Page 200 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 贾 果，等： 适用于激光驱动方式的金属粉末冲击压缩特性实验技术 第 7 期

波平面性均方根约 3～4 ps，平面性极差（peak to
valley, PV）约 21 ps（即冲击波凸出靶后界面不同
空间位置时刻之差的最大值，反映冲击波的平面
性质量），达到了条纹相机 5 ns 档程的时间分辨
极限。
在稳定性研究方面，基于碳氢/石英（CH/SiO ） ~980 μm
2
双层靶的构型，利用一维流体程序模拟了激光加
载 CH 材料产生冲击波在石英材料中传播的速
度信息。模拟条件：波长 351 nm、焦斑尺寸 1 mm× 5 ns
0.7 mm、方形脉冲，脉宽 2.4 ns、驱动能量 1 000 J。
模拟靶构型为 100 μm 的石英层，其上覆盖 30～
图 5 冲击波加载平面性实验测量
85 µm 厚度的碳氢激光烧蚀层（图 6(b)）。选择
Fig. 5 Experimental measurement of planarity under
CH 作为烧蚀层的原因：(1) 其质量密度低于石 shock wave loading
英，当冲击波从 CH 层传入石英介质时，基于阻
抗失配效应可产生显著的波阵面增压；(2) 作为低原子序数材料，CH 在激光烧蚀过程中产生的 X 射线辐
射强度较金属材料低，这将有效抑制靶材预加热效应。

2 000 2 000 L quartz =100 μm, L CH =30 μm

1 800 1 800 L quartz =100 μm, L CH =35 μm
1 600 1 600 L quartz =100 μm, L CH =45 μm
L quartz =100 μm, L CH =55 μm
1 400 1 400
Pressure/GPa 1 000 Pressure/GPa 1 200
1 200
1 000
800
800
Laser
600 L quartz =100 μm, L CH =55 μm 600 30−85 μm CH
L quartz =100 μm, L CH =65 μm
400 L quartz =100 μm, L CH =75 μm 400 Shockwave front
200 L quartz =100 μm, L CH =85 μm 200 100 μm quartz
0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Time/ns Time/ns
(a) Theoretical design of shock wave stability
60
Laser
55
45 μm CH
35 μm Al-base
Tickness/μm 50 5 μm Al 5 μm Al
5 μm Al
5 μm Al
45
40

35 D=(22.354±0.350) km/s
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
Time/ns
(b) Results of speed stability experiment

图 6 针对冲击波稳定性的理论设计和实验验证结果
Fig. 6 Theoretical design for shock wave stability and experimental testing of shock wave velocity stability
计算结果表明，在 CH 烧蚀层厚度为 45～55 µm 时，石英材料中可形成约 1 300 GPa 的稳定压力平
台，其压力维持时间可达 2 ns，见图 6(a)。同时，采用激光加载 CH/Al 多台阶的构型靶开展了冲击波速度
稳定性的实验验证，其中 CH 层厚度为 45 µm，Al 基底为 35 µm，Al 台阶厚度为 5 µm，共 4 个台阶。在三倍频

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