Изучить влияние плотности энергии электронного пучка на формирование электрических разрядов

Введение 9
1 Обзор литературы 12
1.1 Механизмы инициирования ТЭНа лазерными и электронными
пучками 12
1.1.1 Механизмы инициирования ТЭНа сильноточным электронным
пучком 12
1.1.1.1 Цепная модель инициирования ТЭНа 13
1.1.1.2 Электроразрядная модель инициирования ТЭНа 16
1.1.2 Механизмы инициирования ТЭНа лазерным пучком 19
1.2 Постановка задачи исследования 24
2 Методика эксперимента и экспериментальные результаты 27
2.1 Образцы для исследования 27
2.2 Методика эксперимента 27
2.2.1 Лазерный стенд для исследования «горячих точек» в энергетических материалах 27
2.2.2 Блок-схема экспериментальной установки с возбуждением
образцов электронным пучком 29
2.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение 31
2.3.1 Пространственное распределение и свечение «горячих точек»
в образцах ТЭНа и MgO при лазерном воздействии 31
2.3.1.1 Закономерности образования «горячих точек» в
«чистом» ТЭНе 31
2.3.1.2 Пространственное распределение, кинетика свечения
и отжиг «горячих точек» в пассивном образце МgO 34
2.3.1.3 Влияние многоимпульсного облучения на порог
оптического пробоя «чистого» ТЭНа 41
2.3.1.4 Пространственное распределение и свечение «горячих
точек» в ТЭНе с примесью микрочастиц углерода и наночастиц алюминия 43
2.3.2 Влияние плотности энергии электронного пучка на образование
«горячих точек» в монокристаллах ТЭНа 46
Заключение 49

Купить

Актуальность.
Мощные электронные и лазерные пучки наносекундной длительности широко используются для инициирования взрывного разложения энергетических материалов. Перспективность использования для этих целей мощных направленных концентрированных потоков энергии, к которым относятся лазерные и электронные пучки наносекундной длительности, не вызывает сомнений. Ни один из традиционных способов (удар, нагрев) не позволяет в столь широком диапазоне изменять условия инициирования БВВ (энергию и длительность энергетического импульса, размеры зоны энерговыделения, концентрацию электронно-дырочных пар, температуру) и при этом получать информацию о развитии процесса химического разложения во времени и в пространстве. В зависимости от вида инициирующего импульса (лазер или электронный пучок) его параметров и условий в которых находится исследуемый образец, процесс химического разложения ВВ может затухнуть, завершиться горением или детонацией.
Механизм лазерного инициирования бризантных взрывчатых веществ (БВВ) в настоящее время не имеет однозначной интерпретации. В настоящее время общепризнанна тепловая модель зарождения горячих точек, согласно которой воздействие внешнего энергетического импульса (механического, лазерного, электронно-пучкового и др.) приводит к локализации энергии, разогреву ВВ до температуры вспышки и инициированию быстрой химической реакции.
Вопрос о механизме образования горячих точек при лазерном воздействии также остается открытым. В качестве одного из механизмов инициирования «чистого» (без специально введенных примесей) ТЭНа предложен оптический пробой. В рамках этого механизма при достижении критической напряженности электрического поля электромагнитной волны происходит оптический пробой ВВ, формирование плазмы и поглощение лазерного излучения. При этом энергетический порог инициирования оптического пробоя ТЭНа со-
л
ставляет 6-10 Дж/см . В связи с этим представляет интерес экспериментально проверить возможность реализации низкопорогового оптического пробоя ТЭНа при воздействии первой гармоникой Nd - лазера (X = 1064 нм, т = 16 нс).
Механизм образования горячих точек в монокристаллах ТЭНа при воздействии сильноточным электронным пучком (СЭП) известен. Роль горячих точек выполняют каналы электрического пробоя (КЭП), которые формируются в сильном электрическом поле инжектированного в образец отрицательного объемного заряда электронного пучка. Однако отсутствуют данные о влиянии плотности энергии СЭП на формирование электрических разрядов в ТЭНе. В связи с этим в работе поставлены следующие цели и задачи.
Цель работы.
• установить механизм образования «горячих точек» в прессованных образцах «чистого» ТЭНа при возбуждении первой гармоникой неодимового лазера;
• изучить влияние плотности энергии электронного пучка на формирование электрических разрядов, развивающихся в зоне торможения высокоэнергетических электронов.
Задачи исследований.
• Исследование пространственного распределения свечения в образцах ТЭНа при лазерном и электронно-пучковом воздействии;
• Измерение кинетики свечения, сопровождающего воздействие лазерного излучения на образцы ТЭНа;
• Определение порога образования горячих точек в прессованных образцах «чистого» (без специально введенных примесей) ТЭНа при лазерном воздействии;
• Изучение влияния плотности энергии электронного пучка на формирование электрических разрядов в монокристаллах ТЭНа.
Научная новизна.
• Установлено, что основным механизмом образования горячих точек в «чистых» образцах прессованного ТЭНа при лазерном воздействии, является низкопороговый оптический пробой на поглощающих неоднородностях.
• Обнаружен эффект выжигания поглощающих неоднородностей в процессе многоимпульсного возбуждения лазерным излучением.
Практическая значимость.
Экспериментальные результаты, полученные в работе, могут быть полезны для разработки метода контроля оптической прочности конструкционных элементов мощных лазеров.
Защищаемые положения.
Образование горячих точек в прессованных образцах «чистого» ТЭНа при воздействии первой гармоникой неодимового лазера, происходит вследствие развития низкопорогового оптического пробоя на поглощающих неоднородностях. Роль таких неоднородностей могут выполнять микрочастицы углерода.
Купить