Eksperimentel forskning i pumpedetektering af højintensive laserenheder Indledere i nøglefremskridt!

Det er velkendt, at reaktionskinetikken af ​​energiholdige materialer er en nøglefaktor i bestemmelsen af ​​sprængningsegenskaberne og sikkerheden, men kompleksiteten af ​​reaktionsprocessen og manglen på eksperimentelle midler er fortsat en nøgleudfordring for eksperimentel forskning og fin modellering. For præcist at kunne forudsige detonations- og sikkerhedsegenskaberne for energiholdige materialer er det afgørende at klarlægge deres reaktionsmekanismer og kinetiske processer.
Pumpe-probe-eksperimenter på store laserenheder giver på den anden side en række fleksible belastnings- og sondekombinationer til at studere reaktionskinetikken og kinetiske processer af højeksplosiver i en stor rumlig og tidsmæssig skala.
I en nylig anmeldelse offentliggjort i Energetic Materials Frontiers skitserede en gruppe forskere fra Kina forskningen, avancerede pumpe-probe eksperimentelle metoder og fremskridt inden for store laserenheder.
Blandt resultaterne præsenterer holdet af forskere foreløbige resultater om hyperdrevne eksplosioner, dynamisk flyer-billeddannelse, dynamisk røntgendiffraktion af sprængstoffer og ophidset tilstandsdynamik. Derudover skitserer de metoder til at studere intern deformation, faseovergange og ultrahurtig dynamik under dynamisk belastning ved høj rumlig og tidsmæssig opløsning, der har potentialet til at afsløre kompleksiteten af ​​eksplosiv reaktionsdynamik.
"Disse eksperimenter repræsenterer en stor udfordring, da udviklingen af ​​en ny generation af in situ diagnostik ned til millimeterlængder er afgørende." Gen-bai Chu, første forfatter af papiret, sagde.
"Det ultimative mål med pumpe-probe-eksperimenter, der kombinerer optiske og røntgen- (eller andre partikel) prober er at opnå femtosekund-billeddannelse af kemiske reaktioner ved materialeoverflader og grænseflader eller begravet i komprimerede prøver med rumlig opløsning i atomskala."
Forfatterne identificerede fire nøgletrin:
For det første driver sprængstoffer i mikronstørrelse et justerbart trykområde fra lavtryks tænding til laserladede hyperdrevne eksplosioner.
For det andet muliggør transient røntgenafbildning i høj opløsning studiet af den mikrostrukturelle udvikling af højenergisprængstoffer under dynamisk belastning, hvilket er vigtigt for optimering af ydeevnen af ​​eksplosive folier og for design af nye, pålidelige initieringsanordninger.
For det tredje er krystalstrukturen, fasefraktionen, partikelstørrelsen og kemiske reaktionsprodukter af sprængstoffer under dynamisk belastning vigtige faktorer for at forstå sprængstoffernes detonationsmekanisme.
Endelig giver ultrahurtig laserspektroskopi mulighed for at studere strukturelle, geometriske og kemiske ændringer under elektronisk eller vibrationel excitation.
Chu konkluderer, ''Når vi ser fremad, kan pumpe-probe-eksperimenter bruges til at studere komplekse reaktioner, der involverer kemiske reaktioner og stødbølgekoblingseffekter for at få indsigt i bindingsbrud/dannelse, lokale energipopulationer og deres omfordeling, strukturelle og støkiometriske ændringer, faseadskillelse, og dynamik under dynamisk belastning. ''