用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器
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激光惯性约束聚变(ICF)玻璃靶丸研究及进展
Ⅱ” 现场 后 ， 内气 压应满 足一定 的理 论设计 要求［ ， 些要求 球 ４这 ］
努力， 制备了许多种实用的 ＩＦ Ｃ 靶丸。我 国在 ＩＦ靶丸制备技 Ｃ 术上也取得了很大的进展， 成功地制备出了符合 ＩＦ实验要求 Ｃ
中圈分类号 ： Ｌ ３ ． １ Ｔ Nhomakorabea ９ １
文献标 识码 ： Ａ
Ｐｒ ｇ ｅ ｓｉ ｔ ｄ ｎ Ｇｌｓ ｒ ｅ ｎ Ｉ ｅ ｔａ ｎ ｉ ｅ ｅ ｔＦ ｓｏ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ｓＴａ ｇ ｔｉ ｎ ｒ ｉ ｌ Ｃｏ ｆｎ ｍ ｎ ｕ ｉｎ Ｚ ＨＡＮＧ ｉｎ ｕ ，Ｌ Ｚ ｏ ｇ ｕ ｎ ， ＡＮＧ Ｇｕ ｎ ａ ， ＮＧ ｉｎ ｕ Ｊａ ｈ ａ Ｕ ｈ ｎ ｙ ａ Ｗ ａ ｃ ｉ ＤＩ Ｊａ ｘ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ
Ｉ ＣＦ，ｍａ ｎ ｔ ａｓ ，ｆｒｏ ｇ ｅｉ，ｌ ｕｄｄ ｏ ｌｔｍｅｈ ｄ ｇ ｅ ｉ ｇ ｌｓ ｅ ｒｍ ｎ ｔ ｃ ａ ｃ ｉ ｉ ｒ ｐｅ ｔｏ ｑ
在激光惯性约束 聚变 （ ｅ ｉ ｏｆ ｅ ｎ ｕｉ 。 Ｆ 研 Ｉ ｒａ Ｃ ｎｉ ｍｅｔ ｓ ｎ Ｉ ） ｎ ｔｌ ｎ Ｆ ｏ Ｃ
（ Ｄｅ ａｔ ｎ ｆＭ ａｅｉｌ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｓ ｕ ｈ ｓ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｉｎ ａ ｇ ６ １ １ １ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｔｒ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ａＳ ｏ ｔ ｗｅ ｔＵｎｖ ｒｉｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｍ ａ ｙ ｎ ２ ０ ０； ２ Ｄ ｐ ｒｍ ｅ ｔｏ ｈ ｓｃ ，Ｓ ａ ｎ ｉ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｎ ｌｙ ｅ ａ ｔ ｎ ｆＰ ｙ ｉｓ ｈ ａ ｘ ｖ ｒｉｙｏ ｃ ｅ ｏｇ ，Ｈａ ｚ ｏ ｇ ７ ３ ０ ） Ｕｎ ｎ ｈ ｎ ２ ０ ３
努力， 制备了许多种实用的 ＩＦ Ｃ 靶丸。我 国在 ＩＦ靶丸制备技 Ｃ 术上也取得了很大的进展， 成功地制备出了符合 ＩＦ实验要求 Ｃ
中圈分类号 ： Ｌ ３ ． １ Ｔ Nhomakorabea ９ １
文献标 识码 ： Ａ
Ｐｒ ｇ ｅ ｓｉ ｔ ｄ ｎ Ｇｌｓ ｒ ｅ ｎ Ｉ ｅ ｔａ ｎ ｉ ｅ ｅ ｔＦ ｓｏ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ｓＴａ ｇ ｔｉ ｎ ｒ ｉ ｌ Ｃｏ ｆｎ ｍ ｎ ｕ ｉｎ Ｚ ＨＡＮＧ ｉｎ ｕ ，Ｌ Ｚ ｏ ｇ ｕ ｎ ， ＡＮＧ Ｇｕ ｎ ａ ， ＮＧ ｉｎ ｕ Ｊａ ｈ ａ Ｕ ｈ ｎ ｙ ａ Ｗ ａ ｃ ｉ ＤＩ Ｊａ ｘ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ
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在激光惯性约束 聚变 （ ｅ ｉ ｏｆ ｅ ｎ ｕｉ 。 Ｆ 研 Ｉ ｒａ Ｃ ｎｉ ｍｅｔ ｓ ｎ Ｉ ） ｎ ｔｌ ｎ Ｆ ｏ Ｃ
