本實用新型涉及間接驅(qū)動激光聚變技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶。

背景技術(shù)：

間接驅(qū)動激光聚變中，點火靶通常由燒蝕層、DT（Deuterium-Tritium）冰燃料層及DT氣體組成。輻射加熱燒蝕層從而對靶丸產(chǎn)生向內(nèi)的推力，可以用內(nèi)爆速度來衡量。內(nèi)爆速度與燒蝕速率相關(guān)，燒蝕速率越大，相應(yīng)的內(nèi)爆速度越大。同時，燒蝕層還應(yīng)避免高能X射線（>1.8 keV）對DT冰燃料層的預(yù)熱，使之能夠近等熵壓縮。NIF（National Ignition Facility Project）設(shè)計中采用CH梯度摻雜Si或Ge的方式來抑制高能X射線，減弱其對燃料層的預(yù)熱。然而，Si或Ge摻雜不僅吸收高能X射線，同樣吸收低于1.6 keV的低能X射線，導(dǎo)致燒蝕層燒蝕速率下降，降低內(nèi)爆速度。

NIF激光裝置上2011-2012年的實驗結(jié)果表明，Si梯度摻雜比Ge摻雜可獲得較高的燒蝕速率，較少的剩余質(zhì)量份額，從而達(dá)到較高的內(nèi)爆速度（J. Lindl, O. Landen, J. Edwards, E. Moses, and N. Team, Phys. Plasmas 21, 020501 (2014)）。該結(jié)果出乎意料，之前的研究認(rèn)為Si、Ge摻雜對燒蝕速率的影響不明顯。因此實驗上研究摻雜材料對輻射流的吸收與透射顯得極為重要。目前國外主要通過球形內(nèi)爆實驗獲得的內(nèi)爆速度和中子產(chǎn)額來綜合評價摻雜材料的影響，該方法技術(shù)難度大，對實驗精度要求高。同時我們知道，不同批次的實驗會造成測試結(jié)果的偏差，這種偏差是由實驗本身所帶來的，主要是表現(xiàn)在摻雜元素透射能流的測量中，無法保證試驗條件的完全一致性，即使兩次參數(shù)一致，但由于實驗本身存在的不確定性，也會產(chǎn)生誤差。因此，能夠在一次測試中就能測出不同摻雜元素的透射能流的測量靶成為了研究摻雜材料與輻射流的吸收和透射的關(guān)系的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上不足，本實用新型提供一種燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶，能夠在一次測試中就能夠測試出兩種不同摻雜元素的透射能流。

為達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶，包括有黑腔靶，所述黑腔靶呈上下開口、中間貫通的管狀結(jié)構(gòu)，所述黑腔靶的側(cè)壁上開設(shè)有對稱分布的第一診斷孔和第二診斷孔，所述第一診斷孔所在的平面與所述第二診斷孔所在的平面所成的角度為45°，所述第一診斷孔和第二診斷孔內(nèi)分別放置有第一樣品靶和第二樣品靶，所述第一樣品靶和第二樣品靶的材料不一致，所述第一樣品靶和第二樣品靶所成角度為45°。

進一步地，所述第一樣品靶和第二樣品靶為CH/Z/CH逐層堆疊結(jié)構(gòu)，其中Z表示中Z元素，頂層的CH的厚度大于底層的CH的厚度，頂層的CH面向所述黑腔靶內(nèi)部。

進一步地，所述第一樣品靶為CH/Si/CH逐層堆疊結(jié)構(gòu)，頂層的CH的厚度大于底層的CH的厚度，頂層的CH面向所述黑腔靶內(nèi)部；所述第二樣品靶為CH/Ge/CH逐層堆疊結(jié)構(gòu)，頂層的CH的厚度大于底層的CH的厚度，頂層的CH面向所述黑腔靶內(nèi)部。

