Suure intensiivsusega laserseadmete pumba tuvastamise eksperimentaalsed uuringud on olulisel kohal!

On hästi teada, et energiat sisaldavate materjalide reaktsioonikineetika on võtmetegur plahvatuse omaduste ja ohutuse määramisel, kuid reaktsiooniprotsessi keerukus ja eksperimentaalsete vahendite puudumine jäävad eksperimentaalsete uuringute ja peenmodelleerimise peamiseks väljakutseks. Energiat sisaldavate materjalide detonatsiooni- ja ohutusomaduste täpseks ennustamiseks on ülioluline selgitada nende reaktsioonimehhanisme ja kineetilisi protsesse.
Seevastu suurte laserseadmete pumba-sondide katsed pakuvad mitmesuguseid paindlikke koormuse ja sondi kombinatsioone, et uurida brisantlõhkeainete reaktsioonikineetikat ja kineetilisi protsesse suures ruumilises ja ajaskaalas.
Hiljutises ajakirjas Energetic Materials Frontiers avaldatud ülevaates kirjeldas Hiina teadlaste rühm uuringuid, täiustatud pumbasondidega katsemeetodeid ja suurte laserseadmete edusamme.
Leidude hulgas esitab teadlaste meeskond esialgseid tulemusi hüperajamiga plahvatuste, dünaamiliste lendlehtede pildistamise, dünaamiliste lõhkeainete röntgendifraktsiooni ja ergastatud oleku dünaamika kohta. Lisaks kirjeldavad nad meetodeid sisemise deformatsiooni, faasisiirde ja ülikiire dünaamika uurimiseks dünaamilise koormuse korral kõrge ruumilise ja ajalise eraldusvõimega, mis võivad paljastada plahvatusohtliku reaktsiooni dünaamika keerukuse.
"Need katsed kujutavad endast suurt väljakutset, kuna uue põlvkonna kuni millimeetri pikkuste in situ diagnostika väljatöötamine on ülioluline." Ütles artikli esimene autor Gen-bai Chu.
"Optilisi ja röntgenikiirte (või muude osakeste) sonde ühendavate pumbasondidega katsete lõppeesmärk on saavutada keemiliste reaktsioonide femtosekundiline kujutis materjali pindadel ja liidestel või maetud aatomiskaala ruumilise eraldusvõimega kokkusurutud proovidesse."
Autorid tuvastasid neli peamist sammu:
Esiteks juhivad mikronisuurused lõhkeained häälestatavat rõhuvahemikku madalrõhusüütest kuni laseriga laetud hüperajamiga plahvatusteni.
Teiseks võimaldab kõrge eraldusvõimega transientne röntgenpildistamine uurida suure energiaga lõhkeainete mikrostruktuurilist arengut dünaamilise koormuse all, mis on oluline lõhkematerjali fooliumide toimivuse optimeerimiseks ja uute usaldusväärsete initsieerimisseadmete kavandamiseks.
Kolmandaks on lõhkeainete detonatsioonimehhanismi mõistmisel olulised tegurid dünaamilise koormuse all olevate lõhkeainete kristallstruktuur, faasifraktsioon, osakeste suurus ja keemilised reaktsioonisaadused.
Lõpuks võimaldab ülikiire laserspektroskoopia uurida struktuurseid, geomeetrilisi ja keemilisi muutusi elektroonilise või vibratsioonilise ergastusega.
Chu järeldab: "Tulevikku vaadates saab pumbasondidega katseid kasutada keerukate reaktsioonide uurimiseks, mis hõlmavad keemilisi reaktsioone ja lööklaine sidumise efekte, et saada ülevaade sidemete katkemisest/tekkest, kohalikest energiapopulatsioonidest ja nende ümberjaotumisest, struktuurilistest ja stöhhiomeetrilistest muutustest, faaside eraldumisest, ja dünaamika dünaamilise koormuse korral. ''