（ Ｄｅ ａｔ ｎ ｆＭ ａｅｉｌ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｓ ｕ ｈ ｓ ｉｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｉｎ ａ ｇ ６ １ １ １ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｔｒ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ａＳ ｏ ｔ ｗｅ ｔＵｎｖ ｒｉｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ Ｍ ａ ｙ ｎ ２ ０ ０； ２ Ｄ ｐ ｒｍ ｅ ｔｏ ｈ ｓｃ ，Ｓ ａ ｎ ｉ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｎ ｌｙ ｅ ａ ｔ ｎ ｆＰ ｙ ｉｓ ｈ ａ ｘ ｖ ｒｉｙｏ ｃ ｅ ｏｇ ，Ｈａ ｚ ｏ ｇ ７ ３ ０ ） Ｕｎ ｎ ｈ ｎ ２ ０ ３
中国“神光”计划——惯性约束核聚变激光驱动装置(图)来自网络
“神光”计划——惯性约束核聚变激光驱动装置工程总投资：—工程期限：1980年——2030年“神光”高能激光系统的球形真空靶室和光学设备。
“激光”一词是“LASER”的意译。
LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。
1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。
世界第一台激光器问世是在1960年6月,中国第一台激光器是在1961年9月。
从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今，我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域，并在产业化上取得可喜进步，可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。
这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于我国多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。
上海光机所我国早期激光技术的发展1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所——中国科学院长春光学精密仪器机械研究所（简称“长春光机所”）。
在老一辈专家带领下，一批青年科技工作者迅速成长，邓锡铭是其中的突出代表。
早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发表不久，他便积极倡导开展这项新技术研究，在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍，提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。
1960年世界第一台激光器问世。
1961年夏，在王之江主持下，我国第一台红宝石激光器研制成功。
此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批先进成果。
激光CCD复合测量方法在ICF靶丸球度误差检测中的应用
激 光 Ｃ Ｄ 复 合 测 量 方 法在 Ｉ Ｆ靶 丸 Ｃ Ｃ 球 度误 差检 测 中 的应 用
费致根 ， 郭俊杰 ， 马小军。 高党忠。 ，
（ ．西 安 交 通 大 学 机 械 制造 系统 工 程 国家 重 点 实 验 室 ，西 安 ７ ０ ４ ； １ １０ ９
２ ．郑 州 轻 工 业 学 院 机 电 学 院测 控 教研 室 ，郑 州 ４ ０ ０ ； ５０ ２ ３ ．中 国 工 程 物 理 研究 院 激 光 聚 变 研 究 中 心 ，四Ｊ１ 阳 ６ １０ ） １绵 ２９ ０
得到 球心 坐标 （ 。 。 ２。 ； ２， ，２） ２
及球 度误 差 。
ｌ 复 合 测 量 方 法
复合式 测 量方 法 的关 键 是激 光 测 头 数 据 与 Ｃ Ｄ 图像 数 据 Ｃ
ＣＣＤ
的有效 融合 。因此 ， 要 建 立 二 者数 据 融 合 的 数 学模 型 。二 者 需 的位置 关 系如 图 １ 示 ， 所 通过一 个 专用 支架 夹具 连接 ， 可 以通 且 过紧固、 调整 螺钉 进行 位 置 的锁死 与微 调 。要 确 定 二 者测 量数 据 融合 的数 学模 型就 需 要 标定 出二 者 光轴 之 间 的位 置关 系 ， 具 体 方法 如下 ： （ ）用 一个 １ １ ２ｍｍ 的标 准 钢球 ， 在机 床 坐标 系下 ， Ｃ Ｄ 用 Ｃ 扫描 其最 大 外 圆 ， 采用 最 小 二乘 法 拟 合 得 到最 大 外 圆 的 圆 心坐
