(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210366173.X (22)申请日 2022.04.08 (71)申请人 中国工程物理研究院激光聚变 研究 中心 地址 621000 四川省绵阳市919信箱 986-6 分箱 (72)发明人 税敏　席涛　朱斌　储根柏　范伟　 辛建婷　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 赵兴华 (51)Int.Cl. G01N 21/63(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种用于微射流演化特征观测的多分幅照 相系统 (57)摘要 本发明涉及一种用于微射流演化特征观测 的多分幅照相系统， 包括： 通过第一激光光源发 出第一激光对 所述金属样品进行激光烧蚀， 以及 发出第一激光在金属样品刻槽处形成微射流； 通 过第二激光光源发出第二激光对片状微射流区 域进行照射， 得到探测光； 通过光子多普勒速度 计向金属样品发射探针光， 并根据反射回来的探 针光测量金属样品自由面速度； 采用分幅相机接 收探测光， 得到对应加载条件下的多幅射流演化 阴影图像， 通过多幅射流演化阴影图像观测微射 流的破碎和演化规律， 加载条件由自由面速度确 定， 加载条件包括熔化和卸载熔化。 通过一发实 验获取多个时刻微射流动态破碎过程的阴影轮 廓图像， 提高了系统观测效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114720432 A 2022.07.08 CN 114720432 A 1.一种用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所述多分幅照相系 统包括： 第一激光光源， 位于金属样品的垂直正上方， 用于发出第一激光对所述金属样品进行 激光烧蚀， 以及发出第一激光在金属样品刻槽处形成微射流； 所述刻槽设置在金属样品的 背面； 所述微射流由所述第一激光在金属样品内部衰减得到的衰减冲击波在所述刻槽位置 发生反射形成； 第二激光光源， 垂直所述刻槽方向设置， 用于发出第二激光对片状微射流区域进行照 射， 得到探测光； 所述片状微 射流区域为微射流存在的区域范围； 光子多普勒速度计， 位于所述金属样品的下方， 用于向所述金属样品发射探针光， 并根 据反射回来的探针光测量所述金属样品的自由面速度； 分幅相机， 与所述第二激光光源对应设置， 用于接收所述探测光， 得到对应加载条件下 的多幅射流演化阴影图像， 所述多幅射流演化阴影图像用于观测微射流的破碎和演化规 律； 所述加载 条件由所述自由面速度确定， 所述加载 条件包括熔化和卸载 熔化。 2.根据权利要求1所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述多分幅照相系统还 包括： 连续相位板， 位于所述第一激光 光源与所述金属样品之间。 3.根据权利要求1所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述第一激光光源为纳秒加载激光光源， 所述第一激光的能量大于600J， 所述第一激光的脉 宽为3ns。 4.根据权利要求3所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述第一激光的焦斑直径大小大于金属样品厚度的两倍。 5.根据权利要求1所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述第二激光 光源为连续激光 光源或者脉冲串激光 光源。 6.根据权利要求1所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述刻槽的形状为V型或者 正弦型。 7.根据权利要求1所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述光子多普勒速度计向所述金属样品发射的探针光的中心偏离所述刻槽中心设定距离 。 8.根据权利要求7所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述设定距离为10 0 μm。 9.根据权利要求1所述的用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 其特征在于， 所 述微射流的速度为2 ‑5km/s， 所述片状微射流区域宽度为0～3mm， 所述片状微射流区域的厚 度0～50 μm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114720432 A 2一种用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统 技术领域 [0001]本发明涉及 微射流研究技术领域， 特别是涉及一种用于微射流演化特征观测的多 分幅照相系统。 背景技术 [0002]材料在冲击载荷下的微喷射(微射流和微层裂等)与混合一直是冲击动力学及武 器物理研究中关注的问题。 由于微喷射形成机制复杂， 从实验 上直接进 行动态诊断难度大， 其物理图像仍不清晰； 通过数值模拟 计算已成为微喷射和混合研究不可或缺的重要技术手 段:(1)可以获得实验上无法观测的物质喷射动力学过程、 解读实验结果并揭示其物理机 理； (2)可以灵活针对单一影响因素开展序列化的数值模拟， 为理论建模提供定量化的规律 认识。 [0003]目前， 利用分子动力学模拟， 已获得微射流动态破碎的阶段性演化特征： (1)片状 射流转化为由条状碎片组成的二维网状结构； (2)网状结构解体并释放出大小不一的条状 碎片； (3)体积 较大的条状碎片继续破碎成更小尺度的球形液态颗粒。 从实验上获得包含断 裂破碎基本特征(条状碎片、 网状结构等)的微射流演化过程的物理图像， 可以为理论建模 提供实验数据， 具有重要的研究价值和意义。 目前实验上对微射流的观测， 主要采用X光透 视照相和可见光阴影成像技术， 主要关注头部速度、 喷射量、 外部轮廓等宏观量。 利用ps激 光做照明光源， 由CCD进 行记录的阴影照相方法具有很高的时间分辨和空间分辨， 但一 发实 验只能获得一幅图像， 效率低； 为了获得物理规律， 往往需要进行多发重复实验， 但这样就 不可避免地受到加载激光功率密度波动的影响。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 能够 提高 系统观测效率。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供了如下 方案： [0006]本发明提供了一种用于微射流演化特征观测的多分幅照相系统， 所述多分幅照相 系统包括： [0007]第一激光光源， 位于金属样品的垂直正上方， 用于发出第一激光对所述金属样品 进行激光烧蚀， 以及发出第一激光在金属样品刻槽处形成微射流； 所述刻槽设置在金属样 品的背面； 所述微射流由所述第一激光在金属样品内部衰减得到的衰减冲击波在所述刻槽 位置发生反射形成； [0008]第二激光光源， 垂直所述刻槽方向设置， 用于发出第二激光对片状微射流区域进 行照射， 得到 探测光； 所述片状微 射流区域为微射流存在的区域范围； [0009]光子多普勒速度计， 位于所述金属样品的正下方， 用于向所述金属样品发射探针 光， 并根据反射回来的探针光测量所述金属样品的自由面速度； [0010]分幅相机， 与所述第二激光光源对应设置， 用于接收所述探测光， 得到对应加载条说　明　书 1/4 页 3 CN 114720432 A 3