Experimentell forskning om pumpdetektering av högintensiva laserenheter. Inledarna pågår!

Det är välkänt att reaktionskinetiken för energiinnehållande material är en nyckelfaktor för att bestämma sprängegenskaperna och säkerheten, men komplexiteten i reaktionsprocessen och avsaknaden av experimentella medel är fortfarande en viktig utmaning för experimentell forskning och finmodellering. För att exakt förutsäga detonations- och säkerhetsegenskaperna hos energiinnehållande material är det avgörande att klargöra deras reaktionsmekanismer och kinetiska processer.
Pump-sond-experiment på stora laseranordningar, å andra sidan, ger en mängd olika flexibla last- och sondkombinationer för att studera reaktionskinetik och kinetiska processer för höga explosiva ämnen i en stor rumslig och tidsmässig skala.
I en nyligen publicerad recension publicerad i Energetic Materials Frontiers, beskrev en grupp forskare från Kina forskningen, avancerade experimentella metoder för pumpsond och framstegen inom stora laserenheter.
Bland fynden presenterar forskarteamet preliminära resultat om hyperdrivna explosioner, dynamisk flygbladsavbildning, dynamisk röntgendiffraktion av sprängämnen och dynamik i exciterad tillstånd. Dessutom skisserar de metoder för att studera inre deformation, fasövergångar och ultrasnabb dynamik under dynamisk belastning vid hög rumslig och tidsmässig upplösning som har potential att avslöja komplexiteten hos explosiv reaktionsdynamik.
"Dessa experiment representerar en stor utmaning, eftersom utvecklingen av en ny generation in situ diagnostik ner till millimeterlängder är avgörande." Gen-bai Chu, första författare till tidningen, sa.
"Det slutliga målet med pump-probe-experiment som kombinerar optiska och röntgen- (eller andra partikel) sonder är att uppnå femtosekundsavbildning av kemiska reaktioner vid materialytor och gränssnitt eller begravda i komprimerade prover med rumslig upplösning i atomskala."
Författarna identifierade fyra nyckelsteg:
För det första driver mikronstora sprängämnen ett inställbart tryckområde från lågtryckständning till laserladdade hyperdrivna explosioner.
För det andra möjliggör högupplöst transientröntgenavbildning studiet av den mikrostrukturella utvecklingen av högenergisprängämnen under dynamisk belastning, vilket är viktigt för optimering av prestandan hos explosiva folier och för utformningen av nya, pålitliga initieringsanordningar.
För det tredje är kristallstrukturen, fasfraktionen, partikelstorleken och kemiska reaktionsprodukter för sprängämnen under dynamisk belastning viktiga faktorer för att förstå sprängämnens detonationsmekanism.
Slutligen tillåter ultrasnabb laserspektroskopi studier av strukturella, geometriska och kemiska förändringar under elektronisk eller vibrationell excitation.
Chu avslutar, ''När man ser framåt kan experiment med pumpsond användas för att studera komplexa reaktioner som involverar kemiska reaktioner och stötvågskopplingseffekter för att få insikter om bindningsbrytning/bildning, lokala energipopulationer och deras omfördelning, strukturella och stökiometriska förändringar, fasseparation, och dynamik under dynamisk belastning. ''