相衬成像技术应用于低Z材料状态方程绝对测量实验研究

In this project, phase contrast image technique will be applied in the measurement of the Equation of State of low-Z material. The project makes use of the fact that phase contrast image can improve the contrast of the images of the low-Z materials and high power laser facility can produce temporal resolutions x-ray source. The phase contrast image technique based on x-ray refraction will form light-dark fringe in shock wave interface (density interface) when x-ray propagate through low-Z materials. The temporal resolution image can provide the information of shock wave trajectory and proposed shock wave velocity. On the other hand, the material density is related to the width of light-dark fringe. The phase contrast image proposed a novel measurement method in Equation of State research. This.project is proposed phase contrast image numerical simulation method and develops phase contrast image experiment technique. Finally, high quality shock wave propagate image will be collected.

本项目将相衬成像技术应用于低Z材料状态方程实验研究中，利用相衬成像可以提高低Z材料图像质量的特点结合高功率激光产生的超快X光源形成全新的低Z材料状态方程绝对测量实验方法。本项目利用相衬成像可以在冲击波间断面形成清晰亮暗条纹的原理，通过时间分辨成像能够获得冲击波传播的轨迹从而获得冲击波速度信息；同时亮暗条纹的宽度与材料的密度直接相关，通过测量条纹宽度能够获得波后物质密度信息。从而提供了一种全新的状态方程测量方法。本项目最终目标是获得高质量的动态冲击波传播图像，并获得约1Tpa压力下聚苯乙烯材料的状态方程参数。

在高能量密度物理研究领域，受限于轻材料的弱吸收，采用传统的吸收成像的方式很难获得有效的状态方程实验数据。本项目拟通过相衬成像技术，利用其在数keV能段相移截面比吸收截面高3个量级的特点，有望通过X光成像的方式获取轻材料的冲击波波阵面数据，进而直接测量轻材料的状态方程。本项目依据神光III原型装置的激光条件，针对CH样品的状态方程测量，开展了物理实验设计，并基于间接驱动技术路线依次开展了静态样品成像与动态加载测量实验。结果表明在间接驱动技术路线下，辐射产生的噪声屏蔽非常困难，无法获得有效物理图像。因此本项目在早期研究基础上，补充开展了直接驱动技术路线的实验。实验中利用1.2X1014W/cm2的直接驱动激光，获得了0.75Tpa压力加载下的CH样品的冲击波速度与波阵面位置，实验结果与理论计算符合较好。本项目通过相衬成像技术实现了约1Tpa压力下的轻材料物质的冲击波波阵面测量，验证了该诊断技术应用于轻材料物质状态方程测量的可行性，为后续深入开展定量的参数研究提供了重要的技术支撑。

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