透明介质主冲击绝热线的高压声速连续测量

Measurement of sound velocity along principle Hugoniot is critical to several areas of high pressure physics, including geophysics,planetary astrophysics, inertial confinement fusion and weapon physics。A new measurement technique, which enables the study of response of transparet matters under single shock conpression into the TPa regime, is introduced firstly to get the bulk sound velocity continuously along principle Hugoniot curve in one shot.Experiments use an laser driven unsupported shock for which the pressure decays with time, while at the shock front still obey mass, momentum and energy conservation, and h hence the Rankine-Hugoniot relations.Thus, the attenuating shock samples a continuum of principle Hugoniot states.The line-imaging velocimeter for shock diagnostics can deliver space-time information as well as velocity history, which can be used to measure non-steady shock wave bending caused by side release.The trace of the side boundary of flat shock front can bridge a continuum of sound velocity information as the shock attenuates and shock front velocity at the same time.These information can be used in EOS　research, including Gruneisen coefficient correction, phase transition for transparet matters, such as quartz, megnesium oxide, diamond,and polyethylene, et al.

主冲击绝热线上的高压声速测量是材料高压物性研究的重要内容，对于地球和行星物理、惯性约束聚变和武器物理等研究具有重要意义。本课题首次提出了利用成像型速度测量系统的空间演变信息，在测量冲击波速度的同时给出侧向稀疏下一维非定常冲击波的平面传播范围，有望提供一种TPa压力范围内的透明介质冲击声速的连续测量方法。课题拟采用高功率激光辐射驱动技术，给出石英、聚苯乙烯等透明介质主冲击绝热线上一段范围内的冲击波后声速，利用这种连续的声速测量结果，对开展高压下透明介质的Gruneisen系数修正，高压相变、压缩极限等问题研究。

精确测量高压下物质的声速可以用来推断行星等天体内部的结构和物质组成，同时极端高压下的声速也是材料科学、凝聚态物理、（稠密）等离子物理关注的重要内容，尤其是在TPa压力以上量子效应对原子结构起决定性作用时，声速测量结果可以校核分子动力学模型。课题在国际上首先提出了利用侧向稀疏和三角波加载相结合进行沿冲击绝热线的体声速连续测量，课题对该方法进行了系统的研究，并以石英单晶和聚苯乙烯这两种高能量密度物理高度关注的材料为样品，在神光III原型装置上开展了实验研究，同时利用热力学理论和第一性原理方法对实验数据和物理问题进行了深入解读，在国际上首次给出了石英和聚苯乙烯0.2TPa到1.45TPa范围内的高压声速结果，在一定程度上颠覆了国外之前的结果，我们还发现体声速可以作为高压下物质结构和状态的重要标志，可以作为化学键存在的证据。该方法和实验结果在物理学顶级期刊PRL上发表，有望在未来形成为标准的动高压实验方法用于完全物态方程研究，对于推动地球行星物理、聚变点火以及其他高压物理相关学科的发展将起到重要推动作用。