摘
要 ： 提 出 一 种 基 于 激 光 与 Ｃ Ｄ 的 复合 式 测 量 方 法 ， 合 二 者 的优 势 ， 过 测 量 同 一 标 准 球轴 的位 置 关 系 ， 效 地 把 二 者 测 量 的数 据 融 合 到 同一 个 坐标 系 中 ， 而 实 现 高 精 度 的 ３维测 有 从 量 。 在 对 所 测 靶 丸 表 面 数 据 进 行 去 噪处 理 后 ， 用 拟 牛 顿 法 ， Ｃ Ｄ 所 测 惯 性 约 束 聚 变 （Ｃ ） 丸 直 径 作 为 部 采 以 Ｃ ＩＦ 靶
高时间分辨的聚变反应历程测量系统设计
机光阴极上时采用了像面传递方式。从打靶激 光器光路 中引光 ， 在光路 中插入标准具可获得 等时间间隔的脉冲序列 ， 已知时间间隔的脉 将 冲序列通过光纤引入条纹相机狭缝可作为系统 的时标 。
镜
靶
平是利用热核中子诊断聚变反应历程的理想范
围。
时
系统的诊断原理是从高密度区逃逸出来的 中子轰击离靶非常近的有机 闪烁体 ， 有机闪烁
量 系 统 设 计 。该 系 统 用 于 能 量 分别 为 ２ ． ４Ｍ ｅ 和 １．３ Ｖ 的聚变 中子测量 时 ， ５ Ｖ ４０Ｍｅ 系统
的时 间分 辨 分 别 优 于 ５ｐ ５ｓ和 ０ ｓ对 应 的测 ４ｐ ，
而高能 中子和伽 马射线具有非 常强的穿透本 领， 绝大部分中子及伽马射线能无碰撞地离开 燃料区到达探测器 ， 从而保 留了燃料 区聚变反
１ 测量原理简述
在 ＩＦ实验 中 ，Ｄ 或 Ｄ 燃料 发 生 的相 Ｃ Ｄ Ｔ
收稿 日期 ：０ ９０—２ ２ ０ —８１
基金项 目： 国家 ８ ３ ６ 计划项 目资助课题 。
关 的热核反 应如 下 ： ］
Ｄ ＋ Ｄ一 ０Ｈｅ ０ ２ Ｍ ｅ （ ．８ Ｖ） ＋ ｎ （ ．４ ２ ５
展宽越宽， 以该项技术要求探测器离靶非常 所 近 。在 神 光 Ｉ 原 型 装 置上 ， 实 验 进 行 优 化 Ｉ Ｉ 对
设 计 后 ， 计 聚 变 中子 产 额 可 能达 到 １。 Ｄ 预 ０（ Ｄ 反应） １ｎ（ Ｔ反 应 ） 和 ０ Ｄ 的水 平 。这 一 产 额 水
元件 口径， 在将闪烁体发出的光传输至条纹相
下限中子产额分别为 １５ Ｏ 和 ４ ０ 。 ． ×１。 ×１。
关键词 ： 惯性约束 聚变 ； 闪烁体 ； 条纹相机 ； 间分辨 时
镜
靶
平是利用热核中子诊断聚变反应历程的理想范
围。
时
系统的诊断原理是从高密度区逃逸出来的 中子轰击离靶非常近的有机 闪烁体 ， 有机闪烁
量 系 统 设 计 。该 系 统 用 于 能 量 分别 为 ２ ． ４Ｍ ｅ 和 １．３ Ｖ 的聚变 中子测量 时 ， ５ Ｖ ４０Ｍｅ 系统
的时 间分 辨 分 别 优 于 ５ｐ ５ｓ和 ０ ｓ对 应 的测 ４ｐ ，
而高能 中子和伽 马射线具有非 常强的穿透本 领， 绝大部分中子及伽马射线能无碰撞地离开 燃料区到达探测器 ， 从而保 留了燃料 区聚变反
１ 测量原理简述
在 ＩＦ实验 中 ，Ｄ 或 Ｄ 燃料 发 生 的相 Ｃ Ｄ Ｔ
收稿 日期 ：０ ９０—２ ２ ０ —８１
基金项 目： 国家 ８ ３ ６ 计划项 目资助课题 。
关 的热核反 应如 下 ： ］
Ｄ ＋ Ｄ一 ０Ｈｅ ０ ２ Ｍ ｅ （ ．８ Ｖ） ＋ ｎ （ ．４ ２ ５
展宽越宽， 以该项技术要求探测器离靶非常 所 近 。在 神 光 Ｉ 原 型 装 置上 ， 实 验 进 行 优 化 Ｉ Ｉ 对
设 计 后 ， 计 聚 变 中子 产 额 可 能达 到 １。 Ｄ 预 ０（ Ｄ 反应） １ｎ（ Ｔ反 应 ） 和 ０ Ｄ 的水 平 。这 一 产 额 水
元件 口径， 在将闪烁体发出的光传输至条纹相
下限中子产额分别为 １５ Ｏ 和 ４ ０ 。 ． ×１。 ×１。
关键词 ： 惯性约束 聚变 ； 闪烁体 ； 条纹相机 ； 间分辨 时
惯性约束聚变反应速率测量
在 燃料 区 ， 无法 离 开靶 到达探 测 器 。而高 能 中子 和伽马 射线 具有 非 常强 的穿透 本领 ， 大部 分 中子及 伽马射 线 绝
能 无碰 撞地 离 开燃 料 区到达 探测 器 ， 而保 留 了燃 料 区聚 变反 应 的 全部 信 息 。 中子或 伽 马射 线 产 额 随 时 间 的 从
测 量 系 统 进 行 了 聚 变 反 应 速 率 测 量 。在 Ｄ 中子 产 额 约 为 １ “ 件 下 ， 次 获 得 了 聚 变 反 应 速 率 随 时 间 的 变 Ｔ Ｏ 条 首