進一步地，所述第一樣品靶中底層CH的厚度為0.8~1.2μm，Si的厚度為0.7~1.2μm，頂層CH的厚度為18~45μm。

進一步地，所述第二樣品靶中底層CH的厚度為0.8~1.2μm，Ge的厚度為0.3~0.5μm，頂層CH的厚度為18~45μm。

進一步地，所述黑腔靶的兩端分別設(shè)置有屏蔽片，所述屏蔽片為無頂空心圓錐體狀，所述屏蔽片由Cu制成，表面鍍CH，呈無頂空心圓錐體狀的所述屏蔽片的底面面向遠(yuǎn)離所述黑腔靶的方向。

進一步地，所述黑腔靶由Au制成。

進一步地，所述黑腔靶的上下開口處設(shè)置有向內(nèi)的凸沿，所述凸沿所成的圓環(huán)的內(nèi)徑小于所述黑腔靶中部的內(nèi)徑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

1、為了節(jié)約實驗資源，并深化摻雜材料對燒蝕影響的物理認(rèn)識，從而能夠準(zhǔn)確設(shè)計燒蝕層的摻雜物質(zhì)及摻雜份額，本實用新型采用平面靶的設(shè)計，測量摻雜材料經(jīng)輻射加熱后，能夠透過的X射線能流，對其吸收高能X射線和低能X射線的情況進行評估。該設(shè)計中，較薄的摻雜材料作為夾層置于CH內(nèi)，受熱后其狀態(tài)一致。輻射源首先燒蝕CH材料，使摻雜材料隨時間依次處于高能X射線加熱、沖擊波加熱、輻射加熱狀態(tài)，從而獲得這幾種主要加熱形式下的透射能流。

2、本實用新型在黑腔靶上開設(shè)有對稱分布的第一診斷孔和第二診斷孔，第一診斷孔和第二診斷孔上放置第一樣品靶和第二樣品靶，第一樣品靶和第二樣品靶的材料不一致，第一樣品靶和第二樣品靶所成角度為45°，互成45°的第一樣品靶和第二樣品靶既能夠在一次測量中單獨測量出其對應(yīng)摻雜元素的透射能流，又不會對另一個樣品靶產(chǎn)生影響，且第一樣品靶和第二樣品靶的輻射環(huán)境基本一致，因此能夠盡可能地減少系統(tǒng)誤差，準(zhǔn)確測量出兩種不同摻雜元素所對應(yīng)的透射能流，使得兩種不同摻雜元素所對應(yīng)的透射能流的對比更為精確、可信。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，以下將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶的剖面示意圖；

圖3為圖2中A-A向的剖面示意圖；

圖4為燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶的工作示意圖；

圖5為在同一輻射源作用下，兩個樣品靶上的輻射溫度沿黑腔體軸向的分布曲線；

圖6為實施例1中入射激光波形與測量的黑腔輻射源溫度曲線；

圖7為實施例1中測量得到的樣品在1～1.6keV能量區(qū)間的X射線透射能流曲線；

圖8為實施例2中入射激光波形與測量的黑腔輻射源溫度曲線；

圖9為實施例2中測量得到的樣品在1.6～4keV能量區(qū)間的X射線透射能流曲線。

其中，圖中所示標(biāo)記為：1：黑腔靶；2：第一診斷孔；3：第二診斷孔；4：第一樣品靶；5：第二樣品靶；6：屏蔽片；7：選能XRD。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“內(nèi)”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”等應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

請參照圖1、圖2和圖3，本實用新型提供了一種燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶，主要包括有黑腔靶1、第一診斷孔2、第二診斷孔3、第一樣品靶4、第二樣品靶5和屏蔽片6。

請參照圖1、圖2和圖3，黑腔靶1呈上下開口、中間貫通的管狀結(jié)構(gòu)，黑腔靶1的上下開口處設(shè)置有向內(nèi)的凸沿，凸沿所成的圓環(huán)的內(nèi)徑小于黑腔靶1中部的內(nèi)徑。黑腔靶1由Au制成，黑腔靶1用于與入射激光相互作用產(chǎn)生輻射源，產(chǎn)生輻射源能燒蝕位于黑腔靶1側(cè)壁上的對稱放置的第一樣品靶4和第二樣品靶5。

