Експериментално изследване на помпено откриване на високоинтензивни лазерни устройства води до ключов напредък!

Добре известно е, че кинетиката на реакцията на енергосъдържащите материали е ключов фактор при определяне на свойствата и безопасността на взрива, но сложността на реакционния процес и липсата на експериментални средства остават ключово предизвикателство за експериментални изследвания и фино моделиране. За да се предскажат точно детонационните и безопасни свойства на енергосъдържащите материали, е от решаващо значение да се изяснят техните реакционни механизми и кинетични процеси.
Експериментите с помпа-сонда върху големи лазерни устройства, от друга страна, осигуряват разнообразие от гъвкави комбинации от натоварване и сонда за изследване на кинетиката на реакцията и кинетичните процеси на силни експлозиви в голям пространствен и времеви мащаб.
В неотдавнашен преглед, публикуван в Energetic Materials Frontiers, група изследователи от Китай очертаха изследванията, усъвършенстваните експериментални методи с помпа-сонда и напредъка в големите лазерни устройства.
Сред констатациите екипът от учени представя предварителни резултати за хиперзадвижвани експлозии, динамично изобразяване на флаери, динамична рентгенова дифракция на експлозиви и динамика на възбудено състояние. В допълнение, те очертават методи за изследване на вътрешна деформация, фазови преходи и свръхбърза динамика при динамично натоварване при висока пространствена и времева разделителна способност, които имат потенциала да разкрият сложността на динамиката на експлозивната реакция.
"Тези експерименти представляват голямо предизвикателство, тъй като разработването на ново поколение in situ диагностика до милиметрови дължини е от решаващо значение." Gen-bai Chu, първият автор на статията, каза.
„Крайната цел на експериментите с помпа-сонда, комбиниращи оптични и рентгенови (или други частици) сонди, е да се постигне фемтосекундно изображение на химични реакции на материални повърхности и интерфейси или заровени в компресирани проби с пространствена разделителна способност в атомен мащаб.“
Авторите идентифицират четири ключови стъпки:
Първо, експлозивите с микронни размери управляват регулируем диапазон на налягане от запалване при ниско налягане до лазерно заредени хиперзадвижвани експлозии.
Второ, преходното рентгеново изображение с висока разделителна способност позволява изследване на микроструктурната еволюция на високоенергийни експлозиви при динамично натоварване, което е важно за оптимизирането на работата на експлозивните фолиа и за проектирането на нови, надеждни иницииращи устройства.
Трето, кристалната структура, фазовата фракция, размерът на частиците и продуктите от химическа реакция на експлозиви при динамично натоварване са важни фактори за разбирането на механизма на детонация на експлозивите.
И накрая, свръхбързата лазерна спектроскопия позволява изследване на структурни, геометрични и химични промени при електронно или вибрационно възбуждане.
Чу заключава, „Гледайки напред, експериментите с помпа-сонда могат да се използват за изследване на сложни реакции, включващи химични реакции и ефекти на свързване на ударни вълни, за да се получи представа за разкъсване/образуване на връзки, местни енергийни популации и тяхното преразпределение, структурни и стехиометрични промени, разделяне на фазите, и динамика при динамично натоварване. ''