WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

АЛУКЕР Дмитрий Эдуардович СПЕКТРАЛЬНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕЧЕНИЯ АЗИДА СЕРЕБРА НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ Специальность 02.00.04. «Физическая химия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Кемерово 2006 1

Работа выполнена в КФ ИХТТМ СО РАН и на кафедре физической химии ГОУ ВПО «Кемеровский госуниверситет».

Научный доктор физико-математических наук, профессор руководитель: Адуев Борис Петрович Официальные доктор физико-математических наук, профессор оппоненты: Шульгин Борис Владимирович доктор физико-математических наук, профессор Крашенинин Виктор Иванович Ведущая Институт геохимии им. А.П. Виноградова организация: Сибирского отделения РАН 664033, Иркутск-33, ул. Фаворского, 1-А

Защита диссертации состоится “_” сентября 2006 г. в _ часов на заседании совета по защите диссертаций Д 212.088.03 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет» (650043, г. Кемерово, ул. Красная, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет».

Автореферат разослан “” _ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Д212.088.03 доктор химических наук, профессор _ Б.А.Сечкарев 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

U Актуальность Азиды тяжелых металлов (АТМ) являются штатными инициирующими взрывчатыми веществами и в то же время одной из основных модельных систем в физико–химии взрывчатых веществ.

Серьезный шаг в изучении начальных стадий взрывного разложения был сделан в середине 90-х годов прошлого века, когда в этих системах удалось экспериментально обнаружить предвзрывные явления, т. е.

явления, происходящие в течение индукционного периода до начала механического разрушения образца.

К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал по предвзрывным явлениям в АТМ и сложилась достаточно стройная и непротиворечивая физическая картина этих явлений. Однако открытым оставался вопрос о вкладе предвзрывной стадии в общую энергетику взрывного разложения.

На предвзрывной стадии реакция взрывного разложения носит цепной характер и нагрев образца обеспечивается термализацией и безызлучательной рекомбинацией электронно-дырочных пар, создаваемых в процессе реакции.

В то же время еще в середине прошлого века в основополагающих работах Боудена и Иоффе было высказано предположение, ставшее впоследствии общепринятой точкой зрения, что энергетика взрыва обеспечивается экзотермической реакцией 2NB B 3NB. Однако в тех же B 3 P работах обращалось внимание на то, что встреча двух радикалов NB BP, или дырок в твердой фазе, весьма маловероятна из-за кулоновского отталкивания. Это привело авторовTF FPT к предположению о том, что P экзотермическая реакция взрывного разложения 2NB B 3NB B происходит 3 на поверхности (или в газовой фазе вблизи поверхности) и развитие теплового взрыва идет за счет разогрева образца с поверхности.

Дискуссия о цепном или тепловом механизме взрыва АТМ продолжается до настоящего времени.

В связи с вышеизложенным, вопрос о вкладе в энергетику взрыва твердофазной (предвзрывной) стадии процесса и стадии разлета продуктов взрыва имеет принципиальный характер. Достаточно определенный ответ на этот вопрос могло бы дать сравнение температуры образца к окончанию предвзрывной стадии с максимальной температурой продуктов взрыва. Именно это и определило актуальность данной работы, посвященной исследованию PT TP Bowden F. P., Yoffe A. D. Fast Reaction in Solids. - London: Butterworths Scientific Publications, 1958.– 242 p.

спектрально-кинетических характеристик свечения азида серебра на различных стадиях взрывного разложения.

U Цели и задачи исследования U Общей задачейU работы являлось исследование спектрально кинетических характеристик взрывного свечения (предвзрывной люминесценции и свечения продуктов взрыва) азида серебра с цельюU U получения информации о нагреве на твердофазной (предвзрывной) стадии и стадии разлета продуктов взрыва.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих U U конкретныхU задач.

1. Разработка методического подхода: выбор спектральноU U кинетических характеристик взрывного свечения азида серебра, позволяющих экспериментально оценить температуру на различных стадиях взрывного разложения.

2. Сравнительное исследование спектрально-кинетических U U характеристик свечения продуктов взрыва азида серебра и азида серебра с добавкой сажи.

3. Сравнительное исследованиеU спектрально-кинетических U характеристик предвзрывной люминесценции азида серебра при инициировании при 300 и 80К.

