Помощь студентам в учебе
ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ АЗИДОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ИМПУЛЬСНОМ ИНИЦИИРОВАНИИ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Оптическое инициирование азидов тяжелых металлов 10
1.2 Микроочаговая модель лазерного инициирования 13
1.3 Цепные модели 17
1.4 Деформационная модель 18
1.5 Выводы по главе 1 19
2 ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 22
2.1 Экспериментальные подходы 22
2.2 Комплекс экспериментального оборудования 25
2.3 Препараты 37
Общие сведения об азидах тяжелых металлов 37
Подготовка образцов 42
3 ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА НА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОРОГИ И ЗАДЕРЖКУ ИНИЦИИРОВАНИЯ 44
3.1 Инициирование углекислотным лазером 45
3.2 Инициирование 4 гармоникой ИДУЛО-лазера 51
3.3 Выводы по главе 58
4 ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ВЗРЫВНОГО
РАЗЛОЖЕНИЯ В НИТЕВИДНЫХ ОБРАЗЦАХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ИМПУЛЬСНОГО ИНИЦИИРОВАНИЯ 65
4.1 Постановка задачи 65
4.2 Экспериментальная схема 67
4.3 Инициирование 4 гармоникой ИДУЛО-лазера 73
4.4 Инициирование углекислотным лазером 78
4.5 Инициирование детонационным импульсом 80
4.6. Выводы по главе 4 83
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗЛЕТА ПРОДУКТОВ
РЕАКЦИИ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ И АККУСТИЧЕСКОГО
ОТКЛИКА 87
5.1 Постановка задачи 87
5.2 Описание ячейки для изучения разлета продуктов 88
5.3 Исследование разлета продуктов в вакууме и атмосфере воздуха 90
5.4 Выводы по главе 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 102
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 105
Приложение А 117
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Оптическое инициирование азидов тяжелых металлов 10
1.2 Микроочаговая модель лазерного инициирования 13
1.3 Цепные модели 17
1.4 Деформационная модель 18
1.5 Выводы по главе 1 19
2 ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 22
2.1 Экспериментальные подходы 22
2.2 Комплекс экспериментального оборудования 25
2.3 Препараты 37
Общие сведения об азидах тяжелых металлов 37
Подготовка образцов 42
3 ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА НА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОРОГИ И ЗАДЕРЖКУ ИНИЦИИРОВАНИЯ 44
3.1 Инициирование углекислотным лазером 45
3.2 Инициирование 4 гармоникой ИДУЛО-лазера 51
3.3 Выводы по главе 58
4 ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ВЗРЫВНОГО
РАЗЛОЖЕНИЯ В НИТЕВИДНЫХ ОБРАЗЦАХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ИМПУЛЬСНОГО ИНИЦИИРОВАНИЯ 65
4.1 Постановка задачи 65
4.2 Экспериментальная схема 67
4.3 Инициирование 4 гармоникой ИДУЛО-лазера 73
4.4 Инициирование углекислотным лазером 78
4.5 Инициирование детонационным импульсом 80
4.6. Выводы по главе 4 83
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗЛЕТА ПРОДУКТОВ
РЕАКЦИИ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ И АККУСТИЧЕСКОГО
ОТКЛИКА 87
5.1 Постановка задачи 87
5.2 Описание ячейки для изучения разлета продуктов 88
5.3 Исследование разлета продуктов в вакууме и атмосфере воздуха 90
5.4 Выводы по главе 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 102
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 105
Приложение А 117
Актуальность работы
Азидами называются соединения, которые имеют в своем составе группу N3. Азиды тяжелых металлов (АТМ) представляют собой инициирующие взрывчатые вещества (ВВ) [88]. Наибольшее применение из АТМ в системах инициирования нашел азид свинца (PbN6). Высокая эффективность инициирования, высокая плотность, низкая стоимость, хорошая стабильность, способность выдерживать высокие давления, и многолетний опыт использования этого ВВ, являются основными причинами его широкого применения до сих пор. Азид серебра (AgN3) по некоторым параметрам является более перспективным, чем азид свинца инициирующим ВВ, однако большая стоимость производства и переоборудования промышленности, ограничивает его использование. При этом АТМ чувствительны не только к механическим и электрическим воздействиям, но и обладают весьма низкими порогами инициирования в оптической области излучений. Особенно низкие пороги инициирования наблюдаются в ближней инфракрасной (ИК) области, в которой кристаллы азидов свинца и серебра прозрачны [34]. Низкие пороги инициирования в рамках разных модельных представлений трактуются по-разному и единого мнения в современной научной среде по данному вопросу не имеется. Данное обстоятельство стимулирует изучение механизма лазерного инициирования АТМ уже несколько десятилетий.
