Спектроскопия твердых тел с применением энергии взрыва
Изучение возможности применения энергии взрыва конденсированных взрывчатых веществ в аналитической спектроскопии твердых тел. Атомизация и возбуждение эмиссионных спектров тел. Инициирование взрыва под воздействием сильноточного электронного пучка.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.02.2019 |
| Размер файла | 390,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Спектроскопия твердых тел с применением энергии взрыва
Плотников С.В.
Олешко В.И.
Манапбаева А.Б.
В настоящее время атомный спектральный анализ применяется в различных областях естествознания и производственной деятельности человека, позволяет быстро и точно устанавливать состав вещества. Переводить вещество в газообразное состояние можно путем воздействия на твердое вещество мощных направленных концентрированных потоков энергии (МНКПЭ) к которым следует отнести лазерное излучение и сильноточные электронные пучки [1-3]. При таком воздействии достигается мгновенное испарение любого вещества и одновременное поступление в аналитический плазменный факел всех элементов, входящих в состав пробы независимо от их летучести.
В этом аспекте интерес представляют и взрывные источники излучения (ВИИ) на основе детонации конденсированных взрывчатых веществ (ВВ). Высокое удельное энергосодержание ВВ (~ 5 кДж/г) и малое время его выделения позволяет получать высокие уровни удельной тепловой мощности и обеспечить нагрев любого вещества до десятков тысяч градусов. При этом все вещества переходят в плазменное состояние и испускают мощное оптическое излучение. В работах [4-5] показана возможность получения долгоживущих плазменных образований с полным выходом оптического излучения на уровне нескольких процентов от запасаемой химической энергии ВВ.
Что касается возможностей применения ВИИ в аналитической спектроскопии вещества, то таких исследований, насколько нам известно, не проводились.
Цель данной работы - изучить возможность применения взрывных источников излучения на основе детонации конденсированных ВВ в атомной и молекулярной спектроскопии.
Экспериментальная часть
В качестве исследуемых проб использовался порошок Al2O3.Для атомизации и возбуждения эмиссионных спектров применялись прессованные порошки фуразанотетразиндиоксида (C2N6O3, ФТДО) в виде таблеток толщиной 400 мкм и диаметром 3 мм, полученные прессованием под давлением 109 Па[2]. Инициирование взрыва производилось воздействием сильноточного электронного пучка (СЭП). Методы и процессы взрывного разложения использованных ВВ с помощью СЭП подробно описаны в работах [1-3]. Для демонстрации возможности применения ВВ как источника возбуждения спектров на таблетку ФТДО помещалась исследуемая проба.
Источником инициирования взрыва ВВ являлся СЭП, генерируемый с помощью импульсного ускорителя электронов на основе ГИН-600 конструкции Г.А. Месяца и Б.М. Ковальчука. Регистрация эмиссионных спектров производилась с помощью оптоволоконного интегрального спектрометра AvaSpec Dual, спектральный диапазон измерений составлял 200- 480 и 480-980 нм, спектральное разрешение ? 1,5 нм. Спектры высокого разрешения до 0,1 нм, регистрировались на фотоаппарат SONY, установленный вместо выходной щели монохроматора МДР_23, спектральный диапазон измерений этого метода составлял 400-700 нм, ширина получаемых спектрограмм -- 25 нм.
Рисунок 1. Схема инициирования ФТДО электронным пучком: 1 - образец, 2 - таблетка ФТДО, 3 -алюминиевая фольга 10 µm, 4 - анод
Рисунок 2. Схема экспериментальной установки
Результаты и обсуждение
Предварительно были изучены спектры плазмы взрыва «чистых» образцов ФТДО. На рисунке 3 приведены атомно-эмиссионные спектры взрыва. Видно, что на фоне малоинтенсивного сплошного спектра выделяются четыре линии, принадлежащие: натрию (588,9 нм и 589,5 нм), литию (670,7 нм) и калию (769,8 нм и 766,4 нм). Дублет линии натрия зарегистрирован как одна линия вследствие недостаточной разрешающей способности спектрометра. Согласно исследованиям [3] линий щелочных металлов (Na, Li, K), обнаруженные в плазме взрыва ФТДО, свидетельствует о вхождении примесей в состав образцов при их изготовлении. Подробная идентификация спектров представлена в таблице 1.
