[发明专利]一种用于激光动加载实验的微型靶加热装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于激光动加载实验的微型靶加热装置，该装置包括靶托、靶体、加热元件、测温元件和控温装置，加热元件、测温元件均与控温装置电联接，在靶托上设有三个夹持槽，中间位置的夹持槽中夹持有测温元件，两侧的夹持槽中夹持有加热元件，靶托背面敷设有靶体，所述靶体内切圆的直径大于观测通孔的直径，在靶体外侧有用于固定靶的定位压片。本发明加热装置是一种可以用于加热微型靶体的装置，该装置能在5分钟内将靶体从初始状态(300K)加热到预设的温度(最高1000K)，并且通过AI‑519型人工智能调节器在实验期间能稳定的控制温度，温度的控制精度达到2K，该装置能用于研究温度对激光冲击加载条件下的材料损伤与断裂特性。

技术领域

本发明属于材料动力学研究领域，具体涉及一种用于激光动加载实验的微型靶加热装置。

背景技术

神光-II高功率激光装置是国内最早建成的高功率激光装置，该装置上开展了很多激光冲击加载条件下材料损伤与断裂特性实验研究。但是，现有神光-II高功率激光装置的激光直接作用于样品，不具备样品加热功能，在实验中不能对样品初始温度进行精密调节，不能用于开展温度对激光冲击加载条件下的材料损伤与断裂特性的研究。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于激光动加载实验的微型靶加热装置，在实验期间能稳定的控制温度，温度的控制精度达到2K，可用于研究温度对激光冲击加载条件下的材料损伤与断裂特性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于激光动加载实验的微型靶加热装置，该装置包括靶托、靶体、加热元件、测温元件和控温装置，所述加热元件、测温元件均与控温装置电联接，在所述靶托上设有第一夹持槽、第二夹持槽和第三夹持槽，在所述第一夹持槽、第二夹持槽之间及第二夹持槽、第三夹持槽之间均设有切割槽，在所述第一夹持槽的两个侧板上均设有两组第一对穿螺孔、第二夹持槽的两个侧板上均设有两组第二对穿螺孔、第三夹持槽的两个侧板上均设有两组第三对穿螺孔，所述第一夹持槽、第三夹持槽中均夹持有加热元件，第二夹持槽中夹持有测温元件，在所述第二夹持槽两个侧板的上表面设有信号观测通孔，所述观测通孔延伸的方向与第二夹持槽槽体方向垂直，观测通孔延伸并贯穿至靶托背面，靶托背面敷设有靶体，所述靶体内切圆的直径大于观测通孔的直径，在所述靶体外侧固定有定位压片，在所述第一夹持槽和/或第三夹持槽的外侧壁上设有靶托连接孔。

所述加热元件为钨镍合金加热棒，所述加热棒的功率为150-155w，工作电压为220v，加热棒的直径为6mm、长度为60-70mm。

所述测温元件为测温头，测温头的直径为3mm、长度为60-70mm。

所述测温头采用针形铠装热电偶，该测温头的测温范围为0-1100度，测温精度是±2K，响应时间为0.5s。

靶托的作用是支撑靶体和传导热，所述靶托为紫铜靶托或无氧铜靶托，导热系数比较高。

所述第一夹持槽、第三夹持槽的槽体均为优弧下凹形成的弧形夹持部，所述优弧所在圆的直径d为6.01mm，槽体延伸的长度为50mm。

所述第二夹持槽的槽体为优弧下凹形成的弧形夹持部，该优弧所在圆的直径d₀为3.01mm，槽体延伸的长度为50mm，所述第二夹持槽的最低点距离靶托底面之间的距离d₁为0.5-1mm，可以保证测量到的温度和靶体的真实温度偏差在2K以内。

所述观测通孔的直径d₂为6-7mm，靶体内切圆的直径d₃为9-12mm，靶体的厚度为100μm，所述靶体为金属材料靶体。

一种用于激光动加载实验的微型靶加热装置的使用方法，该使用方法包括以下步骤：

第一步，通过定位压片和固定螺栓将靶体固定在靶托的背面，所述靶体将测通孔完全覆盖，