Несмотря на огромное количество публикаций по тематике лазерного инициирования ВВ, в том числе, появившихся за последние 10 лет [48, 58, 67, 50], вопрос о том, какая модель инициирования физически верно описывает наблюдаемые явления в результате лазерного воздействия, остается открытым. Так в рамках микроочаговой тепловой модели инициирование происходит за счет локального разогрева микровключений, поглощающих лазерное излучение. В рамках электрон-дырочных модельных представлений развитие реакции разложения начинается с реакций цепного размножения радикальных пар. Обе модели позволяют оценить пороги инициирования при лазерном воздействии. Однако, для построения верной, с физической стороны, модели, недостаточно анализа информации только по порогам инициирования. Важную информацию несут экспериментальные данные по индукционным периодам и временам разложения в зоне воздействия в зависимости от различных параметров лазерного излучения. За счет выяснения этих зависимостей становится возможным отсекание неверных теоретических представлений об инициировании ВВ. Так, если развитие взрывных процессов при воздействии лазерным излучением происходит в результате электрон-дырочного размножения, то пороги инициирования и временные задержки инициирования должны определенным образом зависеть от длины волны облучения т. к. она на прямую определяет энергию квантов излучения. С этих позиций, детальное изучение разлета продуктов реакции и скоростей распространения реакции взрывного разложения по нитевидным образцам прессованных порошков и кристаллов азидов тяжелых металлов, в особенности на начальных участках развития реакции , также проливает свет на процессы зарождения и протекания реакции взрывного разложения в АТМ.
Целью работы является исследование механизмов лазерного инициирования взрывного разложения азидов серебра и свинца.
Для достижения цели в работе решаются следующие задачи:
1. Исследовать влияние длины волны инициирующего лазерного импульса на пороги и индукционные задержки;
2. Изучить влияние длины волны лазерного излучения на процесс взрывного разложения и скорость распространения фронта реакции разложения;
3. Определить скорость разлета продуктов в вакууме и на воздухе.
Научная новизна. Впервые показано, что энергетический порог инициирования азидов тяжелых металлов лазерным излучением с энергией квантов до 0,1 эВ и до 5 эВ в оптимальных условиях, близки к порогам инициирования при воздействии излучением с энергией квантов 1 эВ. При этом как пороги, так и времена задержки взрыва описываются в рамках тепловой модели. Показано, что процессы распространения взрывной волны как в нитевидных кристаллах (НК), так и в прессованных порошках (ИИ) АТМ не зависят от способа инициирования.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Основные временные характеристики взрывного разложения не зависят от способа возбуждения взрывного разложения, и хорошо описывается с позиций тепловой очаговой теории зажигания.
2. Свечение, возникающее по окончании индукционного периода, соответствует моменту разрушения и разлета вещества и является свечением продуктов разложения.
3. Инициирование АТМ при облучении в области собственного поглощения и области прозрачности матрицы происходит в результате локализации энергии лазерного импульса с образованием высокотемпературных тепловых микроочагов. При этом очаги образуются:
- в приповерхностном слое ВВ при воздействии в УФ-области спектра (266 нм);
- в окрестности поглощающих частиц с характерным размером ~ 10-5 см (область прозрачности 1,64 мкм);
- в окрестности поглощающих частиц с характерным размером 10-4 см (область прозрачности, 10,6 мкм).
