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用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2013
  • 页码:644-651
  • 分类:TP212.14[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TL816.9[核科学技术—核技术及应用]
  • 作者机构:[1]北京理工大学光电学院,北京100081, [2]中国工程物理研究院激光聚变中心,四川绵阳621900, [3]南阳理工学院机械与汽车工程学院,河南南阳473004
  • 相关基金:国家重大科学仪器设备开发专项(No.2011YQ040136);中国工程物理研究院与国家自然科学基金委联合自然基金资助项目(No.11076004)
  • 相关项目:透明靶丸内轮廓形貌及壳层厚度分布测量技术研究
作者: 赵维谦|
中文摘要:

针对目前原子力显微镜等方法只能测量激光惯性约束核聚变(ICF)靶丸外表面等难题,研制了高精度、非接触、小型化的激光差动共焦传感器(LDCS)。该传感器基于差动共焦原理,利用激光差动共焦轴向响应曲线的零点对靶丸内外表面和球心分别进行定位,并结合物镜微位移驱动技术,实现靶丸内外表面和壳层厚度的高精度测量。该方法减少了靶丸表面的反射率、倾斜等因素对测量瞄准特性的影响,显著提高了系统的抗干扰能力。将传统的显微成像与差动共焦测量光路进行有机融合,实现了对被测样品的精确瞄准。初步实验与理论分析表明:当测量物镜的数值孔径NA为0.65时,LDCs的轴向分辨力优于5nm,信噪比优于1160,过零点的标准偏差为10nm。该传感器为激光惯性约束核聚变靶丸测量提供了一种新的技术途径。

英文摘要:

As Atomic Force Microscope can only measure the outside surface of a capsule in the Inertial Confinement fusion (ICF) , a high precision, non-contact, miniaturized Laser Differential Confocal Sensor (LDCS) is developed. Based on the differential confocal principle, the sensor positions respec- tively the test points on the outer surface, inner surface and spherical center of the ICF capsule in se- quence by the absolute zero point of a laser differential axial intensity curve. Then it implements the high-precision measurement of the ICF capsule by combing with the high precision displacement sensor. This method reduces the influences of the surface reflectivity and tilt of the capsule and other factors on point- ing characteristics and improves the anti-interference ability. Combining the traditional microscopic imaging and differential confocal optical path organically, the precision pointing is achieved. Theoretical analysis and preliminary experiments indicate that the axial resolution of LI)CS is better than 5 nm, the standard deviation of absolute zero is 10 nm and the signal to noise ratio is better than 1160 when the Numerical Aperture(NA) is 0. 65. The sensor provides a new way for measuring capsules in the ICFs.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699