一种可用于轻气炮加载实验中的光散射测试技术

本文报道了一种用于气炮动态加载实验中的在线光散射测试技术。该实验技术具有技术简单、激发光源工作电压低、光源响应时间短、光源输出功率稳定的优点。利用该实验技术研究了水在多次冲击压缩过程中的相变行为,发现当水被冲击压缩到约2GPa以上时,其透明性开始下降。经分析认为水的透明性下降是由水的液-固相变引起的。     

动态荷载下石英玻璃的透光性及损伤演化研究

在一级轻气炮上,利用光透射测量技术观测了石英玻璃在冲击（低于它的Hunoniot弹性极限）以及冲击后再卸载过程中的透射率随时间变化特征.发现石英玻璃在18 GPa附近的冲击条件下,15 μs内保持了良好的透明性.但处于压缩透明状态的石英玻璃在卸载波的作用下其透明状态仅维持约07 μs,透射率在随后的08 μs内下降了约30%.这一现象是由石英玻璃在卸载波的作用下发生损伤所致.透光性的时间效应与玻璃中局部损伤及演化特性密切相关,球状粒子的生长和散射模型对这一现象给出了合理解释.对Dolan等人［关键词： 石英玻璃 冲击 卸载 散射     

气炮加载实验中光学窗口透射率测量技术及其应用

报道一种用于气炮加载条件的窗口透射率测量技术。该技术将一种激发电压低(4.5 V)、响应时间快(约500 ns)、输出功率稳定的半导体脉冲光源设置在弹丸内部,在碰靶前激发出光,作为照明光源,用于观测透明样品/窗口在加载过程中的透射率变化。将该技术用于石英玻璃冲击透明性研究,发现石英玻璃在经冲击压缩再卸载到水的过程中,其透射率下降了近30%,该结果不支持文献中所给出的液态水压致固化的解释。     

冲击加载过程中苯的液—固相转变

利用一级轻气炮加载技术和最近发展的一种透光性测量技术,在线观测到液态苯在多次冲击压缩过程中透光性随时间变化特征.分析表明,导致透光性下降的原因是局部发生液—固相变而引起的光散射效应,且散射特征反映了相变过程的时间弛豫和空间积累特性.结果澄清了苯在冲击条件下液—固相变是否发生的争论,对冲击相变动力学研究提供了重要实验依据. 关键词： 苯 多次冲击压缩 液—固相变 透光性     

激光驱动准等熵压缩透明窗口LiF的透明性

LiF在激光驱动高压实验中是比较常见的窗口材料, 其在冲击下透射或反射可见诊断光是作为窗口材料的重要特性. 在神光III原型激光装置上开展了带LiF窗口的铝样品准等熵压缩实验, 采用任意反射面速度干涉仪诊断获得准等熵压缩样品(CH/Al/LiF)的反射率. 实验结果表明在准等熵压缩后期反射率诊断出现致盲现象. 为此, 建立了带透明窗口的样品对诊断光的反射率模型, 模型考虑了窗口LiF压缩后透明性变化. 模型计算的CH/Al/LiF样品对可见光的反射率时间演化过程与实验结果符合较好. 研究结果表明: LiF中压缩波追赶逐渐形成强冲击波, 显著降低了LiF的透明性, 并最终发生致盲现象; 第一性原理方法所给出的LiF的能带间隙偏低1–2 eV; 该实验中, LiF的透明性完全消失时, LiF中波头处的温度约为1 eV, 压力为2–3 Mbar.     

铈低压冲击相变数值模拟研究

对金属铈低压冲击γ→α相变进行了数值模拟研究.冲击加载实验的速度剖面结果表明,铈的低压相变过程中两相之间的转换较为光滑,无明显间断,其相变过程存在动态因素.通过分析金属铈低压冲击加载和卸载下的典型物理过程,对材料本构关系、Hugoniot关系和相变与逆相变过程进行了理论研究.获取了铈低压相变前后的本构关系及状态方程,并建立了非平衡相变理论模型.数值计算结果与平面冲击实验符合较好,表明该相变动态模型能够较好地描述铈的低压冲击加载和卸载过程.     

液态N2、CO冲击压缩特性研究

 介绍利用液氮致冷技术实现低温靶的冷却及样品气体的液化,并通过二级轻气炮对液态气体加载进行平面冲击压缩,实验分别测得10～57 GPa一次冲击压缩下液氮和液态CO的Hugoniot关系数据。这些实验数据结果显示,33 GPa以上比其以下更容易压缩,这种现象本质是氮发生离解相变消耗内能的一种表现形势。液态在20 GPa以下表现为一种稳定的压缩过程,而在其以上则伴随有较为复杂的化学反应现象产生。此外,实验研究还发现,20 GPa以下N₂和CO两种分子液体的冲击压缩特性非常相似。     

纳米多晶铁的冲击相变研究

利用分子动力学方法研究了不同晶粒度的纳米多晶铁在冲击压缩下的结构相变过程,模拟结果表明:纳米多晶铁的冲击结构相变(由体心立方(bcc)结构 α 相到六角密排(hcp)结构 ε 相)发生的临界冲击应力在15 GPa左右.纳米多晶铁在经过弹性压缩变形后,晶界导致的塑性变形开始发生,然后大多数相变从晶界成核并最终发展为大规模相变.不同变形过程在应力和粒子速度剖面上能得到清晰的体现,并通过微观原子结构分析分辨.冲击压缩后的微观结构以晶界原子和以fcc结构原子充当孪晶界的hcp原子为主.晶粒度明显影响晶界变形及相变 关键词： 冲击相变 纳米多晶铁 冲击波 分子动力学     