Достоверность полученных результатов следует из:
• корректности ставившихся задач;
• использования апробированных методик проведения экспериментов по лазерному инициированию и приготовлению образцов [79];
• анализа экспериментальных данных в рамках классических представлений о тепловом взрыве;
• результатов сопоставления авторских данных и новейших данных, полученных другими авторами в рамках альтернативных представлений об исследуемых процессах.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что экспериментально установлены новые пределы применимости тепловой микроочаговой модели. Результаты работы позволяют оценивать времена индукционного периода для азидов свинца и серебра при инициировании лазерным излучением в инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) областях спектра. Что важно при проектировании исполнительных устройств с использованием детонаторов на базе АТМ.
Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты работы, выполненные лично автором, а также совместно с сотрудниками лаборатории Лазерной техники и лазерных технологий, кафедры Лазерной и световой техники ТПУ. Обсуждение методов решения поставленных задач проводилось с научным руководителем и соавторами, указанными в опубликованных работах
Апробация работы. Результаты исследований, обобщенных в настоящей работе, докладывались на трех конференциях:
• 3rd International Congress on Radiation Physics and Chemistry of Condensed Matter, High Current Electronics and Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, г. Томск, Россия, 17 - 21 сентября 2012 г.;
• Забабахинские научные чтения, г. Снежинск, Челябинская область, Россия, 02 - 06 июня 2014 г.;
• International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects, г. Томск, Россия, 21 - 26 сентября 2014г.
Публикации по теме работы. Всего результаты исследований изложены в 11 публикациях, из них 8 - журналы из списка ВАК («Известия вузов», «Journal of Physics» и др.)
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 110 наименований. Работа изложена на 117 страницах, содержит 2 таблицы и 47 рисунков и 1 приложения.
Во введении обоснована актуальность работы, поставлена цель и задачи работы, описана научная новизна, сформулированы защищаемые положения, описан личный вклад автора.
В первой главе проведен литературный обзор экспериментальных, а также теоретических работ, рассматривающих лазерное инициирование взрывчатых веществ. Приведены три основные модели лазерного инициирования: микроочаговая, цепная и деформационная [10, 1, 38]. Основное внимание уделяется оценкам с позиций микроочаговой модели.
Во второй главе рассмотрены базовые методические подходы, используемые при проведении экспериментов, а также анализе полученных данных.
В третьей главе описывается влияние длины волны излучения лазера на энергетические пороги и времена задержек свечения. Ставится задача по установлению зависимостей этих параметров от природы инициирующего излучения, которая в разных моделях оказывает разную роль. Воздействие проводилось CO2 излучением: 10,6 мкм - средний ИК диапазон, энергия квантов составляет 0,1 эВ и переход электронов в валентную зону затруднен, а также 4 гармоникой неодимового лазера: 266 нм - УФ диапазон, энергия квантов чуть менее 5 эВ, поэтому воздействие таким излучением моментально приводит к образованию электрон-дырочных пар.
В четвертой главе описаны результаты измерений скорости распространения реакции разложения в нитевидных образцах АТМ. Измеряется скорость распространения фронта в нитевидных кристаллах при различных способах возбуждения очага разложения, обеспечивающих максимальную (в УФ области воздействий) и минимальную (в ИК области и передачей детонации) концентрацию электрон-дырочных пар.
Сравниваются основные характеристики процесса возникновения и развития волны разложения в нитевидных кристаллах, обладающих, относительно высокой скоростью диффузии и нитевидных прессованных порошках, где диффузия дырок затруднена.
