Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Взрывчатое разложение гексогена, тэна и композитов на основе тэна при лазерном и электронно-пучковом воздействии : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 02.00.04 / Лисков Игорь Юрьевич; [Место защиты: Кемер. гос. ун-т]

Год: 2014

Номер работы: 738917

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

. Общая характеристика работы. Бризантные взрывчатые вещества (БВВ) имеют широкое применение в различных отраслях промышленности, военной и специальной техники. Одним из направлений расширения возможностей применения БВВ является бесконтактное инициирование взрыва без применения проводов и электродетонаторов, а также подрыва заряда механическим способом. В этом плане перспективно применение лазерного инициирования [1,2]. При этом необходима разработка новых материалов, имеющих высокую чувстви

Составляющими любой взрывной технологии являются объект переработки (воздействия), заряд взрывчатого вещества (ВВ), детонатор, линия передачи энергетического импульса, генератор энергии (подрыва). Взрывным работам всегда сопутствуют операции хранения ВВ и детонаторов, их транспортировки, монтажа зарядов ВВ и взрывной цепи на объекте переработки [3]. Одним из путей повышения безопасности проведения взрывных работ является исключение ложных срабатываний цепочки генератор-линия-детонатор, что

При импульсном воздействии лазерного излучения на ВВ следует учитывать три группы факторов [13]. Первая группа - это параметры лазерного импульса: длина волны, длительность импульса, распределение плотности энергии по сечению пучка. Вторая группа - параметры ВВ: его формула, плотность монокристалла и исследуемого заряда, дисперсность, оптические характеристики, химические константы. Третья группа - параметры определяющие геометрию воздействия на ВВ и его окружение: диаметр пучка и его форма,

Как уже было сказано, для увеличения безопасности проведения взрывных работ необходимо создание более надежного и помехоустойчивого детонатора, что приводит к лазерным излучением. разработке детонаторов, инициируемых Идея использования в оптических детонаторах штатных инициирующих взрывчатых веществ [40] применение, поскольку, к инициирующие лазерному имеет весьма ограниченное ВВ наряду с высокой высокой чувствительностью излучению, обладают чувствительностью к удару и являются и

Несмотря на постоянно растущий интерес к инициированию ВВ, в настоящее время имеется обширный экспериментальный материал о физических процессах лишь в инициирующих ВВ, которые развиваются при воздействии импульсных электронных пучков [77]. Исследование бризантных ВВ фактически только начато. В работе [78] приводятся результаты исследования кинетики физикохимических процессов, развивающихся в тэне при облучении электронным пучком с характеристиками 10 < Р < 5 10 Вт/см. плотностях возде

Как следует из выше приведенного краткого литературного обзора, несмотря на многочисленные работы детали инициирования БВВ до настоящего времени остаются неясными. В лаборатории, где работает автор, на протяжении ряда лет ведутся работы по лазерному и электроннопучковому инициированию тэна и композитов на его основе. Результаты этих работ кратко сформулированы в разделах

1.2 и

1.3 В этих работах, в частности, показано, что пороги лазерного инициирования композитов на основе тэна

Объектами взрывчатые исследования в данной работе полии являлись бризантные гексогена и вещества монокристаллы тетранитропентаэритрита (тэна). В качестве образцов для исследования при лазерном воздействии использовали поликристаллы, как чистого тэна, так и с наноразмерными включениями металлов. о Q О ^ +Д) <? v о о 1 + У-Q Л о Р о О—1ST о. О Л . О гексогена. ГЕКСОГЕН (RDX) C3H6N606 222,1-Ю"3 кг/моль 1,82 г/см3 478,5 К (205,5 °С) 503 К (230 °С) Рисунок