U Научная новизна Разработаны спектрально-кинетические методы экспериментальной оценки температуры азида серебра на различных стадиях взрывного разложения и получены оценки величины нагрева на предвзрывной стадии и стадии разлета продуктов взрыва.

U На защиту выносятся 1. Метод оценки нагрева азида серебра на предвзрывной (твердофазной) стадии взрывного разложения, основанный на измерении спектрально-кинетических характеристик предвзрывной люминесценции при низкотемпературном инициировании.

2. Метод оценки температуры продуктов взрыва, основанный на измерении спектрально-кинетических характеристик продуктов взрыва образцов с добавкой сажи.

3. Результаты использования разработанных методов для экспериментальной оценки нагрева азида серебра на различных стадиях взрывного разложения: ~200К на предвзрывной стадии и ~3000К на стадии разлета продуктов взрыва U Научная и практическая значимость Разработанный методический подход к оценке температуры на различных стадиях взрывного разложения может быть использован при исследовании бризантных взрывчатых веществ.

Данные о нагреве азида серебра на различных стадиях взрывного разложения могут быть использованы для оценки вклада цепного и теплового механизмов в энергетику взрыва.

U Личный вклад автора Результаты, изложенные в диссертации, получены автором в совместной работе с сотрудниками кафедры физической химии Кемеровского госуниверситета, участие которых отражено в совместных публикациях. В совместных публикациях автору принадлежат результаты, сформулированные в разделах «Защищаемые положения» и «Основные результаты» диссертационной работы.

U Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 134 наименования.

Общий объем диссертации 122 страницы текста, включающих рисунка.

Во введении обосновывается актуальность темы исследования и формулируется новизна, научная и практическая значимость, основные цели и задачи работы, а также выносимые на защиту положения.

Первая глава представляет собой обзор литературных данных по предвзрывным явлениям в азидах тяжелых металлов.

Вторая глава посвящена методическим вопросам: аппаратура для исследования спектрально-кинетических характеристик взрывного свечения, методики измерений и обработки результатов.

В третьей главе представлены результаты спектральнокинетических исследований свечения продуктов взрыва азида серебра и азида серебра с добавкой сажи. Показано, что добавка сажи приводит к появлению в спектрах свечения продуктов взрыва широкополосной составляющей, спектр которой описывается формулой Планка. На основании этих данных делается вывод о том, что температура продуктов взрыва азида серебра достигает 3000К.

В четвертой главе излагаются результаты исследования спектрально-кинетических характеристик предвзрывной люминесценции при низкотемпературном (80К) инициировании импульсом электронного ускорителя. Показано, что в этом случае в спектре предвзрывной люминесценции появляется коротковолновое плечо, которое при температуре 300К потушено. Анализ кинетики тушения коротковолнового плеча предвзрывной люминесценции свидетельствует о том, что нагрев образца на предвзрывной стадии составляет ~200К.

Делается вывод о том, что основное энерговыделение, обеспечивающее нагрев образца до ~3500К, происходит на стадии разлета продуктов взрыва, по-видимому, в результате экзотермической реакции 2NB B 3NB.

B 3 В заключении формулируются основные результаты работы и намечаются перспективы дальнейших исследований.

U Апробация работы Результаты работы докладывались на IX Международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 2004 г.); 4 Международной конференции «Хаос и структуры в нелинейных системах, теория и эксперимент» (Караганда, 2004 г.); XI Международной школе-семинаре по люминесценции и лазерной физике (Иркутск, 2004 г.); II Всероссийской конференции «Энергетические конденсированные системы» (Черноголовка, 2004 г.) и опубликованы в статьях и тезисах докладов, список которых приведен в конце автореферата.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

U U Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель и задачи работы, приведены основные положения, выносимые на защиту и дана краткая характеристика разделов диссертации.

U U Первая глава представляет собой обзор и анализ литературных данных по предвзрывным явлениям в азидах тяжелых металлов (АТМ).

В первом параграфе рассматривается предвзрывная проводимость АТМ, во втором–предвзрывная люминесценция. Третий параграф посвящен анализу монодырочных моделей цепной реакции взрывного разложения АТМ.

В четвертом и пятом параграфах рассмотрены результаты использования предвзрывной люминесценции для визуализации пространственно-временной картины развития цепной реакции взрывного разложения в АТМ: топографии зарождения (четвертый параграф) и скорости распространения (пятый параграф).

В шестом параграфе на основании проведенного анализа, обосновывается цель и формулируются задачи исследования.