Пятая глава посвящена исследованию разлета продуктов взрывного разложения на воздухе и в условиях вакуума. С этой целью над облучаемой поверхностью ВВ устанавливались три прозрачные преграды на различных от неё расстояниях. Все полученные результаты находят объяснение в рамках тепловой модели инициирования.
В заключении результаты исследований обобщены в виде выводов.
Азидами называются соединения, которые имеют в своем составе группу N3. Азиды тяжелых металлов (АТМ) представляют собой инициирующие взрывчатые вещества (ВВ) [88]. Наибольшее применение из АТМ в системах инициирования нашел азид свинца (PbN6). Высокая эффективность инициирования, высокая плотность, низкая стоимость, хорошая стабильность, способность выдерживать высокие давления, и многолетний опыт использования этого ВВ, являются основными причинами его широкого применения до сих пор. Азид серебра (AgN3) по некоторым параметрам является более перспективным, чем азид свинца инициирующим ВВ, однако большая стоимость производства и переоборудования промышленности, ограничивает его использование. При этом АТМ чувствительны не только к механическим и электрическим воздействиям, но и обладают весьма низкими порогами инициирования в оптической области излучений. Особенно низкие пороги инициирования наблюдаются в ближней инфракрасной (ИК) области, в которой кристаллы азидов свинца и серебра прозрачны [34]. Низкие пороги инициирования в рамках разных модельных представлений трактуются по-разному и единого мнения в современной научной среде по данному вопросу не имеется. Данное обстоятельство стимулирует изучение механизма лазерного инициирования АТМ уже несколько десятилетий.
Несмотря на огромное количество публикаций по тематике лазерного инициирования ВВ, в том числе, появившихся за последние 10 лет [48, 58, 67, 50], вопрос о том, какая модель инициирования физически верно описывает наблюдаемые явления в результате лазерного воздействия, остается открытым. Так в рамках микроочаговой тепловой модели инициирование происходит за счет локального разогрева микровключений, поглощающих лазерное излучение. В рамках электрон-дырочных модельных представлений развитие реакции разложения начинается с реакций цепного размножения радикальных пар. Обе модели позволяют оценить пороги инициирования при лазерном воздействии. Однако, для построения верной, с физической стороны, модели, недостаточно анализа информации только по порогам инициирования. Важную информацию несут экспериментальные данные по индукционным периодам и временам разложения в зоне воздействия в зависимости от различных параметров лазерного излучения. За счет выяснения этих зависимостей становится возможным отсекание неверных теоретических представлений об инициировании ВВ. Так, если развитие взрывных процессов при воздействии лазерным излучением происходит в результате электрон-дырочного размножения, то пороги инициирования и временные задержки инициирования должны определенным образом зависеть от длины волны облучения т. к. она на прямую определяет энергию квантов излучения. С этих позиций, детальное изучение разлета продуктов реакции и скоростей распространения реакции взрывного разложения по нитевидным образцам прессованных порошков и кристаллов азидов тяжелых металлов, в особенности на начальных участках развития реакции , также проливает свет на процессы зарождения и протекания реакции взрывного разложения в АТМ.
Целью работы является исследование механизмов лазерного инициирования взрывного разложения азидов серебра и свинца.
Для достижения цели в работе решаются следующие задачи:
1. Исследовать влияние длины волны инициирующего лазерного импульса на пороги и индукционные задержки;
2. Изучить влияние длины волны лазерного излучения на процесс взрывного разложения и скорость распространения фронта реакции разложения;
3. Определить скорость разлета продуктов в вакууме и на воздухе.
Научная новизна. Впервые показано, что энергетический порог инициирования азидов тяжелых металлов лазерным излучением с энергией квантов до 0,1 эВ и до 5 эВ в оптимальных условиях, близки к порогам инициирования при воздействии излучением с энергией квантов 1 эВ. При этом как пороги, так и времена задержки взрыва описываются в рамках тепловой модели. Показано, что процессы распространения взрывной волны как в нитевидных кристаллах (НК), так и в прессованных порошках (ИИ) АТМ не зависят от способа инициирования.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Основные временные характеристики взрывного разложения не зависят от способа возбуждения взрывного разложения, и хорошо описывается с позиций тепловой очаговой теории зажигания.
