和压力。表面可以是平坦的，但在一组实施例中，表面包括成形的凹陷以部分地容纳目标气体袋。同样地提供定位目标气体袋的某处，凹部可被设计以接收合成冲击波同时封闭撞击冲击波和其自身之间的最初的目标气体袋的体积。这引起非常巨大的能量聚集在封闭的气体体积中。例如，通过优化表面凹部的形状以接收来自聚焦流体袋的冲击波，与附着于平面表面上的气体袋相比，可将峰值温度提高一个数量级。
[0050]在另一组目标气体袋附着于表面的实施例中，表面被成形以集中入射到目标气体袋上的合成冲击波的强度。表面的几何结构可用于在入射冲击波到达目标气体袋之前控制入射冲击波的反射，使得气体袋的坍塌加强，例如，使得从聚焦流体袋入射的冲击波更符合目标气体袋的表面。
[0051]如以前，表面可采用许多形状和结构以提供合适的区域用于将目标气体袋附着于表面，表面的结构将确定冲击波如何与表面相互作用，且与气体袋的位置和形状相关的表面的形状将确定冲击波如何与气体袋相互作用，可以在其与表面相互作用之前、同时或之后这样做。这反过来影响了坍塌的动力学，且因此能够提高通过由冲击波对气体的压缩所获得的温度和密度。在一些实施例中，当与和单独的气泡相互作用的类似的冲击相比时，能够将峰值温度提高一个数量级。
[0052]发明人还实现了即使目标气体袋未附着于表面也可以使用表面。在一组实施例中，第二气体袋与表面隔开。优选地，表面被成形以至少部分地反射合成冲击波，即来自聚焦流体袋的坍塌的合成冲击波，以这种方式以将合成冲击波直射到目标气体袋上。因此，将看出在该组实施例中表面可用于通过将冲击波反射到目标气体袋上和/或将冲击波聚集在目标气体袋上来增加目标气体袋中的能量集中。这样布置使得冲击波在冲击气体袋之前冲击表面，但优选地，入射的冲击波与气体袋相互作用，引起气体袋的坍塌，随后入射的冲击波和/或由腔坍塌产生的任何众多冲击波(本领域技术人员将已知由腔坍塌产生的众多冲击波的存在)与表面以这种方式相互作用使得它们被反射向剩余的气体袋，引起剩余的气体袋的坍塌一秒或更长时间并因此增加所获得的加热。
[0053]表面可采用许多形状和结构。表面的结构将确定冲击波如何与表面相互作用，且与气体袋的位置和形状相关的表面的形状将确定冲击波如何与气体袋相互作用，可以在其与该表面相互作用之前、同时或之后这样做。这反过来影响了坍塌的动力学，且因此能够提高通过由冲击波对气体的压缩所获得的温度和密度。在一些实施例中，当与和单独的气泡相互作用的类似的冲击相比时，能够将峰值温度提高一个数量级。
[0054]在大部分实施例中，聚焦流体袋与目标气体袋隔开，使得最初的冲击波入射到聚焦袋上，引起聚焦袋的坍塌以及引起合成冲击波随后入射到目标袋上。然而，在一组实施例中，目标气体袋与聚焦流体袋接触。目标气体袋可以附着于聚焦流体袋或包含在聚焦流体袋之内。在后者的情况下，为了气体袋保持其容量，或者聚焦流体袋包括包含(不同于聚焦袋本身所处的非气态介质的)非气态介质或者气体袋包括膜表面。聚焦袋和目标袋之间具有直接接触允许容易地控制它们的相对位置，且聚集袋中的流体的性质可用于将最初的冲击波聚集到目标气体袋上，因此使气体袋的压缩强度最大。
[0055]在所有包括附着有目标气体袋或与目标气体袋隔开的表面的实施例中，表面可包括容纳非气态介质的容器的内表面。可选地，表面可包括放置在非气态介质内的任何合适位置处的对象，且甚至可包括屏蔽物例如固体障碍物的表面。
[0056]在此描述的本发明的各方面提供US 7445319中所描述的技术的备选方案，这些方案具有其自身的优点。本发明的发明人已意识到，如US 7445319中所提出的，使以高速射入目标内的液滴中的气泡成核具有相当大的挑战。当冲击波冲击时，对于气泡来说，时机必须非常精确，以使其处于扩张-坍塌的周期内的有利时刻。如US 7445319所要求并在US7380918中详述的产生高速液滴的方法也是复杂和昂贵的。通过对比，根据本发明的至少优选的实施例能够避免这种复杂性和相关费用。因此，由于仅需要在非气态介质中产生冲击波，本发明的各种方面提供了用于通过来自非气态介质的喷射压缩一定体积的气体的更简单的技术。此外，发明人所实施的两种技术的理论和计算机建模提出:根据本发明的方法能够产生比US 7445319中详述的方法高一个数量级的压力和温度强度。
[0057]可通过多个不同的装置根据所要求的压力以多种不同的方式产生最初的冲击波。例如，可使用冲击波碎石装置生成较低强度的冲击波，或可使用爆炸平面波发生器提供高强度的冲击波。可选地，可使用气枪将射弹撞击成与非气态介质接触的膜片或活塞以产生冲击波。在优选的实施例中，这样的引爆装置能够产生0.1GPa和50GPa之间的冲击波压力，并且在另一个优选的实施例中，可使用碎石装置生成10Mpa至IGPa的冲击波压力。如果将冲击波反复作用到非气态介质上，则重复率可以大于0.1Hz，例如大于1Hz，例如大于10Hz，例如大于100Hz，例如大于1kHz，例如20kHz。
