获奖项目简介
2021年CAIA奖一等奖:基于激光等离子体的冲击片起爆瞬态X射线分析技术
完成单位:中国工程物理研究院激光聚变研究中心、中国工程物理研究院化工材料研究所、中国工程物理研究院计量测试中心、四川蜀兴优创安全科技有限公司
完成人:易涛 秦培均 付秋菠 王峰 雷凡 杨爽 郭晓东 张志铭 车延博 何鹏
成果简介:
本项目实现了基于激光等离子的冲击片起爆瞬态X射线分析技术,开发了冲击片雷管瞬态X射线分析技术,解决了冲击片雷管起爆时刻等离子体物质密度大、光学无法穿透测量难度大的问题,提出了基于激光等离子体的冲击片雷管瞬态X射线分析技术,实现了冲击片起爆瞬间0~300ns范围内关键过程的的精确测量与分析,测试范围覆盖5mm起爆区域,时间分辨率1ns。研制了针对冲击片起爆分析的电磁脉冲同步装置,同步精度达到100ps,同步时刻范围为0~10μs。研制了高空间分辨的冲击片动态X射线成像装置,空间分辨率达到8μm,能够在100J/1ns高功率激光系统上稳定运行并抓取冲击片起爆瞬态时刻X射线图像,视场范围达到5mm,可提供起爆关键过程中电爆等离子体的时空分布信息,为评估雷管性能以及优化设计提供试验数据支撑。
创新点及科学价值:
本项目提出了一种基于激光等离子体的冲击片雷管瞬态X射线分析方法,建立了基于高功率脉冲激光系统的冲击片雷管瞬态X射线分析装置,研究了高分辨大视场起爆成像的脉冲X射线源,实现了X射线瞬态照相时刻与冲击片雷管起爆之间的精确同步,解决了冲击片起爆瞬间物质密度大、光学无法穿透、测量难度大的工程问题,实现了冲击片雷管0~300ns瞬态时间范围内关键过程的动态X射线分析。
社会经济效益:
本项目实现了国内首次冲击片起爆过程瞬态X射线测试。国际上美国发展了一种基于先进光子光源大型加速器装置的冲击片起爆过程的X射线成像方法,该方法试验装置体积庞大、操作过程复杂、试验成本过高等问题,限制了该技术的推广与应用。本项目利用激光等离子体作为瞬态X射线光源实现了电爆炸瞬态过程动态X射线成像,所设计的紧凑型冲击片动态X射线成像装置的体积小,试验成本大幅降低,能够在工程测试中大规模应用,为电爆炸起爆过程测量提供了新手段。
应用前景:
本项目技术可以为雷管起爆装置、电子电气系统中开关和保险器件等提供动态加载过程测试,为器件优化提供试验数据,为产品的安全性和可靠性测试提供手段。