Кинетика и механизмы разветвленных твердофазных цепных реакций в азидах серебра и свинца

• Автор: Каленский, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 278 с. : ил.

1.1 Экспериментальная установка на основе одночастотного одномодового неодимового лазера

1.2 Синтез образцов

1.3. Методы интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений

1.4 Методы минимизации функций мног их переменных

1.5 Программный комплекс для компьютерной обработки кинетики взрывного разложения

Глава 2. Инициирование взрывного разложения азидов металлов импульсным облучением литературный обзор

2.1 Порог инициирования азидов тяжелых металлов

2.1.1 Зависимость критической плотности энергии от длительности воздействия

2.1.2 Размерные эффекты инициирования азидов тяжелых металлов импульсным излучением

2.1.3 Влияние других факторов на пороговую

энергию инициирования взрыва азидов тяжелых металлов

2.2 Кинетические закономерности взрывного разложения азидов тяжелых металлов
2.2.1 Индукционный период развития реакции взрывного разложения
2.2.2 Проводимость азидов тяжелых металлов в ходе взрывного разложения
2.2.3 Свечение и оптическая плотность азидов тяжелых металлов в ходе взрывного разложения
2.2.4 Спектральный состав свечения
2.3 Исследование реакции 2Ы3 ЗМ2 в азидах
тяжлых меташов
2.3.1 Квантовохимические расчеты реакции 2И3 ЗЫ2
2.3.2 Возможные пути реакции З2 в решетке
азида серебра
2.4 Выводы Глава 3. Основные механизмы инициирования
взрывного разложения
3.1 Модели теплового взрыва азидов тяжелых металлов
3.2 Бимолекулярная модель цепной реакции
3.3 Собственнодефектная модель
3.4 Монодырочная модель взрывного разложения
азидов тяжелых металлов
3.5 Бивакаисионная модель взрывного разложения
азидов тяжелых металлов
3.6 Заключение 2 Глава 4. Бимолекулярная модель взрывного
разложения азидов тяжелых металлов
4.1 Схема элементарных стадий модели
4.2 Анализ модели
4.3 Оценка параметров модели
4.4 Инициирование взрывного разложения
микрокристаллов азидов тяжелых металлов
4.5 Зависимость пороговой энергии инициирования
от показателя поглощения лазерного излучения
4.6 Ценнотепловая модель импульсного
инициирования взрывного разложения азида серебра
4.7 Выводы 7 Глава 5. Механизм стадии обрыва цени
реакции взрывного разложения азида серебра
5.1 Экспериментальное исследование зависимости
критической плотности энергии взрывного разложения от размеров микрокристаллов азида серебра
5.2 Механизм рекомбинаци электрондырочных пар
при фото и радиационнохимическом разложении азида серебра
5.3 Регулирование пороговой плотностью энергии инициирования взрывного разложения предварительной засветкой
5.4 Выводы
Г лава 6. Феноменологическая модель стадии развития цени взрывного разложения азидов тяжелых металлов
6.1 Возможная модель предвзрывной люминесценции азидов тяжелых металлов
6.2 Схема электронных переходов генерации реагентов за счет энергии химической реакции
6.3 Закономерности взрывного разложения кристаллов азида серебра при различных диаметра зоны облучения
6.4 Пространственновременные характеристики процесса передачи энергии реакции кристаллической решетке азида серебра
Глава 7. Возможная модель распространения разветвленной твердофазной цепной реакции
7.1 Механизмы распространения химической реакции
7.2 Исследование распространения реакции взрывного разложения азида серебра
7.3 Разделение процессов развития реакции и разлета продуктов взрывного разложения азида серебра
7.4 Модель распространения волны цепной реакции по кристаллу азида серебра
8. Основные результаты и выводы
9. Заключение
. Литература
Обозначения и сокращения
ТФР твердофазное разложение
азиды тяжелых металлов
ЭМ энергетические материалы
АС азид серебра
АСв азид свинца
КЛС квазилокальное дырочное состояние
МВБ инициирующие взрывчатые вещества
ЛИ лазерное излучение
ЦР центр рекомбинации
ФЭУ фотоэлектронный умножитель
ПГ1Э поверхность потенциальной энергии
О диаметр, лазерного пучка на поверхности образца
г размер кристалла
го характерное расстояние передачи энергии химической реакции
Л концензрация комплекса
коэффициент диффузии дырок
И подвижность дырок
электроннодырочная пара
Е энергия образования одной пары
Е ширина запрещенной зоны
скорость генерации электроннодырочных пар
Но плотность энергии в импульсе на поверхности образца
нс критическая плотность энергии инициирования взрыва
эффективная плотность состояний
К скорость газовыделения
а коэффициент поглощения
Л длина волны фотовозбуждения
Ти длительность импульса
инд длительность индукционного периода
к бимолекулярная константа скорости локализации электронных
носителей на притягивающий центр к2 бимолекулярная константа скорости локализации электронных
носителей на нейтральном центре къ бимолекулярная константа скорости образования комплекса
к4 мономолекулярная константа скорости распада комплекса
со бимолекулярная константа скорости рекомбинации пар
ЦР центры рекомбтнации
кх константа скорости рекомбинации пар через объемные ЦР
коэффициент, определяющий долю невозбужденных узлов
анионной подрешетки
Введение


