专利名称：激光等离子体动量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及等离子体测量领域，特别涉及一种激光产生的等离子体动量测量
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背景技术：
激光等离子体是利用超强激光聚焦到物质表面，将物质离化产生高温高压的等离子体。将该等离子体的反冲力作为动力源便是激光等离子体推进技术。相对于传统的化学燃料推进，激光等离子体推进具有比冲高、发射成本低、环保、安全等特点。该技术主要应用在航天飞行器的推进、微卫星星座的姿态调整、准确变轨等方面。正是因为具有这些其它推进技术无法比拟的优势，该技术在上世纪末被提出后，各个发达国家在该领域一直进行着不懈的研究。然而，由于激光等离子体产生的动量很小，并且等离子体与物体的作用时间很短，因此如何测量该等离子体的动量是一个首先需要解决的问题。对于激光等离子体的动量测量，在实际实验中是利用动量守恒原理来测量被激光烧蚀的物体即靶的动量。对于靶的动量来说，最重要的是获得靶的速度。目前在激光等离子体推进领域测量靶的速度有两种方法一种方法是将激光烧蚀的靶悬挂成一个单摆，通过测量靶在烧蚀后摆动的角度获得靶的速度。该方法的缺点在于是间接测量，引入误差较大，特别是在测量真空系统下产生的等离子体时，实验操作更加困难。
实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种操作简单、测量精度高的激光等离子体动量测量装置。为实现上述目的，本实用新型的激光等离子体动量测量装置，包括激光器、光电二极管、示波器及双线单摆，所述双线单摆上悬挂烧蚀靶，该烧蚀靶在强激光作用下可以前后摆动；所述激光器和光电二极管相对设置在烧蚀靶的一侧，激光器发出的探测光束紧贴烧蚀靶的一侧面照射到光电二极管上，光电二极管连接示波器，用于测量光电二极管接收到激光的时间。本实用新型的激光等离子体动量测量装置根据靶飞过探测光束的时间及靶的厚度获得靶的飞行速度，然后通过靶的质量获得激光等离子体的动量。与现有测量等离子体动量装置相比，本实用新型能够操作简单，测量精度高。
图1为本实用新型测量装置的示意图。
具体实施方式
图1是根据本实用新型的一个实施例的激光等离子体测量装置示意图。激光等离子体产生装置101是由强激光与聚焦镜组成，强激光被聚焦到靶102表面后，产生喷射的等离子体。探测激光器103产生激光束后在经过长焦距聚焦镜104的聚焦，将产生一束光斑很小沿靶面传输的光束105。该光束被光电二极管106接收，将光信号转化为电信号后输入示波器107。而用来烧蚀的靶用双线悬挂起来，构成一个双线单摆108，双线单摆可以很好的解决靶的左右摆动问题。具体测量过程为强激光101聚焦到靶表面，在靶表面产生喷射的等离子体。根据动量守恒，靶将沿等离子体喷射的反方向以一定的速度开始摆动。而摆动的靶会将光束105 挡住，光电二极管由于无法接收光信号，在示波器上将出现一个脉冲信号。该信号的宽度便是光束105被挡住的时间。靶的速度便是靶的厚度与该时间宽度的比值。激光等离子体产生的动量是靶的速度与靶本身质量的乘积。对于本领域的技术人员应该理解，本实用新型中的激光器仅作为光源，提供一束连续的光斑直径很小的探测光束，光束直径越小，测量精度越高，其它能够提供光束的光源也可使用；所述的光电二极管作为光电信号转化的一种元件，其它能够转化光电信号的元件也可使用。为了验证本实用新型的效果，对本实用新型的激光等离子体测量装置进行了简单的原理性实验验证。表1与表2是利用本装置在大气环境中与真空为5Pa时测量的激光等离子体动量。表1大气环境中激光烧蚀铅靶产生的激光等离子体动量与入射激光能量的关系
权利要求1.激光等离子体动量测量装置，其特征在于，包括激光器、光电二极管、示波器及双线单摆，所述双线单摆上悬挂烧蚀靶，该烧蚀靶在强激光作用下可以前后摆动；所述激光器和光电二极管相对设置在烧蚀靶的一侧，激光器发出的探测光束紧贴烧蚀靶的一侧面照射到光电二极管上，光电二极管连接示波器，用于测量光电二极管接收到激光的时间。
专利摘要本实用新型公开了一种激光等离子体动量测量装置，包括激光器、光电二极管、示波器及双线单摆,所述双线单摆上悬挂烧蚀靶，该烧蚀靶在强激光作用下可以前后摆动；所述激光器和光电二极管相对设置在烧蚀靶的一侧，激光器发出的探测光束紧贴烧蚀靶的一侧面照射到光电二极管上，光电二极管连接示波器，用于测量光电二极管接收到激光的时间。本实用新型的激光等离子体动量测量装置根据靶飞过探测光束的时间及靶的厚度获得靶的飞行速度，然后通过靶的质量获得激光等离子体的动量。与现有测量等离子体动量装置相比，本实用新型能够操作简单，测量精度高。
文档编号G01P3/68GK202041546SQ201120121209
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者张以河, 樊振军, 郑志远 申请人:中国地质大学北京