請參照圖1、圖2和圖3，黑腔靶1的兩端分別設(shè)置有屏蔽片6，屏蔽片6為無頂空心圓錐體狀，呈無頂空心圓錐體狀的屏蔽片6的底面面向遠(yuǎn)離所述黑腔靶1的方向，屏蔽片6的側(cè)面與橫切黑腔靶1的平面所成的角度為35°。屏蔽片6由Cu制成，表面鍍CH，用以遮擋雜散光。

請參照圖1、圖2和圖3，黑腔靶1的側(cè)壁上開設(shè)有對稱分布的第一診斷孔2和第二診斷孔3，第一診斷孔2所在的平面與第二診斷孔3所在的平面所成的角度為45°，第一診斷孔2和第二診斷孔3內(nèi)分別放置有第一樣品靶4和第二樣品靶5，第一樣品靶4和第二樣品靶5的材料不一致，第一樣品靶4和第二樣品靶5所成角度為45°。

第一樣品靶4和第二樣品靶5為CH/Z/CH逐層堆疊結(jié)構(gòu)，其中Z表示中Z元素，頂層的CH的厚度大于底層的CH的厚度，頂層的CH面向黑腔靶1內(nèi)部。所述的第一樣品靶4和第二樣品靶5的材料不一致主要指具體的中Z元素的不一致，或各層元素的厚度不一致，或具體的中Z元素種類以及各層元素的厚度均不一致。

在一些優(yōu)選的實施方式中，第一樣品靶4為CH/Si/CH逐層堆疊結(jié)構(gòu)，中Z元素為Si，頂層的CH的厚度大于底層的CH的厚度，頂層的CH面向所述黑腔靶1內(nèi)部；第二樣品靶5為CH/Ge/CH逐層堆疊結(jié)構(gòu)，中Z元素為Ge，頂層的CH的厚度大于底層的CH的厚度，頂層的CH面向所述黑腔靶1內(nèi)部。在另外的實施方式中，第一樣品靶4和第二樣品靶5中，中Z元素可以為Si、Ge、Cu、W等中Z元素。

在實際測量中，還需要引入激光和透射能流測量儀器以配合測量靶測量出透射能流。請參照圖4，，透射能流測量儀器優(yōu)選為選能XRD7。激光用以與黑腔靶1作用產(chǎn)生輻射源，燒蝕位于黑腔靶1的側(cè)壁上互成45°放置的第一樣品靶4和第二樣品靶5。激光分別從黑腔靶1的兩頭射入。選能XRD7為帶濾片的X射線二極管，用以測量X射線能流。選能XRD7位于第一樣品靶4和第二樣品靶5的外側(cè)，用以測得第一樣品靶4和第二樣品靶5在關(guān)注能段下的透射能流，從而可以得到中Z元素的透射能流。

本實用新型的工作原理是：激光射入黑腔靶1，與黑腔靶1作用產(chǎn)生輻射源，輻射源同時作用于第一樣品靶4和第二樣品靶5，并燒蝕第一樣品靶4和第二樣品靶5；輻射源先分別燒蝕第一樣品靶4和第二樣品靶5中的頂層的CH，再依次燒蝕中Z元素和底層的CH，使中Z元素分別處于沖擊波加熱、輻射熱波加熱階段，再通過選能XRD7測試得到第一樣品靶4和第二樣品靶5的透射能流數(shù)據(jù)，從中可得到第一樣品靶4和第二樣品靶5中相對應(yīng)的中Z元素的透射能流。其中，第一樣品靶4和第二樣品靶5所成角度為45°，在該特定角度下，第一樣品靶4和第二樣品靶5的測試相互獨立、互不影響，因此在這角度下，第一樣品靶4和第二樣品靶5的輻射環(huán)境基本一致。圖5給出了在同一黑腔環(huán)境下，第一樣品靶4和第二樣品靶5上的輻射溫度沿黑腔體軸向分布的曲線。圖5中，Tr為樣品靶處的輻射溫度，L為樣品軸向長度；a、b分別為互為45°的第一樣品靶4和第二樣品靶5在沿黑腔軸向分布的輻射溫度曲線。

