具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

实施例1

请参考图1，本实施例提供一种激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置，包括：用于发射激光的激光发射装置1、用于聚焦激光的聚焦透镜2、用于放置目标样品的靶标固定工装3、用于悬吊所述靶标固定工装3的悬吊装置、沿激光发射的轴线方向设置的第一位移测量装置4以及垂直于激光发射的轴线方向设置的第二位移测量装置5。

所述激光发射装置1、所述聚焦透镜2以及所述靶标固定工装3沿同一水平线依次横向布置；如图1所示，设定激光发射的轴线方向为x方向，设定垂直于激光发射的轴线方向为y方向；所述激光发射装置1、所述聚焦透镜2以及所述靶标固定工装3沿x轴的正方向依次设置；所述激光发射装置1发射的激光经所述聚焦透镜2聚焦后辐照在位于所述靶标固定工装3内的目标样品上；所述靶标固定工装3可在激光烧蚀所述目标样品产生的冲量的作用下自由摆动；所述第一位移测量装置4和所述第二位移测量装置5位于同一水平面上，如图1中，所述第一位移测量装置4设置在x轴上且位于所述靶标固定工装3远离所述聚焦透镜2的一侧；所述第二位移测量装置5设置在y轴上；所述第一位移测量装置4和所述第二位移测量装置5分别用于测量x轴方向和y轴方向上的所述靶标固定工装3的摆动量。

进一步的，所述靶标固定工装3为中空的正方体结构；所述靶标固定工装3朝向所述聚焦透镜2的一侧开设有放置口；所述放置口用于将目标样品放入所述靶标固定工装3内，还为聚焦后的激光提供了辐照入口。

请进一步参考图2，所述悬吊装置包括吊装支架6以及长度相等的四根悬吊绳7；所述吊装支架6包括垂直于水平面设置的立柱以及垂直设置在所述立柱顶部的横柱；四根所述悬吊绳7分别固定连接在所述靶标固定工装3的顶部四角处，且四根所述悬吊绳7的自由端固定在所述吊装支架6的横柱上的同一点；采用四根所述悬吊绳7组成的绳系悬吊所述靶标固定工装3的方法，使得在进行激光烧蚀驱动测试时，所述靶标固定工装3可以在各个方向自由摆动且不易发生旋转。

进一步的，正方体结构的所述靶标固定工装3具有一个顶面、一个底面以及四个侧面，其中朝向所述聚焦透镜2一侧的侧面为具有所述放置口的侧面，其余的三个侧面的外表面分别为光洁平面，以方便所述第一位移测量装置4和所述第二位移测量装置5进行位移测量。

进一步的，所述第一位移测量装置4和所述第二位移测量装置5分别为激光位移传感器；所述第一位移测量装置4和所述第二位移测量装置5分别与控制器相连接；用于将测量的数据传输至控制器，控制器根据接收到的位移测量数据来进行对应方向冲量的计算。

本实施例提供的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置，在使用时，将目标样品放置在靶标固定工装3内，控制激光发射装置1发射激光，发射的激光经过聚焦透镜2后聚焦在目标样品上，通过烧蚀目标样品的表面产生等离子羽流，即产生驱动冲量，使得靶标固定工装3在该冲量的作用下带动四根悬吊绳7自由摆动，从而在x轴和y轴方向上产生位移；通过第一位移测量装置4和第二位移测量装置5来分别记录靶标固定工装3在x轴方向和y轴方向的位移变化过程，并选出其在x轴方向和y轴方向最大的偏移距离，最后计算出在x轴方向和y轴方向上的冲量。

本实施例提供的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置，通过设置沿同一水平线依次设置的激光发射装置、聚焦透镜以及靶标固定工装，并且靶标固定工装悬吊在悬吊装置上，使得放置在靶标固定工装内的目标样品可在激光烧蚀目标样品产生的冲量的作用下自由摆动产生位移；通过沿激光发射的轴线方向设置第一位移测量装置、并沿垂直于激光发射的轴线方向设置第二位移测量装置，当靶标固定工装自由摆动时，可实时测量靶标固定工装在激光作用方向和垂直于激光作用方向的位移，从而用于计算靶标固定工装在这两个方向上获得的冲量，即得到目标样品在激光烧蚀驱动作用下的二维冲量。

实施例2

本实施例提供一种激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量方法，采用实施例1所述的激光烧蚀驱动不规则目标二维冲量测量装置，所述方法包括以下步骤：

获取目标样品和靶标固定工装的总质量，并记作m；

获取靶标固定工装的悬吊高度，并记作L；

开始试验测试：控制激光发射装置发射激光，激光经聚焦透镜后聚焦在目标样品上产生驱动冲量，使得靶标固定工装自由摆动；

通过所述第一位移测量装置和所述第二位移测量装置实时记录所述靶标固定工装在第一方向(即x轴方向)和第二方向(即y轴方向)的位移变化，并获取所述靶标固定工装在x轴方向的最大摆动量dx和在y轴方向的最大摆动量dy；

根据所述靶标固定工装在x轴方向的最大摆动量dx，采用冲量计算算法计算目标样品在x轴方向的冲量值Ix；

根据所述靶标固定工装在y轴方向的最大摆动量dy，采用冲量计算算法计算目标样品在y轴方向的冲量值Iy。

接下来，具体说明冲量计算算法的计算过程。

请参考图3，设定所述靶标固定工装在某一方向的最大摆动量d，则根据所述靶标固定工装在某一方向的最大摆动量d，采用冲量计算算法计算目标样品在该方向的冲量值I的方法包括：

(1)计算所述靶标固定工装沿该方向的摆动角度θ，根据正弦公式sinθ＝d/L，则可得到：

θ＝arcsin(d/L)；

(2)计算所述靶标固定工装在竖直方向的高度变化h，根据余弦公式cosθ＝(L-h)/L，则可得到：

h＝L(1-cosθ)＝L(1-cos(arcsin(d/L)))；

(3)根据机械能守恒定律，只有在重力(或弹簧的弹力)做功的情形下，物体的重力势能(或弹性势能)和动能发生相互转化，但总机械能保持不变，即则可得到所述靶标固定工装的速度v：

(4)根据动量定理，物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量，则目标样品在该方向的冲量I：

其中，g为重力加速度；m为目标样品和靶标固定工装的总质量；L为靶标固定工装的悬吊高度；d为所述靶标固定工装在某一方向的最大摆动量。

通过将所述靶标固定工装在x轴方向的最大摆动量dx代入上述冲量计算公式，即可得到目标样品在x轴方向的冲量值Ix，即

通过将所述靶标固定工装在y轴方向的最大摆动量dy代入上述冲量计算公式，即可得到目标样品在y轴方向的冲量值Iy，即

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。