2.1. Строение

Тетранитропентаэритрит (тэн) получали нитрованием пентаэритрита концентрированной азотной кислотой при Т < 293 К и очищали перекристаллизацией из ацетона. Микрокристаллический порошок тэна получали следующим образом. 5 г тетранитропентаэритрита растворяли в 100 мл ацетона марки ОСЧ, затем медленно при интенсивном перемешивании добавляли к смеси из 1500 мл дистиллированной воды и 100 мл ацетона. В этом случае ацетон использовался в качестве смачивателя. Перемешивание осуществляли при помо

Порог чувствительности взрывчатого вещества к какому-либо роду воздействия является одной из основных характеристик, определяющей область его применения. Поэтому практически важной является определение порога взрывчатого разложения составляющей при лазерном инициировании. Образец включает в себя такие компоненты и характеристики: навеска взрывчатого вещества, однородность пробы, характер ее распределения. Каждый образец имеет четко определенный порог уровня лазерного воздействия. Уровень во

В качестве порога инициирования в наших экспериментах была выбрана энергия соответствующая 50 % вероятности взрыва. Порог взрывчатого разложения определялся для прессованных образцов тэна и образцов тэна с включениями, подготовленные по методике описанной в п.

2.2 с плотностью р ~ 1,73 ± 0,03 г/см , что близко к плотности монокристалла. Схема эксперимента представлена на рис.

2.12. 6 11 \ / 8 \- -9 10 Рисунок

2.12. Схема эксперимента для определения вероятности взрыва:

2.4. Схемы измерения оптических характеристик исследуемых образцов Для понимания механизмов поглощения энергии лазерного излучения в данной работе проведены измерения некоторых оптических характеристик исследуемых образцов. Применяемые для этого схемы экспериментов представлены в данном разделе.

При импульсном электромагнитном излучении в оптическом диапазоне длин волн возникают акустические колебания в образце. Акустический сигнал возникает благодаря преобразованиям части поглощенной энергии излучения в тепловую, вследствие чего происходят соответствующие изменение давления в самом образце [110,111]. Профиль давления оптикоакустического сигнала (ОА) повторяет пространственное распределение тепловых источников в среде. В однородно-поглощающей и рассеивающей среде в приближении плоск

Для тэна с включениями наночастиц происходит поглощение лазерного излучения преимущественно включениями в соответствии с законом Бугера. В образцах без включений механизм поглощения света однозначно не установлен. В данной работе установлено (см. ниже раздел

3.2), что образцы тэна значительно легче инициируются второй гармоникой лазера, чем первой. Было сделано предположение, что поглощение энергии второй гармоники идет по двухфотонному механизму. Для подтверждения этого предположения

Для измерения спектров люминесценции образцов в довзрывном режиме при воздействии электронным пучком применялась схема, состоящая из источника возбуждения, монохроматора для выделения узких спектральных интервалов, фотоумножителя для преобразования оптического сигнала в электрический и цифрового осциллографа для регистрации сигнала. При воздействии импульса возбуждения происходит регистрация свечения образца на определенной длине волны спектра. Регистрация полного спектра осуществляется путе

2.16. Функциональная схема установки для измерения спектров люминесценции образцов. 1 - вакуумная камера; 2 - кристаллодержатель (криостат); 3 - образец; 4 - источник возбуждения: ускоритель электронов ГИН; 5 - монохроматор ДМР-4; 6 - фотоумножитель 18 ЭЛУ-ФМ; 7 - осциллограф Lecroy WJ332; L1 и L2 - линзы. Источником возбуждения является ускоритель электронов ГИН-600 (4) с эффективной энергией электронов 0,25 МэВ, длительностью импульса 3 + 20 не и плотностью энергии до 40 Дж/см . Объект и

Калибровка монохроматора необходима для того, чтобы установить соответствие значение длины волны выделенной полосы и значения на барабане монохроматора. При калибровке использовалась схема, приведенная на рис.