Рисунок 3. Спектр взрывного свечения прессованных образцов ФТДО
Таблица 1. Идентификация спектральных линий плазмы взрыва ФТДО
|
Номер линии |
Линия в спектре, нм |
Идентификация, нм |
|
|
1 |
285,2 |
||
|
2 |
308,15 |
Al I (308,21529) |
|
|
3 |
309,2 |
Al I (309,28386) |
|
|
4 |
393,24 |
Ca I (393,37) |
|
|
5 |
394,35 |
Al I (394,40005) |
|
|
6 |
396,10 |
Al I (396,15200) |
|
|
7 |
396,76 |
Ca I (396,85) |
|
|
8 |
422,56 |
Ca I (422,673) |
|
|
446,65 - 465,0 467,43 - 473,26 |
AlO(447,05 -464,82) AlO (467,20 - 473,55) |
||
|
483,90- 489,03 507,5- 540,84 |
AlO (484,21 - 488,84) AlO(507,93 - 541,05) |
||
|
9 |
590,2 |
Na I (588,99) Na I (589,59) |
|
|
10 |
670,9 |
Li I (670,776) Li I (670,791) |
|
|
11 |
766,4 769,9 |
K I (766,4899) K I (769,8964 |
Спектр взрывного свечения ФТДО с добавлением порошка Al2O3 приведен на рисунках 4 и 5. В спектрах взрывного свечения четко установлены и идентифицированы атомные линии алюминия (линии 2 и 3 см.рис.4) и серии линий принадлежащих молекуле AlO (см. рис. 5). Подробная идентификация спектров представлена в таблице 1.
Рисунок 4. Спектр взрывного свечения прессованных образцов ФТДО с добалением порошка Al2O3
Рисунок 5. Спектр взрывного свечения прессованных образцов ФТДО с добавлением порошка Al2O3
В спектрах взрывного свечения, также идентифицированы атомарные линии кальция. Поскольку кальций является основным «загрязнителем» поверхности металлов, предполагается, что данный элемент вносится в плазменный факел взрыва с поверхности анода. Люминесценция атомов, ионов и молекул азота в условиях эксперимента не обнаружена.
Продемонстрирована возможность применения ВВ (на примере ФТДО с добавлением порошка Al2O3), как источника возбуждения спектров в АЭСА и молекулярном спектральном анализе. Регистрация примесей щелочных металлов в спектре свечения ФТДО свидетельствует о высокой чувствительности разработанной методики.
Главное преимущество применения ВВ в спектральном анализе -- возможность определения элементного состава взрывчатых веществ, а также других конденсированных материалов.
Список литературы
взрывчатый энергия спектроскопия атомизация
1. Oleshko V.I. 2012 The spectral element analysis using powerful electron beams (Tomsk: Tomsk Polytechnic University) p 96 (In Russian).
2. Oleshko V.I., Zarko V.E., Lysyk V.V., Tsipilev V. P and Kalmykov P.I. 2015 Technical Physics Letters41 pp 10-15DOI: 10.1134/S1063785015060115(In Russian).
3. Oleshko V.I. and Lysyk V.V. 2012 Izv.Vuzov.Physics55 pp149-152doi:10.1088/1742-6596/552/1/012044(In Russian).
4. Bulanov C.C., Esiev R.U., Kamrukov A.S., Kozlov N.P., Morozov M.I. and Roslyakov I.A. 2010 Technical Physics 80 pp 87-94(In Russian).
5. Usupaliev U., Usupaliev P.U. and Shuteev S.A. 2007 TechnicalPhysics77 pp 50-62(In Russian).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Физико–химические основы горения и взрыва. Тепловая, цепная и диффузная теории горения веществ, взрывчатые вещества. Свойства твердых топлив и продуктов сгорания, термодинамические свойства продуктов сгорания. Виды пламени и скорость его распространения.
курс лекций [1,7 M], добавлен 05.01.2013Характеристика открытия явления радиоактивного излучения, которое положило начало эре изучения и использования ядерной энергии. Особенности ядерного оружия - оружия массового поражения взрывного действия. Исследование поражающих факторов ядерного взрыва.
презентация [6,1 M], добавлен 26.04.2010Расчет энергии иона. Количественная интерпретация данных о рассеянии быстрых ионов. Метод спектроскопии обратно рассеянных ионов низких энергий. Форма энергетических спектров двухкомпонентных материалов. Спектр кремния с анатомами на поверхности.
контрольная работа [86,3 K], добавлен 14.11.2011Определение зависимости скорости горения баллистических и смесевых порохов от давления, химической структуры взрывчатых веществ. Анализ влияния положительных и отрицательных катализаторов на горение индивидуальных взрывчатых веществ различных классов.
