黑洞靶或炮球靶

销蚀靶是直接让激光聚焦在靶上，称为直接驱动法。为了改进直接驱动的缺点，人们应用第二种驱动的方法：间接驱动法。用高原子序数Z的材料（如金）做成以类似黑洞的空腔，将含有氘氚聚变燃料的靶丸悬在腔内，激光束从腔壁的小孔射在腔壁上（不是直接照射在靶丸上），就像光线进了黑洞类似，只进不出。因而这样的靶又称为黑洞靶或炮球靶，是针对销蚀靶的缺点而研究改进的。下面的图就是黑洞靶的示意图。靶外球直径为400～500微米（微米为10-6米），壁厚4～6微米，球壁上的小孔直径为40～100微米。入射激光经透镜聚焦后的焦点，就在这小孔上。这样激光几乎可全部进入球内，最终被吸收。据说，这种靶是日本人首先提出的；但也有人说，美国人早已在20世纪70年代初期就进行了这种实验，只是出于保密，没有公开发表而已。不管怎样，日本大阪大学以山中千代卫教授为首的激光工程研究所（简称ILE）已经应用了这种黑洞靶，山中千代卫教授把黑洞靶画成如后面图所示的几种情况。图中黑粗箭头表示激光，细黑箭头表示外壳内壁因激光照射后产生的X光，白粗箭头表示对靶丸的压力。图中（a）表示外壳为一圆柱筒的情况，燃料核被圆柱内表面发出的X光所驱动。图（b）用一比圆柱更闭合的空穴，而且使更均匀的X光射在燃料核上。图（c）表示除了黑洞外壳外还有一内壳，激光射到内壳时也发出X光，图（d）表示一种更综合的模式，燃料核分别被外层以及内层X光以及等离子体气体发射所驱动。在1983年底，他们利用这种黑洞靶方式（他们自己称为炮球靶），获得目前世界上激光打靶的最高中子产额，即每发4.0×1010个中子。当然，他们能够得到这个成就，除了靶的新颖设计思想外，他们的激光能量和功率也是非常大的。这个激光装置，名为GekkoⅫ，是该所目前最大的一个，也是世界目前最大的激光装置，并且于1983年底才安装好的。这个激光装置，还在逐年不断地增加功率和改进。

黑洞靶示意图

黑洞靶示意图

黑洞靶除了利用激光的效率高外，还有另外一个优点，就是它的内球表面的光洁度和均匀度，并不像销蚀靶的表面要求得那样高。这是因为：当激光进入空腔后在两个面上产生的X光和等离子体所造成的冲击波的多次来回反射，使压缩进行得很均匀。而在销蚀型时由激光直接驱动，很容易产生不均匀。

当激光由小孔射入炮球靶时，外球壳内表面的性质将决定产物即X光及等离子体的性质。若内表面是轻物质，如塑料、铍等，照射后的主要产物将只是产生“热”等离子体趋向靶核，最终聚焦到中心。反之，若是重物质，如金、钨等，那就会产生大量的软X射线（千电子伏以下）和等离子体。这些X光在腔内来回反射，使空间各向同性，这对于向心压缩，极为有利。这点是非常重要的，也许将来激光惯性约束的最后成功是依靠这个作用的。