化 过 程 。对 影 响 聚变 反应 速 率 测 量 的 相 关பைடு நூலகம்因素 进 行 详 细 分 析 后 表 明 ， 系统 的 时 间分 辨 力 优 于 ３ ｓ Ｏｐ 。 关 键 词 ： 惯 性 约 束 聚 变 ； 聚 变 反 应 速 率 ； 热 核 反 应 ； 条 纹 相 机 ； 中子
ｌ 实 验 原 理
在 惯性 约束 聚变 实 验 中 ， 装有 ＤＴ燃 料 的靶 丸发生 的 聚变 反应 为
Ｄ ＋ Ｔ — （ ． ６ Ｍ ｅ ） ｎ １ ． ３ Ｍ ｅ ） ａ ３ ５ Ｖ ＋ （ ４ ０ Ｖ ， Ｄ ＋ Ｔ 一 ｅ 丫 ＜ １ ． ｅ ， Ｈ ＋ （ ６ ７ Ｍ Ｖ）
ａ
ｂ ａ ｃ ａ ｉ ｓ １ ０ ｒ ｎ ｈ ｒ ｔｏ ｉ ０ ｂ ａ ｃ ａ ｉ ｓ １ 一 ｒｎ ｈｒｔ ｉ ０ ｏ
（ ） １ （ ） ２
粒 子将 在等 离子 体 中被慢 化甚 至 被完 全阻 止 ， 法从 芯部 等 离子 体 中逃 逸 出来 。而 中子不 带 电 ， 乎 可 无 几
摘
要 ： 聚变反应速率是表征惯性 约束聚变热核反应 的重要参数 ， 测量聚变 反应速率 ， 制 了一套 由 为 研
惯性约束聚变激光驱动装置用光学元器件的研究进展
摘要 ： 介 绍 了为 提 高 惯 性 约 束 聚变 （ Ｉ Ｃ Ｆ ） 激 光 驱 动 装 置 的 光 束 质 量 和 输 出功 率 ， 我 国 在 神 光 系 列 激 光 装 置 的建 设 、 运 行 和 性 能 提 升 方 面 开 展 的 工 作 。综 述 了 我 国近 年 来 Ｉ Ｃ Ｆ激 光 装 置 用 光 学 元 器 件 的重 要 研 究 进 展 。文 中涉 及 了高 纯金 属 铪 和
磷 酸二氢钾（ ＫＤ Ｐ ） 等原材料 的制备和 四大主材 （ 钕玻璃 、 高纯度 ＫＤ Ｐ 、 熔石英和 Ｋ ＤＰ ／ 高掺氘 ＫＤ Ｐ （ ＫＤ Ｐ ／ Ｄ ＫＤ Ｐ晶体 ） 的
熔炼 、 加 工 和 生 长 。描 述 了 元 器 件 的 冷 加 工 （ 针对 钕 玻 璃 、 白玻 璃 、 Ｋ Ｄ Ｐ晶体） 技术 和镀膜 技术 （ 针对 介质膜 和化学膜 ） 。 最后 ， 给 出 了 针 对 大 口径 光 学 元 件 工 序 检 及 终 检 开 展 的多 项 关 键 检 测 技 术 。文 中介 绍 的 关 键 技 术 与 工 艺 满 足 了 绝 大 部 分 光 学 元 器 件 的需 求 ， 显 著 提 升 了光 学 元 器 件 的研 发 和 生 产 能力 。
Ｃｏ ｎ ｆ ｉ ｎ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｆｕ ｓ ｉ ｏ ｎ（ Ｉ ＣＦ）ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｏ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐｏ ｎｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｉ ＣＦ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
Ｓ Ｈ ＡＯ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｄ ａ ¨ ，ＤＡＩ Ｙａ — ｐ ｉ ｎ ｇ 。 ，ＸＵ Ｑｉ ａ ｏ 。
磷 酸二氢钾（ ＫＤ Ｐ ） 等原材料 的制备和 四大主材 （ 钕玻璃 、 高纯度 ＫＤ Ｐ 、 熔石英和 Ｋ ＤＰ ／ 高掺氘 ＫＤ Ｐ （ ＫＤ Ｐ ／ Ｄ ＫＤ Ｐ晶体 ） 的
熔炼 、 加 工 和 生 长 。描 述 了 元 器 件 的 冷 加 工 （ 针对 钕 玻 璃 、 白玻 璃 、 Ｋ Ｄ Ｐ晶体） 技术 和镀膜 技术 （ 针对 介质膜 和化学膜 ） 。 最后 ， 给 出 了 针 对 大 口径 光 学 元 件 工 序 检 及 终 检 开 展 的多 项 关 键 检 测 技 术 。文 中介 绍 的 关 键 技 术 与 工 艺 满 足 了 绝 大 部 分 光 学 元 器 件 的需 求 ， 显 著 提 升 了光 学 元 器 件 的研 发 和 生 产 能力 。
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用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器
