[发明专利]一种激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置及方法

权利要求书

1.一种激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置，其特征在于，包括：用于发射激光的激光发射装置(1)、用于聚焦激光的聚焦透镜(2)、用于放置目标样品的靶标固定工装(3)、用于悬吊所述靶标固定工装(3)的悬吊装置、沿激光发射的轴线方向设置的第一位移测量装置(4)以及垂直于激光发射的轴线方向设置的第二位移测量装置(5)；

所述激光发射装置(1)、所述聚焦透镜(2)以及所述靶标固定工装(3)沿同一水平线依次横向布置；所述靶标固定工装(3)可在激光烧蚀所述目标样品产生的冲量的作用下自由摆动；所述第一位移测量装置(4)和所述第二位移测量装置(5)位于同一水平面上，二者分别用于测量各自所在方向上的所述靶标固定工装(3)的摆动量；

所述靶标固定工装(3)为中空的正方体结构；所述靶标固定工装(3)朝向所述聚焦透镜(2)的一侧开设有放置口；

所述悬吊装置包括吊装支架(6)以及长度相等的四根悬吊绳(7)；四根所述悬吊绳(7)分别固定连接在所述靶标固定工装(3)的顶部四角处，且四根所述悬吊绳(7)的自由端固定在所述吊装支架(6)上的同一点。

2.根据权利要求1所述的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置，其特征在于，所述靶标固定工装(3)的不具有所述放置口的三个侧面的外表面分别为光洁平面。

3.根据权利要求1所述的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置，其特征在于，所述第一位移测量装置(4)和所述第二位移测量装置(5)分别为激光位移传感器。

4.一种采用如权利要求1-3任一项所述的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过所述第一位移测量装置和所述第二位移测量装置获取所述靶标固定工装在第一方向的最大摆动量dx和在第二方向的最大摆动量dy；

根据所述靶标固定工装在第一方向的最大摆动量dx，采用冲量计算算法计算目标样品在第一方向的冲量值Ix；

根据所述靶标固定工装在第二方向的最大摆动量dy，采用冲量计算算法计算目标样品在第二方向的冲量值Iy。

5.根据权利要求4所述的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量方法，其特征在于，根据所述靶标固定工装在某一方向的最大摆动量d，采用冲量计算算法计算目标样品在该方向的冲量值I的方法包括：

计算所述靶标固定工装沿该方向的摆动角度θ：

θ＝arcsin(d/L)；

计算所述靶标固定工装在竖直方向的高度变化h：

h＝L(1-cosθ)＝L(1-cos(arcsin(d/L)))；

根据机械能守恒定律，计算所述靶标固定工装的速度v：

根据动量定理，计算目标样品在该方向的冲量I：

其中，g为重力加速度；m为目标样品和靶标固定工装的总质量；L为靶标固定工装的悬吊高度；d为所述靶标固定工装在某一方向的最大摆动量。