2.17. 3 J& у&\' L1 L2 хл S> о аоаа а аао а аа о а ооа • • • • О Рисунок

2.17. Схема установки для калибровки по длинам волн. 1 - лампа накаливания; 2 - интерференционный светофильтр); 3 - монохроматор ДМР-4; 4 — фотоумножитель ФЭУ-79; 5 - осциллограф L

Для определения истинного спектра свечения проводилась калибровка спектральной чувствительности тракта. Калибровка проводилась путем сравнения спектров свечения регистрируемого осциллографом со спектром свечения эталонного источника света [115]. При калибровке спектральной чувствительности тракта использовалась схема, приведенная на рис.

2.19 LI L2 A. Рисунок

2.19. Функциональная схема для калибровки спектральной чувствительности измерительного тракта. 1 - лампа накаливания СИР

Для измерения объект азотного образца зависимости исследования криостата интенсивности на медной (рис.

2.21), 80 - 430 К. люминесценции от температуры теплоотводу температуру теплоотвода подложке крепится к изменять и позволяющий Контакт в диапазоне подложки осуществляется индий-гелиевой эвтектикой. Контроль температуры осуществляется проволочным термометром, промежуточные температуры на образце можно получить с помощью нагревателя. Рисунок

2.21. Экспериментальная ка

Измерение спектрально-кинетических характеристик люминесценции образцов во взрывном режиме имеет существенную особенность: многократное облучения одного объекта невозможно из-за уничтожения его при взрыве. Развитие реакции взрывного разложения является процессом стохастическим. В одной точке спектра наблюдается значительный разброс амплитудных и кинетических параметров свечения. Не стоит забывать также некоторое различие в физико-химических параметрах, размерах образца, требования к абсолю

Калибровка спектра регистрограммы по длинам волн осуществлялась по монохроматической линии излучения He-Ne лазера при помощи набора интерференционных светофильтров. Границы минимального p m ; n и максимального р т а х значения пикселя регистрируемого излучения. ЭОПом сигнала определялось рабочего поля при помощи лазерного как среднее Середина определяется A»He.Ne = 632,8 нм и арифметическое значение (p m a x + p m i n ) / 2. Соответствие между показаниями индикаторной головки полихроматора и

2.6.3. Калибровка спектральной чувствительности регистрирующего тракта При калибровке спектральной чувствительности тракта также как и в пункте

2.5.3. использовалась регистрирующего эталонная лампа СИРШ 8,5-200-1, включенная в режиме наибольшей цветовой температуры накала (Т = 2900 К). При включенной развертке фотохронографа свечение экрана записывалась компьютером в графическом формате (рис.

2.25. а). Рисунок

2.25. Файлы калибровки спектральной чувствительности регистрир

Обработка применялась Швайко В.Н. Основные функции программы: импорт изображения спектра от программы-клиента или регистрограмм и восстановления истинных спектров программа «Sight-2A Processing» [117-119], разработанная открытие ранее сохраненной регистрограммы с диска; нормировка временной оси на коэффициенты разверток; нормировка спектральной оси на калибровку по длинам волн; пересчет спектра в энергетические координаты; экспорт результатов вычислений в Microsoft Excel для последующей

Процедура обработки кинетики свечения образцов аналогична обработке спектров свечения. Кроме того, что при помощи инструментов программы указывалась не спектральная область в определенный момент времени, а на протяжении всей развертки определенная длина волны. Матрица стрик-камеры имеет не только различную спектральную чувствительность, но и зонную, что приводит к необходимости учета этого момента для правильного определения соотношения интенсивности свечения в различные моменты времени. Ка

В данной главе в продолжении работ лаборатории [12, 50-77], приведены результаты исследований воздействия лазерных импульсов на прессованные образцы тэна и композитов на его основе. Рассмотрен ряд вопросов, которые вносят вклад в понимание деталей процессов лазерного инициирования тэна и композитов на его основе.