2. Свечение, возникающее по окончании индукционного периода, соответствует моменту разрушения и разлета вещества и является свечением продуктов разложения.
3. Инициирование АТМ при облучении в области собственного поглощения и области прозрачности матрицы происходит в результате локализации энергии лазерного импульса с образованием высокотемпературных тепловых микроочагов. При этом очаги образуются:
- в приповерхностном слое ВВ при воздействии в УФ-области спектра (266 нм);
- в окрестности поглощающих частиц с характерным размером ~ 10-5 см (область прозрачности 1,64 мкм);
- в окрестности поглощающих частиц с характерным размером 10-4 см (область прозрачности, 10,6 мкм).
Достоверность полученных результатов следует из:
• корректности ставившихся задач;
• использования апробированных методик проведения экспериментов по лазерному инициированию и приготовлению образцов [79];
• анализа экспериментальных данных в рамках классических представлений о тепловом взрыве;
• результатов сопоставления авторских данных и новейших данных, полученных другими авторами в рамках альтернативных представлений об исследуемых процессах.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что экспериментально установлены новые пределы применимости тепловой микроочаговой модели. Результаты работы позволяют оценивать времена индукционного периода для азидов свинца и серебра при инициировании лазерным излучением в инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) областях спектра. Что важно при проектировании исполнительных устройств с использованием детонаторов на базе АТМ.
Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты работы, выполненные лично автором, а также совместно с сотрудниками лаборатории Лазерной техники и лазерных технологий, кафедры Лазерной и световой техники ТПУ. Обсуждение методов решения поставленных задач проводилось с научным руководителем и соавторами, указанными в опубликованных работах
Апробация работы. Результаты исследований, обобщенных в настоящей работе, докладывались на трех конференциях:
• 3rd International Congress on Radiation Physics and Chemistry of Condensed Matter, High Current Electronics and Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, г. Томск, Россия, 17 - 21 сентября 2012 г.;
• Забабахинские научные чтения, г. Снежинск, Челябинская область, Россия, 02 - 06 июня 2014 г.;
• International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects, г. Томск, Россия, 21 - 26 сентября 2014г.
Публикации по теме работы. Всего результаты исследований изложены в 11 публикациях, из них 8 - журналы из списка ВАК («Известия вузов», «Journal of Physics» и др.)
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 110 наименований. Работа изложена на 117 страницах, содержит 2 таблицы и 47 рисунков и 1 приложения.
Во введении обоснована актуальность работы, поставлена цель и задачи работы, описана научная новизна, сформулированы защищаемые положения, описан личный вклад автора.
В первой главе проведен литературный обзор экспериментальных, а также теоретических работ, рассматривающих лазерное инициирование взрывчатых веществ. Приведены три основные модели лазерного инициирования: микроочаговая, цепная и деформационная [10, 1, 38]. Основное внимание уделяется оценкам с позиций микроочаговой модели.
Во второй главе рассмотрены базовые методические подходы, используемые при проведении экспериментов, а также анализе полученных данных.
В третьей главе описывается влияние длины волны излучения лазера на энергетические пороги и времена задержек свечения. Ставится задача по установлению зависимостей этих параметров от природы инициирующего излучения, которая в разных моделях оказывает разную роль. Воздействие проводилось CO2 излучением: 10,6 мкм - средний ИК диапазон, энергия квантов составляет 0,1 эВ и переход электронов в валентную зону затруднен, а также 4 гармоникой неодимового лазера: 266 нм - УФ диапазон, энергия квантов чуть менее 5 эВ, поэтому воздействие таким излучением моментально приводит к образованию электрон-дырочных пар.