用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器郭俊杰;邱丽荣;王允;孟婕;高党忠【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2013(021)003【摘要】针对目前原子力显微镜等方法只能测量激光惯性约束核聚变(ICF)靶丸外表面等难题,研制了高精度、非接触、小型化的激光差动共焦传感器(LDCS).该传感器基于差动共焦原理,利用激光差动共焦轴向响应曲线的零点对靶丸内外表面和球心分别进行定位,并结合物镜微位移驱动技术,实现靶丸内外表面和壳层厚度的高精度测量.该方法减少了靶丸表面的反射率、倾斜等因素对测量瞄准特性的影响,显著提高了系统的抗干扰能力.将传统的显微成像与差动共焦测量光路进行有机融合,实现了对被测样品的精确瞄准.初步实验与理论分析表明:当测量物镜的数值孔径NA 为0.65时,LDCS的轴向分辨力优于5 nm,信噪比优于1 160,过零点的标准偏差为10 nm.该传感器为激光惯性约束核聚变靶丸测量提供了一种新的技术途径.【总页数】8页(P644-651)【作者】郭俊杰;邱丽荣;王允;孟婕;高党忠【作者单位】北京理工大学光电学院,北京100081;南阳理工学院机械与汽车工程学院,河南南阳473004;北京理工大学光电学院,北京100081;北京理工大学光电学院,北京100081;中国工程物理研究院激光聚变中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院激光聚变中心,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TP212.14;TL816.9【相关文献】1.激光惯性约束聚变(ICF)玻璃靶丸研究及进展 [J], 张建华;卢忠远;汪关才;丁建旭2.激光惯性约束聚变（ICF）玻璃靶丸研究及进展 [J], 张建华;卢忠远;汪关才;丁建旭3.激光惯性约束聚变靶靶丸制备与表征 [J], 李波;张占文;何智兵;高党忠;陈素芬;何小珊;赵学森;漆小波;刘一杨4.惯性约束聚变靶丸高精度X射线数字成像 [J], 王琦; 高党忠; 马小军; 徐春; 朱溢佞; 姜凯; 张园成; 杨诗棣5.惯性约束聚变靶丸内杂质气体抽空流洗过程的数值模拟 [J], 邹雄;漆小波;张涛先;高章帆;黄卫星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
惯性约束聚变用聚酰亚胺靶丸的研究进展
对热 核聚变进 行控 制一直 是人类 多年 的梦
激光 、 一 线 或 高 能粒 子 束 作 为 能 量 驱 动 源 ， Ｘ射 脉 冲式 地提 供 高强 度 能量 ， 匀 地作 用 于装 填 均
氘 氚 燃 料 （ － 的 微 型 球 状 靶 丸 （ ｃｏ ａ — Ｄ Ｔ） ｍｉ ｃ ｐ ｒ
想 。特别 是在人 类 开 始 步人 能 源危 机 的今 天 ，
作 者 简 介 ： 金刚 （９ ３ ）男 ， 士 ， 研究 员 ， 要 从 事 高性 能芳 杂 环 聚 合 物 材 料 的基 础 与 应 用研 究 刘 １７ 一 ， 博 副 主
２７ ６
维普资讯
从而 达到点 火 条 件 。驱动 脉 冲宽度 为纳 秒 级 ， 在 高温 高 密度 热核 燃 料来 不 及 飞散 之 前 ， 行 进
维普资讯
第２ ６卷 第 ３ 期
２ ０６正 ０
核 科 学 与 工 程
Ｃｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＮｕ ｌａ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒｎ ｉｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌｏ ｃｅ ｒＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １２ ．
途径之 一 ， 同时在 国防军工 、 基础科 学研究 等方 面也具有 重要 的应用 。Ｉ Ｆ的基本 思想 是 利用 Ｃ
氘氚 主燃 料层 到每立 方厘 米几百 克质量 的极 高
密 度 ， 使局部 氘氚 区域形成 高温 高密度 热斑 ， 并
收 稿 日期 ：０ ５１ ２ 修 回 日期 ：０６０—７ ２ ０—卜０ ； ２０ —１１