На базе предложенного механизма передачи энергии химической реакции электронной подсистеме кристалла, разработана модель распространения волны цепной твердофазной реакции, единственным новым параметром которого является характерное расстояние передачи энергии химической реакции г0, который экспериментально определен из зависимости пороговой плотности энергии инициирования от диаметра зоны облучения. Проведены расчеты скорости процесса, находящиеся в хорошем согласии с экспериментом. Диссертация завершается заключением, выводами и списком литературы. В заключении автор считает своим приятным долгом выразить благодарность научному консультанту профессору Кригер В. Г. за постоянную помощь и поддержку работы, чл. РАН, профессору Захарову Ю. Д, профессору Рябых С. М., профессору Невоструеву В. Э.Д. Крашенинину В. И. за консультации и полезные дискуссии профессору Лисицыну В. М. и профессору Ципилеву В. П. за помощь в проведении экспериментов и постоянный интерес к работе, РФФИ за финансовую поддержку работы. Глава 1. Для выполнения программы экспериментальных исследований необходим комплекс, включающей в себя одномодовый одночастотный лазер, позволяющей формировать на поверхности кристаллов пучки высокой однородности и интенсивности. Основные экспериментальные исследования выполнены на лазерном измерительном стенде, созданном профессором Ципилсвым В. П. , , 6 в Томском Политехническом Университете. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1. Рис. А нм, а задающий лазер б предусилитель, расщепитель пучка, детектор в промежуточный усилитель г мощный выходной усилитель д расщепитель пучка, измеритель энергии е формирователь однородного пучка регулируемого размера ж экспериментальная ячейка з блок многопараметрической синхронной регистрации. Лазер. Наиболее подходящим для экспериментальных исследований в области прозрачности матрицы БВ по отношению к воздействующему световому потоку является неодимовый импульсный твердотельный лазер, работающий в режиме одной поперечной центральной и одной продольной мод. Обычно используемые в исследованиях многомодовые лазеры имеют трудноконтролируемые и невоспроизводимые пространственновременные характеристики поля излучения. Особенно это касается лазеров, работающих в пикосекундном режиме генерации. Отечественная промышленность не выпускает одномодовые одночастотные лазеры с высокой энергией излучения, плавным изменением длительности импульса генерации и однородным распределением энергии в пучке. Для создания такого лазера был выбран принцип формирования пучка высокого качества на маломощном прецизионном задающем лазере с последующим увеличением энергетических параметров с помощью мощных квантовых усилителей света. Такой способ позволяет получить пучок необходимого качества при достаточно большой энергии в импульсе. Задающий лазер. Оптическая схема задающего лазера представлена на рисунке 1. В качестве активной среды используется фототропный затвор 6, установленный для получения импульсов наносекундной длительности представляет собой кварцевую плоскопараллельную кювету с раствором красителя в нитробензоле. В целях дополнительной стабилизации плоскости поляризации излучения кювета устанавливается под углом Брюстера к оси резонатора. С этой же целью в резонатор под углом Брюстера помещается стопа кварцевых пластин. Селекция продольных мод осуществляется введением дополнительного резонатора 5, что приводит к отсутствию биений в осциллограммах импульса генерации. Дифракционный пучок. Селекция поперечных типов колебаний угловых мод осуществляется с помощью круглой диэлектрической диафрагмы, помещенной вблизи заднего зеркала. Диаметр диафрагмы выбирается равным 2. Рис. Рис. П 2. Яо длина волны с1 диаметр диафрагмы. Пцп предельно достижимый диаметр пятна фокусировки с1 начальный размер пучка с1о с1 а относительное отверстие фокусирующего объектива. Контроль за поперечной модовой структурой осуществляется визуально по отпечатку на фотопленке оперативный контроль, расположенной в зоне Фраунгофера, а также но измерениям пространственного распределения энергии плотности энерг ии методом сканирующей диафрагмы. На рисунке 1. Р
1.