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摘要
在星光Ⅲ(XGⅢ)装置上发展了一种基于质子照相的材料动态密度测量方法,该方法以星光Ⅲ装置皮秒激光打靶产生的质子作为质子源,对在星光Ⅲ装置纳秒束冲击加载下的晶格泡沫的密度分布进行诊断,利用蒙特卡罗模拟方法对照相结果进行反解获得晶格泡沫的密度.利用该方法,成功获得了冲击加载5.2 ns后晶格泡沫以及其中冲击波的质子照相图像.通过图像反解,获得了冲击加载下晶格泡沫的密度分布,在冲击波前沿位置,晶格泡沫的密度由于压缩而增大了约20倍;同时,通过对照相结果的反解,还给出了冲击波在晶格泡沫中的传播速度,约40 km/s.利用金刚石台阶客体对该方法的相对密度分辨率和空间分辨率进行标定,实验结果表明两者分别好于4%和12μm.为了进一步提升星光Ⅲ装置质子照相的密度和空间分辨率,提出了一种利用选能器获得准单能质子束进行照相的方法,并使用蒙特卡罗程序对该方法的分辨率进行了模拟验证.模拟结果显示,使用单能质子束能将相对密度分辨率提升至1%以上.通过上述实验以及模拟工作,在星光Ⅲ装置上建立起了针对快过程(纳秒尺度)、高压力(近百GPa)条件下的材料动态密度诊断能力.
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