通过 可控热 核聚变 来获取 能量更 是具有 重要 的
意 义 。惯 性 约 束 聚 变 （ｎ ｒｉ ｏ ｆ ｅ ｎ Ｉｅｔ ｌＣ ｎｉ ｍｅ ｔ ａ ｎ
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＊Ｃ０ ｒ ｒ ｓ ｐ０ ｇ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ，Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｑ ｉ ｕ ｇ ｒ ａ ｓ ｓ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ
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２ ． Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｍｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ６ ２ １ ９ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
３ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ． Ｎａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｎａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７ ３ ０ ０ ４，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
量光路进 行有机融合 ， 实 现 了 对 被 测 样 品 的精 确 瞄 准 。初 步 实 验 与 理 论 分 析 表 明 ： 当测 量 物 镜 的 数 值 孔 径 Ｎ Ａ为 ０ ． ６ ５ 时， Ｌ ＤＣ Ｓ的 轴 向分 辨 力 优 于 ５ ｎ ｍ， 信 噪 比优 于 １ １ ６ ０ ， 过零点的标准偏差为 １ ０ ｎ ｍ。该 传 感 器 为 激 光 惯性 约 束 核 聚 变 靶
丸测 量 提 供 了一 种 新 的技 术 途 径 。 关 键 词： 惯性约束聚 变； 靶 丸测量 ； 激光差动共焦传感 器； 零 点 定 位 测 量 文 献标 识 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ Ｏ Ｐ Ｅ ． ２ ０ １ ３ ２ １ ０ ３ ． ０ ６ ４ ４
第２ １卷
第 ３期
光 学 精 密ｎ Ｅｎｇｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
Ｖｏ １ ． ２ １ Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｒ ．２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ３月
文章编号
１ ０ ０ ４ — ９ ２ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ６ ４ ４ — ０ ８
用 于 惯 性 约 束 聚 变 靶 丸测 量 的激 光 差 动 共 焦传 感器
郭俊杰 。 ， 邱丽荣 ， 王 允 ， 孟 婕 ， 高党忠
（ １ ． 北京理工大学 光 电学院， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ；
２ ． 中国工程物理研究院 激光聚变中心， 四川 绵阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ； ３ ． 南阳理工学 院机械与汽车工程学院， 河南 南阳 ４ ７ ３ ０ ０ ４ ）