基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法研究

获取动态压缩条件下结构演化过程是冲击相变及其动力学机理研究最为关注的基础问题之一.对此,基于激光驱动瞬态X射线衍射技术,通过系列实验的物理状态关联和抽运-探测时序控制,实现了静态与动态晶格衍射信号的同时获取,消除了不同实验的装置结构和样品差异带来的测量误差,建立了一种基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法.利用上述实验方法,成功实现了激光冲击加载下[111]单晶铁晶格压缩过程的原位测量,获取弹性及塑性响应的晶格压缩度与宏观雨贡纽测量结果完全符合,从晶格层面证实了超快激光加载下的高屈服强度(雨贡纽弹性极限值大于6 GPa),以及可能与晶向效应或加载率效应相关的相变迟滞现象(至终态压力23.9 GPa仍为体心立方结构),相关物理机制仍有待进一步研究.上述测量方法的建立为后续开展相变动力学机理研究提供了可行的技术途径和重要的参考价值.     

冲击加载条件下融石英对水的凝固相变的诱导效应

利用轻气炮冲击加载手段和透光性在线测试技术研究了融石英对水的再冲击结冰相变过程的影响.实验结果表明,当再冲击压力为1.28 GPa时,与融石英直接接触的水会发生凝固相变,而与融石英不接触的水在约2 μs观测期间仍然保持液相,证实融石英对水的冲击凝固相变过程产生了明显的诱导作用.同时还给出了相变动力学的解释. 关键词： 冲击 水 相变     

在石英界面处液态水的冲击结构相变

利用轻气炮加载技术和光透射测量技术, 观测了冲击加载过程中水/石英界面处的水结构变化.实验发现,冲击条件(0.5—2 GPa, 335—375 K)下水在液相区内能够发生结构改变且起始于水/石英界面,结构改变的速率和程度与石英界面的特性有关.证实在固/液相边界一定区域内的液态水,在经历高温高压状态的变化中表现出特殊的相转变现象.同时,研究表明液态水结构转变的过程区分为明显的四个动力学阶段.     

Anomalous transparency of water-air interface for low-frequency sound

Sound transmission through a water-air interface is normally weak because of a strong mass density contrast. We show that the transparency of the interface increases dramatically at low frequencies. Almost all acoustic energy emitted by a sufficiently shallow monopole source under water is predicted to be radiated into air. Increased transparency at lower frequencies is due to the increasing role of inhomogeneous waves. For sources symmetric with respect to a horizontal plane, transparency is further increased by a destructive interference of direct and surface-reflected waves under water. The phenomenon of anomalous transparency has significant geophysical and biological implications.     

Change in the transparency of thin cesium films on the glass surface of optical devices of spacecraft

During operations of electrojet engines on board spacecraft, flows of thermal ions and neutral particles of the metal working fluid appear, directed opposite to the motion of the main stream. This phenomenon, under certain conditions, leads to the formation of thin films of the metal working fluid on the external surfaces of optical devices. The paper presents the results of experimental studies of the effect of thin cesium films of different thicknesses and the morphological changes in the structure of the films themselves on the spectral transparency of quartz glass.     

强冲击压缩下LiF,Al2O3和LiTaO3 单晶的透光性

在二级轻气炮上,用高速电子相机扫描照相技术和改进的Mallory实验装置,对z切LiF,Al2O3(蓝宝石)和LiTaO3单晶材料的冲击透光性进行了对比测量,并用黑密度计提取出动态图像定量化的光强对比度变化曲线.结果表明,LiF单晶在102GPa压强下能够保持长时间的初始透光性不变,与公认的LiF具有优良的高压下透明性的认识一致.LiTaO3单晶在实验压力(139GPa)下变成基本不透明.而Al2O3单晶在131GPa冲击压力下则表现为透明性逐渐下降直至完全不透明.     

强冲击压缩下LiF，Al2O3和LiTaO3单晶的透光性

在二级轻气炮上，用高速电子相机扫描照相技术和改进的Mallory实验装置，对z切LiF，Al₂O₃(蓝宝石)和LiTaO₃单晶材料的冲击透光性进行了对比测量，并用黑密度计提取出动态图像定量化的光强对比度变化曲线.结果表明，LiF单晶在102 GPa压强下能够保持长时间的初始透光性不变，与公认的LiF具有优良的高压下透明性的认识一致.LiTaO₃单晶在实验压力(139GPa)下变成基本不透明.而Al_{关键词： 2}O₃')" href="#">Al₂O₃ LiF 3')" href="#">LiTaO₃ 光学透明性     

非晶InGaZnO薄膜成分配比对透明性和迁移率的影响

利用固相反应法制备了富铟含量在不同成分配比下的高质量InGaZnO陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积法,在基片温度为20℃、氧压为1Pa条件下,在石英玻璃衬底上生长了非晶InGaZnO薄膜,并对薄膜进行X射线衍射、透射吸收光谱、拉曼光谱与霍尔效应测试。通过对InGaZnO薄膜的测试表征,在较低温度条件下,铟含量较高的薄膜样品保持了非晶结构、可见光的高透明性和高电子迁移率,InGaZnO薄膜有望应用于电子器件。     

低冲击应力下脆性介质电阻率的实时测量

 冲击波压缩下材料宏观性质的变化与微观结构演化有着密切联系。通过改进对称差分电路测量方法,测量K9玻璃在失效破坏过程中的电阻率变化,研究了脆性介质在低冲击波应力下的损伤破坏机制。结果表明,随着冲击波在K9玻璃中传播,K9玻璃的电阻率逐渐下降;在7.6 GPa冲击压缩下,K9玻璃由最初的绝缘体状态逐渐转变为电阻率约420 Ω·m的稳定状态。