的一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，其特征在于，所述中Z元素层的中Z元素为Si，且中Z元素层的厚度为0.5-1.5μm。4.根据权利要求3所述的一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，其特征在于，所述第一碳氢膜层的厚度为18μm，所述第二碳氢膜层的厚度为0.8μm，所述中Z元素层的厚度为0.7μm。5.根据权利要求3所述的一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，其特征在于，所述第一碳氢膜层的厚度为45μm，所述第二碳氢膜层的厚度为1μm，所述中Z元素层的厚度为1.2μm。6.根据权利要求2所述的一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶，其特征在于，所述中Z元素层的中Z元素为Ge，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，杨品，张晓璐，况龙钰，林雉伟，景龙飞，李丽灵，郑建华，黎航，江少恩，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51