В работе [109], с использованием модифицированной теории Ми, рассчитаны относительные сечения поглощения света для ряда металлов Qabs = a/0- ge0 , (

3.1.) где о - истинное сечение поглощения, a g e o - геометрическое сечение в зависимости от размера включений. Согласно [109], одним из перспективных материалов для включений являются наночастицы никеля. В данном параграфе произведено измерение порогов взрывчатого разложения тэна с включениями никеля трех типоразмеров, измерены коэффициен

Механизм взрывчатого разложения высокоэнергетических материалов при воздействии на них лазерных импульсов в настоящее время не имеет однозначной интерпретации. Ключевым вопросом на начальной стадии взаимодействия излучения с ВВ является механизм поглощения энергии в образце. Распространенная точка зрения заключается в том, что с увеличением плотности энергии лазерных импульсов Н, при неких значениях Н больше критического значения Н , в зоне воздействия возникают свободные носители электричес

В данном разделе исследованы оптико-акустические композита на основе тэна и наночастиц 3+ характеристики (~100нм) при алюминия импульсном воздействии YAG:Nd лазерных импульсов, и их связь с порогами лазерного инициирования. Объекты исследования и методика эксперимента описаны в п

2.2 -

2.4. В работе [54] была получена зависимость порога инициирования тэна с включениями наночастиц алюминия в зависимости от их концентрации в образце (рис.

3.12). 2 • н с г . Дж/см f\ 9 •

1. Порог лазерного инициирования композитных материалов на основе тэна и ультрадисперсных частиц Ni немонотонно зависит от размера включений при их фиксированной концентрации. Минимальный порог лазерного инициирования достигается при оптимальных размерах включений, которым соответствует максимальный показатель поглощения, что согласуется с теоретическими расчетами и экспериментальными измерениями оптоакустическим методом. Порог инициирования линейно уменьшается с ростом показателя поглощени

. В этой главе представлены эксперименты, проведенные на аппаратуре, описанной в разделе

2.3 и

2.4, где для инициирования взрыва образцов использовали ускоритель ГИН-600. Исследовано взрывчатое разложение монокристаллов тэна в продолжение и развитие работ [11, 12, 83-93, 102-109] с применением новых методов обработки результатов. Впервые проведены исследования взрывчатого разложения монокристаллов гексогена под воздействием сильноточного пучка электронов, а также характеристики с

. Использовались монокристаллы тэна с размерами 3x3x1,5 мм, которые устанавливались в вакуумную камеру ускорителя электронов. Плотность пучка, выводимая на образец составляла 15 Дж/см . Образец располагался на расстоянии 2 мм от анода ускорителя под углом 45° к оптической оси измерительной схемы и пучка электронов. Схема регистрации взрывчатого свечения исследуемого образца подробно описана в разделе

2.3. Типичная регистограмма свечения представлена на рис.

4.1. Кинетика свечения

. Поскольку на этих объектах, не проводилось никаких исследований, вначале целесообразно было проведение экспериментов при воздействии электронным пучком в довзрывном режиме. Использовались монокристаллы гексогена (см. раздел

2.2). Спектры радиолюминесценции измерялись при использовании экспериментальной методики, описанной в разделе

2.3. Плотность тока пучка электронов составляла 0,05 Дж/см . При таком воздействии возможно многократное облучение без значительной деградации обр

. Экспериментов по инициированию гексогена электронными импульсами до настоящего времени не проводилось. В настоящей работе приводятся первые результаты. Образцы монокристаллов гексогена как и в предыдущем разделе устанавливались в вакуумной камере ускорителя электронов под углом 45° к пучку электронов и оптической оси установки. Как и в случае экспериментов с тэном, плотность энергии, выводимой на образец составляет 15 Дж/см2. Схема измерения спектрально- кинетических характеристик свечен

1. В продолжение работ, ранее проведенных в лаборатории [11, 12] исследовано свечение монокристаллов тэна с применением обработки из результатов методом спектральной пирометрии. Измерена температура взрывчатого разложения монокристаллов тэна Т~3030К[130]. 2. Впервые исследовано свечение монокристаллов гексогена при воздействии импульсных электронных пучков как в довзрывном режиме, так и в режиме взрыва [130, 132]. 3. В довзрывном режиме обнаружено свечение свободных экситонов и внутризонн