[发明专利]一种烧蚀状态下中Z元素透射能流的测量靶及测量方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于间接驱动激光聚变技术领域，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。

背景技术

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(National IgnitionFacility Project)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,and N.Team,Phys.Plasmas 21,020501(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。

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，本发明提供如下技术方案：

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。