В четвертой главе описаны результаты измерений скорости распространения реакции разложения в нитевидных образцах АТМ. Измеряется скорость распространения фронта в нитевидных кристаллах при различных способах возбуждения очага разложения, обеспечивающих максимальную (в УФ области воздействий) и минимальную (в ИК области и передачей детонации) концентрацию электрон-дырочных пар.
Сравниваются основные характеристики процесса возникновения и развития волны разложения в нитевидных кристаллах, обладающих, относительно высокой скоростью диффузии и нитевидных прессованных порошках, где диффузия дырок затруднена.
Пятая глава посвящена исследованию разлета продуктов взрывного разложения на воздухе и в условиях вакуума. С этой целью над облучаемой поверхностью ВВ устанавливались три прозрачные преграды на различных от неё расстояниях. Все полученные результаты находят объяснение в рамках тепловой модели инициирования.
В заключении результаты исследований обобщены в виде выводов.
К основным результатам и выводам работы относится следующее:
1. Поставлены задачи, разработаны методики и аппаратура для проведения экспериментальных исследований динамических характеристик взрывного разложения АТМ.
2. Экспериментально определены энергетические пороги инициирования кристаллов и порошков АТМ на длинах волн 266 нм, 1064 нм и 10 600 нм, в одних и тех же условиях эксперимента. Показано, что вне зависимости от энергии кванта (от 4,66 эВ до 0,17 эВ) инициирование является низкопороговым и оно возможно только в результате локализации энергии ЛИ с образованием высокотемпературных микроочагов в объеме образцов.
3. Сделаны оценки средней температуры очагов при пороговых уровнях воздействия. Показано, что во всем исследуемом спектральном диапазоне воздействий температура очагов примерно одинакова, т. е. процесс взрывного разложения происходит примерно в одинаковых условиях. Используя параметр Фрак-Каменецкого проведена оценка реакционной способности тепловых микроочагов. Результат оценки положительный.
4. Получены данные по длительности индукционного периода при пороговых уровнях лазерного воздействия и уровнях, превышающих пороговые. Результаты исследования подтверждают вывод п. 3.
5. Измерены скорости распространения фронта волны взрывного разложения в нитевидных кристаллах и нитевидных прессованных порошках АТМ. При возбуждении на длинах волн 266, 1064 и 10 600 нм, а также при возбуждении передачей детонации через воздушную прослойку. Показано, что при всех способах возбуждения поведение АТМ одинаково, а именно:
• В нитевидных кристаллах формируется нестационарный режим распространения детонации с малой скоростью (около 1,5 км/с) с разбросом значений от точки к точке по длине кристалла до 100%;
• В нитевидных прессованных порошках формируется стационарный режим распространения детонации со скоростью 4,5 км/с и разбросом не более 10%.
Показано, что наблюдаемые различия не имеют объяснения с позиций цепной электрон-дырочной модели, но достаточно просто объясняются с позиций тепловой модели.
6. Впервые обнаружено существование преддетонационного участка при инициировании АТМ. Этот важный результат дал положительный ответ на поставленный перед исследователями еще в 50-е годы вопрос о существовании такого участка, и на который до сих пор не было ответа.
7. Измерены скорости разлета продуктов взрывного разложения кристаллов и порошков АТМ в различные моменты времени в вакууме и атмосфере воздуха. Анализ результатов указывает на тепловой характер вспышки свечения взрывного разложения и дискриминирует наличие обсуждаемых в литературе в течение последних 20 лет «предвзрывных явлений».
8. В целом все полученные результаты описываются в рамках тепловой микроочаговой модели импульсного лазерного инициирования АТМ и соответствуют классическим преставлениям общей теории детонации и детонации ВВ. Получены новые данные для обоснования и совершенствования существующих модельных представлений о тепловой микроочаговой природе лазерного инициирования.
9. Полученные результаты позволяют прогнозировать поведение АТМ (пороги инициирования и индукционные периоды) в более широких диапазонах лазерного воздействия.
