[发明专利]一种提升激光加载冲击波速度稳定性的结构靶

说明书

本发明涉及一种提升激光加载冲击波速度稳定性的结构靶，属于材料高压特性技术领域，包括烧蚀层、阻挡层和样品层，烧蚀层面向诊断孔设置，阻挡层位于烧蚀层上方，用于屏蔽高能光子与电子的预热，所述阻挡层包括间隔设置的Au膜层和间隔层，所述间隔层的材质与烧蚀层的材质相同，样品层位于阻挡层上方，且样品层与阻挡层之间设有基底层，本发明将Au膜层和间隔层间隔设置以形成阻挡层，冲击波在阻挡层中来回反射迅速平滑Au膜层带来的速度变化，既能达到实现稳定冲击波输出的目的，又能兼顾对预热屏蔽的要求，适用于包含激光直接驱动和黑腔间接驱动等多种激光加载方式，具有较宽广的适用性。

技术领域

本发明属于材料高压特性技术领域，具体地说涉及一种提升激光加载冲击波速度稳定性的结构靶。

背景技术

在材料高压加载研究领域，激光加载冲击波实验平台是一种重要的加载方式，其优势在于能够依靠高功率激光装置在样品中产生极高的压强，从而拓展研究的参数区间。尤其是针对数百GPa压强范围区间，激光平台具有自身独特的加载优势。但另一方面，激光烧蚀样品过程中产生的高能X射线(硬X射线)和高能电子能够预先加热样品，这对于材料压缩状态的测量是不利的，因为高能光子和电子的能量沉积让材料的初始状态发生了变化，到达了一个未知的状态。因此，为了获取高质量可靠的实验数据，我们需要对激光平台上的高能光子和电子预热进行有效控制。

实验上往往通过在样品中加入高Z阻挡层实现，利用其对高能光子和电子吸收强的特点进行屏蔽。图1展示了现有的激光加载平台上使用的靶结构设计，靠近驱动源一侧为中低Z烧蚀层，中间有一层高Z屏蔽层，另一侧为待加载样品层。这样的设计能够有效降低预热影响，但同时引发了另一个问题，那就是冲击波稳定性变差，其主要原因是高Z阻挡层的阻抗往往与两侧材料具有较大差异，导致冲击波在传输进入阻挡层界面位置时强度会发生较大衰减，同时界面存在强反射及稀疏过程，进而导致冲击波在进入待加载样品层后会发生显著的追赶，破坏其传输稳定性。而冲击波稳定性对于物理研究至关重要，如在物态方程实验中，稳定的冲击波速度能够降低测量值的不确定度，从而提高物态方程实验数据的精度和可靠性。而在材料相变研究中，往往需要利用稳定冲击波在样品中产生一个均匀的初始状态，进而获得准确的相变状态和参数点位置信息。

基于上述具体需求，提升激光加载冲击波稳定性具有重要的意义。目前国外主要通过两个手段来试图提升加载冲击波的稳定性：一是调整驱动脉冲的波形及驱动源的强度演化，从而弥补冲击波在传输过程中的损耗和强度衰减，此技术的难点在于，首先需要实现对激光波形的精密控制，对于实验控制能力具有非常高的要求，其次激光实验的靶样品中高Z材料阻挡层会使冲击波传输行为变得难以预测，此时仅仅通过调整激光波形很难对冲击波稳定性起到优化和改进的作用。二是通过降低阻挡层厚度来实现，由于厚度的降低使得波系能够在其中通过来回反射迅速达到平衡，但这样又会增添预热屏蔽不足的风险。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种提升激光加载冲击波速度稳定性的结构靶，以提升激光加载冲击波速度稳定性，同时兼容结构靶中的预热屏蔽问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提升激光加载冲击波速度稳定性的结构靶，包括：

烧蚀层，其面向诊断孔设置，其在激光作用下形成烧蚀压力；

位于烧蚀层上方的阻挡层，其用于屏蔽高能光子与电子的预热，所述阻挡层包括间隔设置的Au膜层和间隔层，所述间隔层的材质与烧蚀层的材质相同；

以及位于阻挡层上方的样品层，且样品层与阻挡层之间设有基底层。

进一步，所述结构靶的靶面中心与诊断孔的中心重合，且结构靶的宽厚比大于2。

进一步，所述阻挡层、样品层的长度与烧蚀层的长度相等，且阻挡层、样品层的宽度与烧蚀层的宽度相等。