монография [37,5 K], добавлен 19.08.2010Цепная реакция деления, термоядерный синтез. Явления при ядерном взрыве. Классификация ядерных взрывов по мощности и по нахождению центра взрыва. Военное и мирное применение ядерных взрывов. Природные ядерные взрывы. Разрушительные последствия от взрыва.
реферат [29,4 K], добавлен 03.12.2015Сущность и основное содержание теории большого взрыва, история ее разработок и оценка популярности на современном этапе. Выдающиеся отечественные и зарубежные ученые, внесшие вклад в развитие данного учения. Закон разбегания галактик и его нелинейность.
реферат [891,6 K], добавлен 25.01.2014Возможности развития двумерной спектроскопии ЯМР. Использование методов Фурье-спектроскопии с использованием Фурье-преобразования в процессе проведения двумерного ЯМР-эксперимента, обработка данных. Корреляция и ее значение в гетероядерном случае.
реферат [1,0 M], добавлен 27.08.2009Теоретические сведения о физических явлениях, возникающих при столкновении твердых тел. Проверка законов сохранения импульса и энергии для случаев прямого и косого центральных ударов тел. Определение для заданных случаев коэффициента восстановления.
лабораторная работа [193,9 K], добавлен 05.05.2011Метрологические характеристики и аналитические возможности атомно-абсорбционного метода. Способы монохроматизации и регистрации спектров. Индикаторные, мембранные и металлические электроды. Рентгеновская, атомно-флуоресцентная, электронная спектроскопия.
автореферат [3,1 M], добавлен 30.04.2015Решение экспериментальных задач по определению плотности твердых веществ и растворов, с различной массовой долей растворенного вещества. Измерение плотности веществ, оценка границ погрешностей. Установление зависимости плотности растворов от концентрации.
курсовая работа [922,0 K], добавлен 17.01.2014Основные физические принципы ЯМР-спектроскопии. Ансамбль ядер со спином 1/2. Получение одномерных спектров. Полоса возбуждаемых импульсом частот. Химический сдвиг. Константа спин-спинового взаимодействия. Ядерный эффект Оверхаузера. Конформация кресла.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.06.2014Обзор развития современной энергетики и ее проблемы. Общая характеристика альтернативных источников получения энергии, возможности их применения, достоинства и недостатки. Разработки, применяемые в настоящее время для нетрадиционного получения энергии.
реферат [4,5 M], добавлен 29.03.2011Изучение электропроводности твердых растворов ферритов. Анализ результатов опыта, которые позволяют утверждать, что в исследованных твердых растворах системы CoXMn1-XS реализуются переходы типа металл-диэлектрик как по температуре, так и по концентрации.
реферат [1,8 M], добавлен 21.06.2010Проектирование системы электропривода ЧП-АД с КЗ ротором взамен существующей системы электропривода ТП-Д кристаллизатора МНЛЗ ОАО "ЗСМК". Затраты на создание качества системы. Расчёт энергии взрыва, возникающего при взаимодействии с водой расплава стали.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 15.11.2013Пути и методики непосредственного использования световой энергии Солнца в промышленности и технике. Использование северного холода как источника энергии, его потенциал и возможности. Аккумулирование энергии и повышение коэффициента полезного действия.
реферат [18,0 K], добавлен 20.09.2009Математическое описание процесса преобразования энергии газообразных веществ (ГОВ) в механическую энергию. Определение мощности энергии топлива с анализом энергии ГОВ, а также скорости движения турбины с максимальным использованием энергии ГОВ.
реферат [46,7 K], добавлен 24.08.2011Кинетические методы спектроскопии как возможность извлекать информацию о межмолекулярных взаимодействиях в системах и процессах преобразования в них энергии электронного возбуждения.
статья [9,4 K], добавлен 22.07.2007Результаты исследования влияния поглощения излучения на интенсивность фосфоресценции в твердых растворах органических соединений. Приведено сопоставление результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными.
статья [88,1 K], добавлен 22.07.2007Сущность и краткая характеристика видов энергии. Особенности использования солнечной и водородной энергии. Основные достоинства геотермальной энергии. История изобретения "ошейника" А. Стреляемым, принцип его работы и потребления энергии роста растений.
презентация [911,5 K], добавлен 20.12.2009Деление твердых тел на диэлектрики, проводники и полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводниковых материалов. Исследование изменений сопротивления кристаллов германия и кремния при нагревании, определение энергии их активации.
лабораторная работа [120,4 K], добавлен 10.05.2016