В заключение, хочу выразить благодарность сотрудникам кафедры ЛИСТ. Благодарю своего научного руководителя Яковлева Алексея Николаевича, за оказанную поддержку. Неоценимую помощь оказал Ципилев Владимир Папилович, помогая в постановке задач, проведении экспериментов и написании диссертации. Спасибо Скрипину А.С., Овчинникову В.А., Ахметшину Р.Г., а также Морозовой Елене Юрьевне.
1. Поставлены задачи, разработаны методики и аппаратура для проведения экспериментальных исследований динамических характеристик взрывного разложения АТМ.
2. Экспериментально определены энергетические пороги инициирования кристаллов и порошков АТМ на длинах волн 266 нм, 1064 нм и 10 600 нм, в одних и тех же условиях эксперимента. Показано, что вне зависимости от энергии кванта (от 4,66 эВ до 0,17 эВ) инициирование является низкопороговым и оно возможно только в результате локализации энергии ЛИ с образованием высокотемпературных микроочагов в объеме образцов.
3. Сделаны оценки средней температуры очагов при пороговых уровнях воздействия. Показано, что во всем исследуемом спектральном диапазоне воздействий температура очагов примерно одинакова, т. е. процесс взрывного разложения происходит примерно в одинаковых условиях. Используя параметр Фрак-Каменецкого проведена оценка реакционной способности тепловых микроочагов. Результат оценки положительный.
4. Получены данные по длительности индукционного периода при пороговых уровнях лазерного воздействия и уровнях, превышающих пороговые. Результаты исследования подтверждают вывод п. 3.
5. Измерены скорости распространения фронта волны взрывного разложения в нитевидных кристаллах и нитевидных прессованных порошках АТМ. При возбуждении на длинах волн 266, 1064 и 10 600 нм, а также при возбуждении передачей детонации через воздушную прослойку. Показано, что при всех способах возбуждения поведение АТМ одинаково, а именно:
• В нитевидных кристаллах формируется нестационарный режим распространения детонации с малой скоростью (около 1,5 км/с) с разбросом значений от точки к точке по длине кристалла до 100%;
• В нитевидных прессованных порошках формируется стационарный режим распространения детонации со скоростью 4,5 км/с и разбросом не более 10%.
Показано, что наблюдаемые различия не имеют объяснения с позиций цепной электрон-дырочной модели, но достаточно просто объясняются с позиций тепловой модели.
6. Впервые обнаружено существование преддетонационного участка при инициировании АТМ. Этот важный результат дал положительный ответ на поставленный перед исследователями еще в 50-е годы вопрос о существовании такого участка, и на который до сих пор не было ответа.
7. Измерены скорости разлета продуктов взрывного разложения кристаллов и порошков АТМ в различные моменты времени в вакууме и атмосфере воздуха. Анализ результатов указывает на тепловой характер вспышки свечения взрывного разложения и дискриминирует наличие обсуждаемых в литературе в течение последних 20 лет «предвзрывных явлений».
8. В целом все полученные результаты описываются в рамках тепловой микроочаговой модели импульсного лазерного инициирования АТМ и соответствуют классическим преставлениям общей теории детонации и детонации ВВ. Получены новые данные для обоснования и совершенствования существующих модельных представлений о тепловой микроочаговой природе лазерного инициирования.
9. Полученные результаты позволяют прогнозировать поведение АТМ (пороги инициирования и индукционные периоды) в более широких диапазонах лазерного воздействия.
В заключение, хочу выразить благодарность сотрудникам кафедры ЛИСТ. Благодарю своего научного руководителя Яковлева Алексея Николаевича, за оказанную поддержку. Неоценимую помощь оказал Ципилев Владимир Папилович, помогая в постановке задач, проведении экспериментов и написании диссертации. Спасибо Скрипину А.С., Овчинникову В.А., Ахметшину Р.Г., а также Морозовой Елене Юрьевне.