Page 43 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019
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            实验规律的解释不尽相同。                                         响驱动飞片的效果；而非球面透镜是理论上最优秀的
                早期学者认为，等离子的侵蚀作用会造成飞片的                            高斯光束整形器件，但其对于近高斯光束整形效果较
            质量逐渐减少，同时，使飞片飞过一段距离后发生损                              差，且激光功率控制能力有限             ［32］ 。因此选取合适的光
            坏 ［26］ 。然而，A. D. Curtis 等 ［20］ 对比了不同飞行距离的            学器件组获得均匀平整的激光光束，对于提高激光驱
            飞片碰撞玻璃靶的时间，发现飞行距离的增加并没有                              动飞片质量，获得完整而平面的飞片有着重要意义。
            使碰撞时间显著减少，据此认为飞片破碎的主要原因
            并不是等离子体侵蚀，而是冲击波在飞片内的反复加
            卸载。A. D. Curtis 的实验    ［20］ 比较了脉宽 10 ns 与脉宽
            20 ns 激光驱动飞片的完整性，结果表明脉宽较长情形
            下的飞片完整性更好，即飞片厚度不变时激光脉宽越
            短则冲击波的反复反射现象越严重。但是，该实验中
            两种脉宽激光总能量相同，脉宽增长的同时激光功率
            在时间域的分布也更为均匀，实验结果不能排除这一
            因素的干扰。                                                    a. “top hat”energy profile and intergrated flyer
                综上所述，学界对飞片飞行过程中，飞片与等离子
            体相互作用认识仍不够透彻；关于相互作用对飞片平
            面度与完整性的影响也尚存在争议。实际情况应当至
            少包括等离子体侵蚀、层裂效应与冲击熔化三方面的
            综合作用，不同时间尺度或空间距离各因素的贡献及
            飞片平面度与完整性的影响等诸多问题还有待进一步
            研究。
            2.2.2  激光形貌
                一般地，激光能量时空分布均匀性决定等离子体                               b.  strong“hot spot”energy profile and broken flyer
            成长的均匀性，从而影响飞片平面性。研究者通过实                              图 7 “平顶”激光与“尖顶”激光能量剖面及对应条件下的飞片
            验和数值模拟方法         ［27-28］ 对比了不同激光能量剖面（即               完整性的比较    ［29］
                                                                 Fig.7  Comparison of energy profiles driven by“top‑hat”and
            激光形貌）产生的飞片质量，结果表明“平顶”激光形成
                                                                “hot‑spot”laser and flyer integrities under corresponding con‑
            的飞片平面度与完整性均优于“尖顶”激光，
                                                                 ditions ［29］
                图 7 为文献［29］中的典型对比试验结果。其中，
                                                                 2.2.3  飞片制备方法
            图 7a 为“平顶”型激光的激光形貌与对应飞片在靶上
                                                                     飞片的制备方法与工艺直接影响到飞片结构的力
            形成的“撞击坑”，图 7b 为“尖顶”型激光的激光形貌与
            对应飞片在靶上形成的“撞击坑”。如图 7 所示，飞片                           学性能，一般地，采用溅射或沉积等方法制备的飞片较
            的撞击坑形状规则、边缘清晰，说明平顶激光产生的飞                             薄、与基底结合力较好，而采用粘胶或硅脂等方法粘贴
            片具有较好的完整性；而当激光形貌为尖顶型时，撞击                             的飞片较厚、与基底结合力较差。董洪建                   ［33］ 等用磁控
            坑不规则且有大量小坑，表明飞片较为破碎，完整性                              溅射镀膜、涂层粘膜、场致热扩散和粘胶直接贴膜 4 种
            较差。                                                  方法制备飞片靶，通过对比激光烧蚀后的靶材形貌认
                激光的形貌可通过设计光路整形并由光束分析                             为，场致热扩散和涂层粘膜方法可以得到完整的飞片，
            仪 ［12］ 表征，整形方法主要包括：非球面透镜法、衍射光                        而 磁 控 溅 射 镀 膜 则 无 法 得 到 完 整 的 飞 片 。 牛 锦 超
            学元件法以及小孔光阑等            ［30］ 。其中，小孔光阑通过直              等 ［29］ 则对比了不同韧性与强度的飞片靶产生飞片的
            接遮挡只允许部分激光透过而控制光斑形貌，故能量                              效果与质量，分别为：离子束溅射制得的 3 μm 单层 Al
            利用率较低；典型的衍射光学元件是刻蚀出若干衍射                              飞片（图 8a）、场致热扩散法粘贴的 13 μm 铝箔飞片
            单元的二氧化硅薄片，每个衍射单元被照亮后都能形                             （图 8b）、离子束溅射制备的 50 nm Cr/10 μm Al 的多
            成衍射斑，经透镜汇聚后可交叠出较均匀的激光光斑                              层飞片（（图 8c））以及电子束蒸发制备的 50 nm Cr/
            区 ［31］ ，但因其衍射的本质而易造成激光散斑，从而影                         10 μm Al 多层飞片（图 8d）。可见在没有加速膛约束


            Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.3, 2019（255-264）  含能材料       www.energetic-materials.org.cn
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