Физика

Взрывы изучили с помощью лазеров

Los Alamos National Laboratory

Ученые впервые использовали квантово-каскадный лазер для исследования физических и химических характеристик при взрыве различных веществ. Результаты работы опубликованы в Journal of Applied Physics.

Взрыв представляет собой сложное событие, связанное с быстро меняющимися температурами, давлениями и концентрациями химических веществ. Эти изменения происходят настолько быстро, что фиксировать их с помощью стандартного оборудования практически невозможно. Но понимание структуры взрыва и его характеристик в различные моменты времени могло бы помочь лучше исследовать эти явления и даже контролировать их.

Измерения с использованием прочных датчиков температуры или давления, помещенных внутри взрывающегося огненного шара, могут рассказать о физических изменениях, но не химических, которые также играют важную роль. Можно отобрать пробы конечных продуктов детонации, но они ничего не скажут о том, как происходит сам процесс и какие промежуточные вещества при нем образуются.

Чтобы собрать одновременно и физические и химические данные, ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США и Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне предложили использовать квантово-каскадный лазер со стреловидным внешним резонатором (swept-ECQCL). Используя этот новый прибор, исследователям удалось измерить взрывные события на более высоких скоростях, с более высоким разрешением и в течение более длительных периодов времени, чем было возможно раньше.

В качестве объектов для исследования ученые использовали четыре взрывчатых органических вещества. Их помещали в камеру, через которую проходил лазерный луч. Изменение его параметров при прохождении через зоны взрыва регистрировалось детектором и на основе полученных данных затем делался вывод о происходящих при событии реакциях и его физических характеристиках. Детальный анализ полученных результатов позволил исследователям получить информацию о температуре и концентрациях продуктов и интермедиатах реакции на протяжении всего взрывного события. Они также смогли измерить поглощение и излучение инфракрасного света от частиц сажи, созданных взрывом.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.