(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910175919.7
(22)申请日 2019.03.08
(71)申请人 北京理工大学
地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5
号
(72)发明人 赵维谦　王允　邱丽荣　
(74)专利代理机构 北京理工正阳知识产权代理
事务所(普通合伙) 11639
代理人 邬晓楠
(51)Int.Cl.
G01B 11/255(2006.01)
G01B 11/24(2006.01)
G01B 11/06(2006.01)
G01B 11/00(2006.01)
G01N 21/65(2006.01)
(54)发明名称
激光差动共焦核聚变靶丸形态性能参数测
量方法与装置
(57)摘要
本发明公开的激光差动共焦核聚变靶丸形
态性能参数测量方法与装置，属于共焦显微成
像、光谱探测及激光惯性约束核聚变技术领域。

本发明将激光差动共焦技术与拉曼光谱探测技
术结合，利用激光差动共焦技术对激光聚变靶丸
壳层的内、外表面进行精密层析定焦，利用拉曼
光谱探测技术对靶丸壳层和界面进行光谱激发
探测，并进一步通过正交回转驱动技术对靶丸进
行三维回转驱动获得靶丸的内/外表面三维形态
参数和壳层/界面性能分布参数等，实现核聚变
靶丸形态性能参数综合测量。

本发明能够为激光
惯性约束核聚变仿真实验研究、靶丸制备工艺研究和靶丸筛选提供数据基础和检测手段。

本发明在激光惯性约束核聚变、高能物理和精密检测领
域有广泛的应用前景。

权利要求书3页 说明书6页 附图3页CN 109959347 A 2019.07.02
C N 109959347
A
1.激光差动共焦核聚变靶丸形态性能参数综合测量方法，其特征在于：利用激光差动共焦技术对聚变靶丸(13)壳层的内、外表面进行精密层析定焦，利用拉曼光谱探测技术对聚变靶丸(13)壳层和界面进行光谱激发探测，并进一步通过正交回转驱动技术对靶丸进行三维回转驱动获得聚变靶丸(13)的内、外表面三维形态参数和壳层、界面性能分布参数，实现聚变靶丸(13)形态性能参数综合测量，包括以下步骤：
步骤一、光源系统(1)经过准直透镜(2)准直为平行光束，平行光束被分光镜A(3)反射后再次被二向色分光镜(21)反射形成反射照明光束，反射照明光束由测量物镜(5)会聚为一点对聚变靶丸(13)进行照明，照明光被聚变靶丸(13)反射并激发产生拉曼光谱，携带聚变靶丸(13)信息的拉曼光谱和反射光束透过测量物镜(5)后形成测量光束，测量光束中拉曼光谱透过二向色分光镜(21)，经过光谱会聚镜(22)会聚后被光谱探测系统(23)接收；测量光束中反射光被二向色分光镜(21)反射，透过分光镜A(3)后进入差动共焦探测系统(6)，在差动共焦探测系统(6)中光束经过会聚镜(7)会聚后被分光镜B(8)分为两束，分别透过位于会聚镜(7)焦点前的针孔A(9)和焦点后的针孔B(11)，并被分别位于针孔A(9)和针孔B
(11)后的光电探测器A(10)和光电探测器B(12)接收；
步骤二、使计算机(16)控制物镜驱动系统(4)带动测量物镜(5)对聚变靶丸(13)进行轴向扫描，同时计算机(16)采集光电探测器A(10)和光电探测器B(12)接收到的光强信号，根据如下公式计算得到差动共焦曲线(17)，通过差动共焦曲线(17)的依次对聚变靶丸(13)的进行层析定焦，当测量光束会聚点分别与聚变靶丸(13)的内、外表面以及球心位置重合时，I(z ,u M )的值为零，监测I(z ,u M )的强度，依次记录I(z ,u M )的过零点位置的z坐标Z o ,Z i 和Z c ，即可得到聚变靶丸(13)对应光轴方向的内、外表面测量点以及球心的轴向光学坐标Z o ,Z i 和Z c
；
其中I(z ,+u M )和I(z ,-u M )分别为光电探测器A(10)和光电探测器B(12)接收到的光强信号，I(z ,u M )为归一化差动信号，通过归一化差动信号得到的差动共焦曲线(17)有效抑制聚变靶丸(13)表面属性差异影响和系统光源功率飘移，对聚变靶丸(13)进行准确的定焦；
步骤三、当测量物镜(5)的焦点位于聚变靶丸(13)内、外表面或者两者之间的壳层内部时，使计算机(16)采集记录光谱探测系统(23)对探测到的拉曼光谱λR ；
步骤四、将聚变靶丸(13)的壳层材料折射率n和外表面曲率半径R o 带入如下公式，计算
得到聚变靶丸(13)的壳层光轴方向的厚度t；
其中NA为测量物镜(5)的数值孔径；
步骤五、利用聚变靶丸(13)的内、外表面以及球心的光学坐标Z o ,Z i 和Z c 和厚度t可以计算得到聚变靶丸(13)的内、外表面物理坐标z i 和z o
：
权　利　要　求　书1/3页2CN 109959347 A。