强激光加载下锡材料微喷颗粒与气体混合回收实验研究及颗粒度分析

冲击波在金属材料自由面卸载时,材料表面会形成微颗粒向外喷射,这是材料表面一种特殊的破坏形态.在内爆压缩和高压工程领域的相关物理过程中,微喷射颗粒是引起界面混合现象的重要来源,会直接影响后期的混合状态和压缩过程.而微颗粒的尺寸、形态、运动速度等是开展微喷混合过程理论和数值模拟研究的重要参数.由于实验中动态诊断的难度较大,目前已获取的微喷颗粒尺寸及分布数据十分有限.基于神光Ⅲ原型激光装置,本文设计并开展了强激光驱动冲击加载,锡材料微喷颗粒经过气体区混合后,低密度泡沫材料对微颗粒进行回收分析的实验研究.通过对微喷颗粒回收样品的X光电子计算机断层扫描分析和图像重建,获得了两个典型加载压强条件下与气体混合后微喷颗粒的三维图像,通过与真空实验条件下回收微喷颗粒图像的对比分析,对混合后的微喷颗粒分布形态有了初步的认识;测量统计了回收颗粒尺寸与数目,并通过分析,给出了微喷颗粒尺寸的双指数分布规律.     

时间、能量分辨的光电离质谱技术研究气相自由基反应

闪光光解流动管反应器与同步辐射光电离质谱技术两者相结合组成实验平台用于探测气相自由基反应动力学。外触发的脉冲激光光解流动管反应器内的先驱物来产生待反应的自由基;自由基与反应气体发生反应后,由流动管侧壁小孔取样、取样后的混合气体被同步辐射光电离;飞行时间质谱探测光电离产生的离子。同时脉冲信号触发脉冲发生器使其产生一连串的脉冲,间隔40~50μs,此脉冲外触发质谱的采集,连续采集覆盖单次光解反应过程。质谱的时间分辨率为40μs,满足微秒时间内探测反应动力学过程。通过同步辐射光电离反射飞行质谱能直接探测自由基反应产物,并利用光电离效率曲线获得其电离能并区分不同的异构体。实验利用光解产生Cl自由基并与1-丁烯和异丁烯反应,测得反应的加成和消除产物,并获得其加成产物的电离能。     

激光加载下金属锡材料微喷颗粒与低密度泡沫混合实验研究

金属材料的微喷是冲击加载下金属表面发生的一种动态破碎现象,微喷研究在很多领域都具有重要意义,包括惯性约束聚变(ICF)和烟火制造等.由于激光实验特有的优势,近几年国内外开展了很多利用强激光驱动冲击加载研究材料微喷过程的实验.利用泡沫材料对微喷颗粒进行静态软回收虽然可以获得颗粒的形态分布、颗粒尺寸及颗粒质量等定量结果,但并不能反演微喷颗粒从进入泡沫到停滞过程中的动态混合过程.为此,在神光Ⅱ升级装置上利用皮秒脉冲激光照射金丝产生高能X射线,实现了对锡微喷颗粒与低密度泡沫混合过程的高时间分辨和高空间分辨背光照相.背光图像面密度结果证实微喷颗粒在泡沫中并没有发生二次破碎.静态回收结果表明,在锡材料与泡沫紧贴放置的情况下,微喷颗粒在泡沫中的穿透深度随着加载压强升高呈现先增大后减小的规律,与非紧贴放置的实验结果有明显的差别.     

激光等离子体射流驱动亚毫米直径铝飞片及姿态诊断

强激光烧蚀低密度有机材料形成等离子体射流碰撞,可以对材料进行准等熵加载,比激光冲击加载应变率低,相同压强下可以获得更高的压缩度和更低的温升,在状态方程、飞片加速等方面有很强的应用前景.在星光Ⅲ置上首次开展了等离子体射流驱动小尺寸铝飞片及姿态诊断联合实验.通过调控有机材料厚度和真空间隙长度,获得了厚度20μm、直径约400μm的铝飞片,飞片加速时间长达200 ns.基于ps拍瓦激光的高能X光背光照相结果显示铝飞片在飞行约400μm距离后仍然保持了很好的飞行姿态和完整性.     

