Experimentálny výskum detekcie vysokointenzívnych laserových zariadení pomocou pumpy predstavuje kľúčový pokrok!

Je dobre známe, že reakčná kinetika materiálov obsahujúcich energiu je kľúčovým faktorom pri určovaní vlastností a bezpečnosti výbuchu, ale zložitosť reakčného procesu a nedostatok experimentálnych prostriedkov zostávajú kľúčovou výzvou pre experimentálny výskum a jemné modelovanie. Aby bolo možné presne predpovedať detonačné a bezpečnostné vlastnosti materiálov obsahujúcich energiu, je nevyhnutné objasniť ich reakčné mechanizmy a kinetické procesy.
Na druhej strane experimenty čerpadlo-sonda na veľkých laserových zariadeniach poskytujú rôzne kombinácie flexibilného zaťaženia a sondy na štúdium reakčnej kinetiky a kinetických procesov trhavín vo veľkom priestorovom a časovom meradle.
V nedávnom prehľade uverejnenom v Energetic Materials Frontiers skupina výskumníkov z Číny načrtla výskum, pokročilé experimentálne metódy pumpy a sondy a pokroky vo veľkých laserových zariadeniach.
Medzi zisteniami tím vedcov prezentuje predbežné výsledky o hyperpoháňaných výbuchoch, dynamickom zobrazovaní letákov, röntgenovej difrakcii dynamických výbušnín a dynamike excitovaného stavu. Okrem toho načrtávajú metódy na štúdium vnútornej deformácie, fázových prechodov a ultrarýchlej dynamiky pri dynamickom zaťažení pri vysokom priestorovom a časovom rozlíšení, ktoré majú potenciál odhaliť zložitosť dynamiky výbušných reakcií.
"Tieto experimenty predstavujú veľkú výzvu, pretože vývoj novej generácie in situ diagnostiky až do milimetrových dĺžok je kľúčový." Gen-bai Chu, prvý autor článku, povedal.
"Konečným cieľom experimentov s pumpou a sondou, ktoré kombinujú optické a röntgenové (alebo iné časticové) sondy, je dosiahnuť femtosekundové zobrazenie chemických reakcií na materiálových povrchoch a rozhraniach alebo pochovaných v komprimovaných vzorkách s priestorovým rozlíšením v atómovom meradle."
Autori identifikovali štyri kľúčové kroky:
Po prvé, výbušniny s mikrónovou veľkosťou poháňajú laditeľný tlakový rozsah od nízkotlakového zapálenia až po laserom nabité hyperpoháňané výbuchy.
Po druhé, prechodné röntgenové zobrazovanie s vysokým rozlíšením umožňuje štúdium mikroštrukturálneho vývoja vysokoenergetických výbušnín pri dynamickom zaťažení, čo je dôležité pre optimalizáciu výkonu výbušných fólií a pre návrh nových spoľahlivých iniciačných zariadení.
Po tretie, kryštálová štruktúra, fázová frakcia, veľkosť častíc a produkty chemickej reakcie výbušnín pri dynamickom zaťažení sú dôležitými faktormi pre pochopenie detonačného mechanizmu výbušnín.
Nakoniec ultrarýchla laserová spektroskopia umožňuje štúdium štruktúrnych, geometrických a chemických zmien pri elektronickom alebo vibračnom budení.
Chu uzatvára: „Pri pohľade do budúcnosti možno experimenty s pumpou a sondou použiť na štúdium zložitých reakcií zahŕňajúcich chemické reakcie a účinky spájania rázových vĺn, aby sa získal prehľad o lámaní/tvorbe väzby, miestnych energetických populáciách a ich redistribúcii, štrukturálnych a stechiometrických zmenách, separácii fáz, a dynamika pri dynamickom zaťažení. ''