Eksperimentell forskning på pumpedeteksjon av høyintensive laserenheter Innleder i nøkkelfremgang!

Det er velkjent at reaksjonskinetikken til energiholdige materialer er en nøkkelfaktor for å bestemme sprengningsegenskapene og sikkerheten, men kompleksiteten til reaksjonsprosessen og mangelen på eksperimentelle midler er fortsatt en sentral utfordring for eksperimentell forskning og finmodellering. For å nøyaktig forutsi detonasjons- og sikkerhetsegenskapene til energiholdige materialer, er det avgjørende å klargjøre deres reaksjonsmekanismer og kinetiske prosesser.
Pumpe-probe-eksperimenter på store laserenheter gir derimot en rekke fleksible last- og sondekombinasjoner for å studere reaksjonskinetikken og kinetiske prosesser til høyeksplosiver i en stor romlig og tidsmessig skala.
I en nylig gjennomgang publisert i Energetic Materials Frontiers, skisserte en gruppe forskere fra Kina forskningen, avanserte eksperimentelle pumpeprobemetoder og fremskritt innen store laserenheter.
Blant funnene presenterer teamet av forskere foreløpige resultater om hyperdrevne eksplosjoner, dynamisk flyer-avbildning, dynamisk røntgendiffraksjon av eksplosiver og dynamikk i eksiterte tilstander. I tillegg skisserer de metoder for å studere intern deformasjon, faseoverganger og ultrarask dynamikk under dynamisk belastning ved høy romlig og tidsmessig oppløsning som har potensial til å avsløre kompleksiteten til eksplosiv reaksjonsdynamikk.
"Disse eksperimentene representerer en stor utfordring, ettersom utviklingen av en ny generasjon in situ diagnostikk ned til millimeterlengder er avgjørende." Gen-bai Chu, førsteforfatter av papiret, sa.
"Det endelige målet med pumpe-probe-eksperimenter som kombinerer optiske og røntgen- (eller andre partikkel) sonder er å oppnå femtosekund-avbildning av kjemiske reaksjoner på materialoverflater og grensesnitt eller begravd i komprimerte prøver med romlig oppløsning i atomskala."
Forfatterne identifiserte fire nøkkeltrinn:
For det første driver eksplosiver i mikronstørrelse et justerbart trykkområde fra lavtrykksantenning til laserladede hyperdrevne eksplosjoner.
For det andre tillater høyoppløselig transient røntgenavbildning studiet av den mikrostrukturelle utviklingen av høyenergieksplosiver under dynamisk belastning, noe som er viktig for optimalisering av ytelsen til eksplosive folier og for utformingen av nye, pålitelige initieringsenheter.
For det tredje er krystallstrukturen, fasefraksjonen, partikkelstørrelsen og kjemiske reaksjonsproduktene til eksplosiver under dynamisk belastning viktige faktorer for å forstå eksplosivers detonasjonsmekanisme.
Til slutt tillater ultrarask laserspektroskopi studiet av strukturelle, geometriske og kjemiske endringer under elektronisk eller vibrasjonseksitasjon.
Chu konkluderer, ''Når vi ser fremover, kan pumpe-probe-eksperimenter brukes til å studere komplekse reaksjoner som involverer kjemiske reaksjoner og sjokkbølgekoblingseffekter for å få innsikt i bindingsbrudd/dannelse, lokale energipopulasjoner og deres omfordeling, strukturelle og støkiometriske endringer, faseseparasjon, og dynamikk under dynamisk belastning. ''