[0058]在此使用的术语“气体”应理解为一般的气体，且因此不限于纯原子或分子气体，但还包括蒸汽、气体中的液体或固体的悬浮物或微悬浮物或这些的任意混合。“非气态介质”应理解为一般的非气态介质，且因此可包括液体、非牛顿学液体、半固体凝胶、在冲击波的通过改变其性质之前表面上是固体、悬浮物或微悬浮物以及胶质的材料。示例包括但不限于水、油、诸如丙酮、水凝胶以及有机凝胶的溶剂。术语“流体”应理解为一般的流体，且因此可以包括任何非固体形式，例如，包括以上所讨论的关于“气体”和“非气态”的所有组成成分，且还包括液体和非牛顿学液体。应理解，非气态介质将具有比气体且通常也比流体更大的密度。然而，用这种方式，尤其在流体包括气体的这些实施例中，聚焦袋中的流体和目标袋中的气体的相对密度并不是预先决定的，例如，聚焦袋中的流体可以比目标袋中的气体具有更小的密度。
[0059]非气态介质可为用于在其中产生冲击波的任意合适的物质，例如液体或半固体凝胶。然后，能够通过在需要位置悬浮在液体或凝胶介质内的气泡或液滴提供气体袋和液体袋。与较低粘度液体相比，使用凝胶或粘性液体具有这样的优点:与较低粘度相比，更易于控制介质中气体袋和液体袋的位置，在较低粘度液体中气泡的浮力可克服液体的粘度。如将理解的，能够控制袋的位置在某组实施例中是特别重要的，在该组实施例中，气体袋位于邻近表面处而不是附着于该表面。在气体袋附着于表面的各组实施例中，目标表面的性质例如材料或其任意压痕或凹陷可有助于将气体袋粘附于表面。使用凝胶或粘性液体还具有这样的优点:更易于控制气体袋和液体袋的具体形状。
[0060]如上所述，与US 7445319相比，由于装置设置的更静态的性质，可执行对气泡形状的更多控制。在气泡附着于表面的各组实施例中，气泡的远离由其附着于目标表面而被截断的地方的形状可为球形，例如，其可为半球形。在一些实施例中，气泡以法向或反之以需要的其它不同角度与目标表面接触。在这些实施例的一个超集(superset)中，气泡本身性质不为球形，而是采用包括但不限于椭圆、心形、球形的变形、表面具有可以例如由傅里叶级数描述的扰动的心形或椭圆形的不同形状，以及其它具有诸如锥形或梯形的明显形状的气泡。显而易见的是，例如，在真实的液体介质中将难以获得圆锥形气泡，但是在凝胶介质的情况下，这组实施例成为可能或具有优势。如上所述，在气泡不附着于表面的本发明的实施例中，其不受表面的约束，因此能够采用所需要的任意形状。在一组这样的实施例中，气泡的形状以及目标表面的形状能够适当地匹配，例如，如果凹部是半球形的，则气泡将为球形。
[0061 ] 气体袋和液体袋本身必须以一些方式形成。在一组特别的实施例中，使用类似于US 7445319中描述的系统将其成核，在该系统中使用激光结合液体中的纳米微粒使气体袋或液体袋成核。在一组不同的实施例中，可使用不同液体的不稳定的乳状液使气体袋或液体袋成核。在另一组实施例中，使用被设计为弓I起液体中的气蚀的、适当定向的压力波来使袋成核。不需要使所有袋同时成核，其可以在不同的相对时间产生。在一组实施例中，目标袋可以在聚焦袋坍塌后例如在非气态介质区域中成核，冲击波已经穿过非气态介质区域。在气体袋附着于壁的各组实施例中，为了膨胀表面上的气泡，通过目标表面中的通道将特定受控体积的气体栗入目标表面。这组实施例具有对生成的气体袋的内容物和尺寸的较大控制的优点。在液体介质为凝胶的各组实施例中，可通过对待使用的凝胶块冲孔或者通过从待使用的凝胶块切割出或将其塑模为恰当形状而预制气体袋。
[0062]在另一组实施例中，使用预制膜形成气体袋和/或液体袋，预制膜限定气体袋或液体袋和非气态介质之间的边界，并因此也限定袋的形状。以这种方式使用薄膜允许将非气态和液体或气体材料分离，允许任意选择待制成的成分的组合。还允许以对于其它方法不可行的精确控制袋的形状。可由任意合适的材料形成膜，例如玻璃、塑料、橡胶。预制膜的存在使得反向表面随着捕集气体的体积，其不能流走或受到干扰，从而如非气态介质一样更容易地使用液体介质。在一组特别的实施例中，膜是易碎的且被设置成在受到冲击波的撞击时破裂。在一组实施例中，预制膜包括薄弱线或薄弱区域，使得当受到冲击波撞击时，其沿薄弱线或在薄弱区域破裂。薄弱线或薄弱区域可被设置为使得缺口的位置对随后的流动模式有影响，例如，这可有助于控制横向喷流的形成和动力学。在另一组实施例中，膜被设计为因空穴的坍塌而变形。在气囊不附着于表面的各组实施例中，将气体袋或液体袋包含在膜中的构想也是有用的。在一组特别的实施例中，气体袋或液体袋采用充满合适的气体或液体的小的玻璃珠的形式。这具有与对气体袋形状的给定控制一样的优点。
[0063]在一组优选的实施例中，使用在此描述的方法生成核聚变反应。可由非气态介质、聚焦袋中的流体、目标袋中的气体中的任意一种或多种提供反应的燃料，或由表面自身提供燃料，即，并非所有的聚焦袋