基于上述技術(shù)方案，本實用新型還有更具體的實施例。

實施例1

本實施例提供一種燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶。黑腔靶1的長度為1500μm，內(nèi)徑為600μm，腔壁厚度為30μm，凸沿所成的圓環(huán)的內(nèi)徑為400μm；第一診斷孔2和第二診斷孔3均位于黑腔靶1的中部，第一診斷孔2和第二診斷孔3為方形孔，方形孔的長為400μm，寬為250μm；第一樣品靶4和第二樣品靶5均為邊長為460μm的正方形，其中第一樣品靶4的結(jié)構(gòu)為CH/Si/CH，第一樣品靶4各層的厚度從底層到頂層依次為1μm、0.7μm、18μm，第二樣品靶5的結(jié)構(gòu)為CH/Ge/CH，第二樣品靶5各層的厚度從底層到頂層依次為1μm、0.3μm、18μm。

入射激光波長為0.351μm，功率為2×10¹⁴ W/cm²，脈沖為1 ns。入射激光為8束，以4束為一組分別從黑腔靶1的兩端分別射入，入射激光與黑腔靶1的徑向截面呈45°。圖6所示為入射激光波形與測量的黑腔輻射源溫度曲線，圖6中Tr指黑腔輻射溫度，P指入射激光總功率，c為入射激光波形曲線，d為入射激光注入黑腔靶1所形成的輻射源溫度曲線。

采用1~1.6 keV帶通的選能XRD7測量通過第一樣品靶4和第二樣品靶5的透射能流。圖7所示為測量得到的樣品在1～1.6keV能量區(qū)間的X射線透射能流曲線。圖7中Time指時間，Transmission flux指樣品透射能流，p為第一樣品靶4測得的透射能流曲線，q為第二樣品靶5測得的透射能流曲線。從圖7可以看出，通過第一樣品靶4和第二樣品靶5的透射能流信號穩(wěn)定，證明了本實用新型所提供的燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶能很好地用以測量燒蝕狀態(tài)下中Z元素的透射能流，且同一批次實驗即可測量兩種不同材料的樣品靶的透射能流，能夠最大化減少實驗誤差。

實施例2

本實施例提供一種燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶。黑腔靶1的長度為1500μm，內(nèi)徑為600μm，腔壁厚度30μm，凸沿所成的圓環(huán)的內(nèi)徑為400μm；第一診斷孔2和第二診斷孔3均位于黑腔靶1的中部，第一診斷孔2和第二診斷孔3為方形孔，方形孔的長為400μm，寬為250μm；第一樣品靶4和第二樣品靶5均為邊長為460μm的正方形，其中第一樣品靶4的結(jié)構(gòu)為CH/Si/CH，第一樣品靶4各層的厚度從底層到頂層依次為1μm、1.2μm、45μm，第二樣品靶5的結(jié)構(gòu)為CH/Ge/CH，第二樣品靶5各層的厚度從底層到頂層依次為1μm、0.5μm、45μm。

入射激光波長為0.351μm，功率為2×10¹⁴ W/cm²，脈沖為1 ns。入射激光為8束，以4束為一組分別從黑腔靶1的兩端分別射入，入射激光與黑腔靶1的徑向截面呈45°。圖8所示為入射激光波形與測量的黑腔輻射源溫度曲線，圖8中Tr指黑腔輻射溫度，P指入射激光總功率，m為入射激光波形曲線，n為入射激光注入黑腔靶1所形成的輻射源溫度曲線。

采用1.6~4 keV帶通的選能XRD7測量通過第一樣品靶4和第二樣品靶5的透射能流。圖9所示為測量得到的樣品在1.6～4keV能量區(qū)間的X射線透射能流曲線，其中Time指時間，Transmission flux指樣品透射能流，x為第二樣品靶5測得的透射能流曲線，y為第一樣品靶4測得的透射能流曲線。從圖9可以看出，通過第一樣品靶4和第二樣品靶5的透射能流信號穩(wěn)定，證明了本實用新型所提供的燒蝕狀態(tài)下中Z元素透射能流的測量靶能很好地用以測量燒蝕狀態(tài)下中Z元素的透射能流，且同一批次實驗即可測量兩種不同材料的樣品靶的透射能流，能夠最大化減少實驗誤差。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。