Eksperimentalno istraživanje o detekciji pumpom laserskih uređaja visokog intenziteta uvodi ključni napredak!

Dobro je poznato da je kinetika reakcije materijala koji sadrže energiju ključni faktor u određivanju svojstava eksplozije i sigurnosti, ali složenost procesa reakcije i nedostatak eksperimentalnih sredstava ostaju ključni izazov za eksperimentalna istraživanja i fino modeliranje. Kako bi se precizno predvidjela detonacija i sigurnosna svojstva materijala koji sadrže energiju, ključno je razjasniti njihove mehanizme reakcije i kinetičke procese.
Eksperimenti pumpa-sonda na velikim laserskim uređajima, s druge strane, pružaju različite kombinacije fleksibilnog opterećenja i sonde za proučavanje kinetike reakcije i kinetičkih procesa visokih eksploziva u velikoj prostornoj i vremenskoj skali.
U nedavnom pregledu objavljenom u Energetic Materials Frontiers, grupa istraživača iz Kine predstavila je istraživanje, napredne eksperimentalne metode pumpe i sonde i napredak u velikim laserskim uređajima.
Među nalazima, tim naučnika predstavlja preliminarne rezultate o hiperpokrenutim eksplozijama, dinamičkom snimanju letaka, dinamičkoj difrakciji rendgenskih zraka eksploziva i dinamici pobuđenog stanja. Osim toga, oni ocrtavaju metode za proučavanje unutrašnjih deformacija, faznih prijelaza i ultrabrze dinamike pod dinamičkim opterećenjem pri visokoj prostornoj i vremenskoj rezoluciji koje imaju potencijal da otkriju složenost dinamike eksplozivne reakcije.
"Ovi eksperimenti predstavljaju veliki izazov, jer je razvoj nove generacije in situ dijagnostike do milimetarskih dužina od ključnog značaja." Gen-bai Chu, prvi autor rada, rekao je.
"Krajnji cilj eksperimenata pump-sonda koji kombinuju optičke i rendgenske (ili druge čestice) sonde je postizanje femtosekundne slike hemijskih reakcija na površinama materijala i sučelja ili zakopanih u komprimovanim uzorcima sa prostornom rezolucijom atomske skale."
Autori su identifikovali četiri ključna koraka:
Prvo, eksplozivi mikronske veličine pokreću podesivi opseg pritiska od paljenja niskog pritiska do hiperpokrenutih eksplozija sa laserom.
Drugo, tranzijentna rendgenska slika visoke rezolucije omogućava proučavanje mikrostrukturne evolucije visokoenergetskih eksploziva pod dinamičkim opterećenjem, što je važno za optimizaciju performansi eksplozivnih folija i za dizajn novih, pouzdanih uređaja za iniciranje.
Treće, kristalna struktura, frakcija faze, veličina čestica i proizvodi hemijske reakcije eksploziva pod dinamičkim opterećenjem su važni faktori u razumijevanju mehanizma detonacije eksploziva.
Konačno, ultrabrza laserska spektroskopija omogućava proučavanje strukturnih, geometrijskih i hemijskih promena pod elektronskom ili vibracionom pobudom.
Chu zaključuje: „Gledajući unaprijed, eksperimenti sa sondom pumpe mogu se koristiti za proučavanje složenih reakcija koje uključuju kemijske reakcije i efekte spajanja udarnih valova kako bi se stekao uvid u prekid/formiranje veza, lokalne energetske populacije i njihovu preraspodjelu, strukturne i stehiometrijske promjene, razdvajanje faza, i dinamiku pod dinamičkim opterećenjem. ''