六硝基菧溶液的νs(NO2)激发及弛豫过程的相干反斯托克斯拉曼光谱

研究含能材料的振动激发和弛豫过程能深入理解含能材料的超快动态响应过程. 利用亚皮秒分辨的相干反斯托克斯拉曼(CARS)技术,实验直接观察基态的六硝基菧溶液中ν_s(NO₂)激发峰位于1385 cm^-1,弛豫时间为0.38和8.5 ps. 飞秒CARS实验观察到相应的拍频现象.     

强激光间接驱动材料动态破碎过程的实验技术研究

强激光驱动加载已成为冲击波作用下材料动态破碎过程研究的一种有效手段.采用间接驱动方式,设计合适的腔型进行物理实验研究,可实现更大且更均匀的冲击加载一维区.采用数值模拟和物理实验方法,研究强激光间接驱动材料动态破碎过程的实验技术.首先,利用IRAD程序设计适用于开展动态破碎过程研究的半柱腔,其直径为2 mm、腔长为2 mm;进而通过物理实验获得此腔型下多个激光能量点、脉宽2 ns和3 ns条件下辐射峰值温度和波形;最后,利用流体模拟方法给出多种辐射波形下的冲击加载波形.利用高能X射线成像和光子多普勒干涉仪诊断给出间接驱动加载下层裂过程的物理图像和速度历史.经分析发现,间接驱动的加载一维区达到2 mm,平面性优于5%,能有效地开展相关物理实验研究.研究结果为新型柱腔设计、冲击加载技术及动态破碎过程研究提供了重要的研究基础.     

三氯一氟甲烷分子的正负离子对光解离动力学

在CFCl₃分子的同步辐射光激发正负离子解离过程中,利用负离子飞行时间质谱技术观测到了F^-和Cl^-(包括³⁵Cl^-和³⁷Cl^-),测量得到了³⁵Cl^-和³⁷Cl^-在7.75～22.00 eV的负离子产额效率谱. 实验得到CFCl₃→CFCl相似文献   

飞秒激光驱动超高应变率加载下铝材料的层裂特性

层裂损伤是材料动态损伤破坏研究中最重要的问题之一,其损伤特性和机制随加载应变率不同表现出明显的阶段性规律。超高应变率条件下材料层裂损伤特性、规律和机制研究已成为极端条件下材料动态响应研究的重要内容,在工程应用和基础研究领域均有重要意义。采用飞秒激光驱动冲击加载技术开展了超高应变率条件下铝材料的层裂损伤实验研究,利用啁啾频域干涉超快诊断方法对铝材料的层裂损伤过程进行了诊断,分析并获得了在109 s-1应变率条件下铝材料的层裂强度约为7 GPa,结合前人的研究数据,解读了铝材料层裂强度随应变率的变化规律。     

异亮氨酸的真空紫外光电离和光离解

利用同步辐射光电离质谱结合理论计算, 研究了异亮氨酸的真空紫外光诱导电离解离．在光子能量为13 eV的质谱中探测到了m/z=86、75、74、69、57、46、45、44、41、30、28、18的碎片离子．对于异亮氨酸的主要碎片离子为：C₅H₁₂N⁺ (m/z=86)、C₂H₅NO₄⁺ (m/z=75)、C₅H₉⁺ (m/z=69)、C₄H₉⁺(m/z=57)和CH₄N⁺(m/z=30)．由光电离效率曲线得到出现势分别为：8.84±0.07、9.25±0.06、10.20±0.12、9.25±0.10、11.05±0.07 eV．结合量化理论计算(B3LYP/6-31++G(d,p)),详细给出了它们可能的生成路径．这些解离通道包括简单的键断裂反应和涉及中间体、过渡态的反应,实验值和理论计算的离子出现能或势垒一致．