冲击波与激光等离子体相互作用机理研究

摘要

冲击波是一种在介质中传播的机械应力波。在炸弹爆炸过程中形成强大的空气冲击波向四周运动，以高压作用在障碍物上，使目标遭受到不同程度的破坏甚至威胁人类生命安全。
　　本文采用光学阴影成像法对冲击波与激光等离子体的相互作用过程进行研究，获得了单束纳秒激光脉冲聚焦穿过玻璃到达铝靶表面的冲击波与激光等离子体作用过程，以及两束激光脉冲产生空气冲击波与柱状铝等离子体墙的作用过程，采用激光诱导击穿光谱法分析了柱状等离子体墙的电子密度分布，探讨了冲击波与激光等离子体作用物理机制。研究结过表明，两个冲击波接触不发生作用，当冲击波接触等离子体，冲击波波前发生畸变甚至破碎，出现等离子体屏蔽冲击波作用，使冲击波的膨胀距离和膨胀速度变小。当产生等离子体墙的激光脉冲能量增大以及空气冲击波与铝靶距离缩短时，等离子体墙对空气冲击波的屏蔽效果增强。基于光谱法得到了柱状等离子体电子密度在等离子体墙膨胀方向呈现先增大后减小变化，距离铝靶材一定距离位置处出现最大值，电子密度最大位置对应了空气冲击波波前破碎位置，表明等离子体对冲击波的屏蔽效果取决于等离子体内部的电子密度分布情况。本文对冲击波与激光等离子体相互作用机理研究结果对屏蔽爆炸过程中的冲击波，减小冲击波扩散带来的危害具有重要意义。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1引 言

1.2等离子体冲击波的理论基础

1.3 冲击波与等离子体相互作用的研究现状

1.4本文主要研究内容

第二章 球状激光等离子体屏蔽冲击波演化过程

2.1引 言

2.2实验装置

2.3激光诱导球状等离子体屏蔽冲击波时间演化图

2.4本章小结

第三章 冲击波与柱状激光等离子体相互作用

3.1 引 言

3.2实验装置

3.3空气冲击波与激光诱导柱状等离子体作用过程

3.4 本章小结

第四章激光诱导等离子体膨胀过程的光谱诊断

4.1引 言

4.2激光诱导柱状铝等离子体的光谱诊断

4.3基于LIBS技术测量土壤重金属Cr含量

4.4 本章小结

总结

致谢

参考文献

攻读硕士期间的学术成果