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辐射烧蚀驱动冲击波运动特性的研究对惯性约束聚变和高压状态方程都具有重要意义,冲击波温度的精确诊断有助于了解材料在高温高压状态下结构发生变化的物理条件,冲击压缩材料的辐射光谱中包含丰富的热力学状态信息,可以利用光谱方法精确测量冲击波温度。
本文从冲击波温度测量的基本原理出发,初步设计利用光谱方法诊断冲击波温度的研究方案。通过测量和记录辐射烧蚀驱动冲击波在样品表面产生的自发辐射光谱,结合灰体辐射基本定律,实现冲击波温度的测量。对方案中光学传输系统和诊断设备的参数进行说明,并给出对应的计算关系。介绍两种利用黑体辐射定律拟合光谱数据的方法,对两种方法的适用范围进行分析和对比。计算给定波长时黑体光谱辐射亮度与温度之间的关系,计算中考虑了发射率的影响。
对特定激光脉冲形状产生的冲击波传播过程进行流体动力学分析,利用数值方法计算冲击波的传播速度,波阵面处的压强等热力学参数随时间和传播距离的变化规律,模拟辐射烧蚀驱动冲击波的传播特性。介绍超热电子预热能量沉积和冲击波的流体动力学衰减的解析模型,计算给定辐射条件下得到的最大冲击波压强,得到最佳激光脉冲宽度,靶厚度和激光强度随激光能量变化的解析表达式。给出辐射烧蚀驱动冲击波实验的优化设计方法,为更深入的数值和实验研究奠定基础。