U Вторая главаU посвящена методическим вопросам.

В первом параграфе описываются объекты исследования:

монокристаллы азида серебра и прессованные таблетки чистого азида серебра и азида серебра с добавкой (~1%) газовой сажи. По данным полярографии и комплексометрии, концентрация основных примесей 17 -P P (Fe, Si, Co, Mg, Al, Na) в исследуемых образцах не превышала 10P смP.

Во втором параграфе описан источник инициирующих электронных импульсов – сильноточный импульсный ускоритель P электронов ГИН-600 (250 кэВ, 10 нс, 1 кА/смP ). В этом же параграфе дается описание дозиметрии инициирующих импульсов, осуществляемой при помощи аттестованных термолюминесцентных детекторов ТЛД-К.

Третий параграф посвящен описанию оптического спектрометра, (базовыми элементами которого являются полихроматор и фотохронограф ФЭР-7), позволяющего проводить исследования спектрально-кинетических характеристик взрывного свечения при низкотемпературном (80К) инициировании. В этом же параграфе описана процедура градуировки и калибровки регистрирующего тракта спектрометра.

В четвертом параграфе кратко описывается процедура обработки результатов эксперимента.

U Третья главаU посвящена исследованию спектрально-кинетических характеристик свечения продуктов взрыва с целью определения их температуры. Объектами исследования служили прессованные таблетки чистого азида серебра и азида серебра с добавкой (~1%) газовой сажи (размер частичек сажи не превышал 1 мкм).

Условия эксперимента (размеры образцов, энергия инициирующего импульса, спектральный диапазон регистрации свечения) подбирались таким образом, чтобы обеспечить в удобном для исследования временном диапазоне надежное разделение сигналов предвзрывной люминесценции и свечения продуктов взрыва (первый и второй пики на рис.1).

805 нм (1,54 эВ) t, мкс 0 5 10 15 890 нм (1,4 эВ) t, мкс 0 5 10 15 Рис.1. Кинетика взрывного свечения азида серебра при длинах волн, соответствующих линии (805 нм) и промежутку между линиями (нм) в спектре свечения продуктов взрыва. Инициирование импульсом электронного ускорителя (250 кэВ, 10 нс, 500 Гр) Интенсивность, отн. ед.

Интенсивность, отн. ед.

В первом параграфе описываются результаты исследования спектрально- кинетических характеристик взрывного свечения чистых образцов (без добавки сажи). Наблюдались две стадии взрывного свечения.

Первая стадия (до 3-4 мкс при наших условиях эксперимента) имеет сплошной спектр (рис. 2) и соответствует предвзрывной люминесценции.

Вторая стадия (от ~10 до ~20 мкс) имеет линейчатый спектр (рис. 2) и соответствует свечению плазмы, образующейся в результате взрыва.

0,0,7 мкс 1,3 мкс 500 600 700 800 900, нм 11 мкс 14 мкс 18 мкс 0, 500 600 700 800 900, нм Рис.2. Спектр предвзрывной люминесценции азида серебра в различные моменты времени – верхний рисунок, и спектр свечения продуктов взрыва азида серебра в различные моменты времени – нижний рисунок. Инициирование импульсом электронного ускорителя (250 кэВ, 10 нс, 500 Гр) Интенсивность, нормированная Интенсивность, нормированная Кинетика предвзрывной люминесценции постоянна по спектру. На спадающем же участке кривой свечения продуктов взрыва иногда наблюдается следующий эффект: более коротковолновые линии затухают быстрее, чем длинноволновые.

Наиболее важный вопрос–природа провала интенсивности свечения (темновой паузы) в промежутке между пиками предвзрывной люминесценции и свечения продуктов взрыва (рис.1).

Если бы основное тепловыделение при взрывном разложении было связано с цепной реакцией, происходящей в твердой фазе, то мы должны были бы наблюдать плавный переход предвзрывной люминесценции в свечение плотной плазмы, образующейся при взрыве.

Спектр свечения такой плазмы должен был бы быть сплошным и близким к тепловому. В дальнейшем, по мере разлета плазмы, этот спектр должен был бы постепенно трансформироваться в линейчатый спектр разреженной плазмы.

Вместо этого мы наблюдаем практически полное отсутствие свечения в интервале времен ~ 5-10 мкс, сменяющееся ростом свечения, имеющего сразу линейчатый спектр (рис. 1 и 2).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»