摘要 ： 针 对 目前 原 子 力 显 微 镜 等 方 法 只 能 测 量 激 光 惯 性 约 束 核 聚 变 （ Ｉ Ｃ Ｆ ） 靶 丸外 表面等难题 ， 研制 了高精度 、 非接 触 、 小 型化 的激 光 差 动 共 焦 传 感 器 （ Ｌ Ｄ Ｃ Ｓ ） 。该 传 感 器 基 于 差 动 共 焦 原 理 ， 利 用 激 光 差 动 共 焦 轴 向 响 应 曲线 的零 点 对 靶 丸 内 外 表 面 和球 心 分 别 进 行 定 位 ， 并 结 合 物 镜 微 位 移 驱 动技 术 ， 实 现 靶 丸 内 外 表 面 和 壳 层 厚 度 的高 精 度 测 量 。该 方 法 减 少 了 靶 丸 表 面 的 反射 率 、 倾 斜 等 因 素 对 测 量 瞄 准 特 性 的影 响 ， 显 著 提 高 了 系统 的 抗 干 扰 能 力 。将 传 统 的显 微 成 像 与 差 动 共 焦 测
ＧＵＯ Ｊ ｕ ｎ — ｊ ｉ ｅ ，ＱＩ Ｕ Ｌ ｉ — ｒ ｏ ｎ ｇ ，Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ ｎ ，Ｍ ＥＮＧ Ｊ ｉ ｅ 。 ，ＧＡＯ Ｄａ ｎ ｇ — ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ
（ １ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｏｐｔ ｉ ｃ — ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ：
中图分类号 ： ＴＰ ２ １ ２ ． １ ４ ； Ｔ Ｌ ８ １ ６ ． ９
Ｌａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｆ ｏ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ ｆ ｏ ｒ Ｉ ＣＦ ｃ ａ ｐ ｓ ｕ ｌ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｓ Ａｔ ｏｍｉ ｃ Ｆｏ ｒ ｃ ｅ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏｐ ｅ ｃ ａ ｎ ｏ ｎｌ ｙ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｕｔ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｏ ｆ ａ ｃ ａ ｐ ｓ ｕ ｌ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈｅ Ｉ ｎｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ Ｃｏｎ ｆ ｉ ｎｅ ｍｅ ｎｔ ｆ ｕｓ ｉ ｏ ｎ（ Ｉ ＣＦ） ，ａ ｈｉ ｇ ｈ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ，ｎｏ ｎ— ｃ ｏ ｎｔ ａ ｃ ｔ ， ｍｉ ｎ ｉ ａ ｔ ｕｒ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｌａ ｓ ｅ ｒ Ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ Ｃｏｎ ｆ ｏ ｃ ａ ｌ Ｓｅ ｎｓ ｏｒ（ ＬＤＣＳ） ｉ ｓ ｄｅ ｖｅ ｌ ｏｐ ｅ ｄ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｎｆ ｏｃ ａ ｌ ｐｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ，ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｎｓ ｏｒ ｐ ｏｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ — ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐ ｏｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｏ ｕｔ ｅ ｒ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ，ｉ ｎｎｅ ｒ ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎｄ ｓ ｐ ｈｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏｆ ｔ ｈｅ Ｉ ＣＦ ｃ ａ ｐ ｓ ｕ ｌ ｅ ｉ ｎ ｓ ｅ —
２ ． Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｍｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ６ ２ １ ９ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
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丸测 量 提 供 了一 种 新 的技 术 途 径 。 关 键 词： 惯性约束聚 变； 靶 丸测量 ； 激光差动共焦传感 器； 零 点 定 位 测 量 文 献标 识 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ Ｏ Ｐ Ｅ ． ２ ０ １ ３ ２ １ ０ ３ ． ０ ６ ４ ４
第２ １卷
第 ３期
光 学 精 密ｎ Ｅｎｇｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
Ｖｏ １ ． ２ １ Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｒ ．２ ０１ ３
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文章编号
１ ０ ０ ４ — ９ ２ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ６ ４ ４ — ０ ８
用 于 惯 性 约 束 聚 变 靶 丸测 量 的激 光 差 动 共 焦传 感器
郭俊杰 。 ， 邱丽荣 ， 王 允 ， 孟 婕 ， 高党忠
（ １ ． 北京理工大学 光 电学院， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ；
２ ． 中国工程物理研究院 激光聚变中心， 四川 绵阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ； ３ ． 南阳理工学 院机械与汽车工程学院， 河南 南阳 ４ ７ ３ ０ ０ ４ ）
摘要 ： 针 对 目前 原 子 力 显 微 镜 等 方 法 只 能 测 量 激 光 惯 性 约 束 核 聚 变 （ Ｉ Ｃ Ｆ ） 靶 丸外 表面等难题 ， 研制 了高精度 、 非接 触 、 小 型化 的激 光 差 动 共 焦 传 感 器 （ Ｌ Ｄ Ｃ Ｓ ） 。该 传 感 器 基 于 差 动 共 焦 原 理 ， 利 用 激 光 差 动 共 焦 轴 向 响 应 曲线 的零 点 对 靶 丸 内 外 表 面 和球 心 分 别 进 行 定 位 ， 并 结 合 物 镜 微 位 移 驱 动技 术 ， 实 现 靶 丸 内 外 表 面 和 壳 层 厚 度 的高 精 度 测 量 。该 方 法 减 少 了 靶 丸 表 面 的 反射 率 、 倾 斜 等 因 素 对 测 量 瞄 准 特 性 的影 响 ， 显 著 提 高 了 系统 的 抗 干 扰 能 力 。将 传 统 的显 微 成 像 与 差 动 共 焦 测
ＧＵＯ Ｊ ｕ ｎ — ｊ ｉ ｅ ，ＱＩ Ｕ Ｌ ｉ — ｒ ｏ ｎ ｇ ，Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ ｎ ，Ｍ ＥＮＧ Ｊ ｉ ｅ 。 ，ＧＡＯ Ｄａ ｎ ｇ — ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ
（ １ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｏｐｔ ｉ ｃ — ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ：
中图分类号 ： ＴＰ ２ １ ２ ． １ ４ ； Ｔ Ｌ ８ １ ６ ． ９
Ｌａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｆ ｏ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ ｆ ｏ ｒ Ｉ ＣＦ ｃ ａ ｐ ｓ ｕ ｌ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