兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1350-1357.doi: 10.12382/bgxb.2022.0092
王等旺, 徐海斌, 马泽龙, 徐畅, 刘小东, 张云峰, 赵奇峰*()
收稿日期:
2022-02-17
上线日期:
2022-06-23
通讯作者:
WANG Dengwang, XU Haibin, MA Zelong, XU Chang, LIU Xiaodong, ZHANG Yunfeng, ZHAO Qifeng*()
Received:
2022-02-17
Online:
2022-06-23
摘要:
光敏炸药乙炔银-硝酸银加载技术是模拟强脉冲X射线结构响应的重要手段之一,采用脉冲激光起爆是一种不同于传统的闪光高压起爆方式,其优势在于增强了操作可控性、异型加载实现性和同时加载时效性。对激光起爆机理进行针对性分析,介绍激光起爆平台和乙炔银-硝酸银材料性质。针对光敏炸药的光吸收特性开展激光起爆实验,获得193nm/266nm/532nm/1064nm等波长激光起爆阈值分别为5.07mJ/mm2、6.77mJ/mm2、7.21mJ/mm2、10.61mJ/mm2,并通过爆速验证完全爆轰过程,用辐射光谱分析表征反应过程元素生成。所得成果对于脉冲激光起爆过程、机理及爆炸载荷规律研究,以及光敏炸药模拟X射线结构响应加载技术具有很好的技术支持作用。
王等旺, 徐海斌, 马泽龙, 徐畅, 刘小东, 张云峰, 赵奇峰. 脉冲激光起爆光敏炸药特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1350-1357.
WANG Dengwang, XU Haibin, MA Zelong, XU Chang, LIU Xiaodong, ZHANG Yunfeng, ZHAO Qifeng. Characteristics of Pulsed Laser Initiation of Light-Sensitive Explosives[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(5): 1350-1357.
激光器 | 波长/nm | 单脉冲最大 能量/mJ | 脉冲 宽度/ns |
---|---|---|---|
ArF准分子激光器 | 193 | 120 | 20 |
266 | 50 | ||
Q-smart450 | 532 | 200 | 6.3 |
1064 | 400 |
表1 选用激光器参数
Table 1 Laser parameters
激光器 | 波长/nm | 单脉冲最大 能量/mJ | 脉冲 宽度/ns |
---|---|---|---|
ArF准分子激光器 | 193 | 120 | 20 |
266 | 50 | ||
Q-smart450 | 532 | 200 | 6.3 |
1064 | 400 |
图4 Q-smart450激光器波长2D/3D能量分布(上为 2D能量分布,下为3D能量分布)
Fig.4 2D/3D energy distribution of Q-Smart450 laser at wavelength(The upper is two-dimensional energy distrubution, and the lower is three-dimensional energy distrubution)
编号 | 平板质量/ g | 总质量/ g | SASN质量/ mg | 面密度/ (mg·cm-2) |
---|---|---|---|---|
1 | 19.1766 | 19.1830 | 6.4 | 32.59 |
2 | 18.3322 | 18.3427 | 10.5 | 53.48 |
3 | 18.4339 | 18.4384 | 4.5 | 20.92 |
4 | 18.0878 | 18.0931 | 5.3 | 26.99 |
5 | 17.8110 | 17.8229 | 11.9 | 60.61 |
6 | 18.9769 | 18.9807 | 3.8 | 19.35 |
7 | 18.5498 | 18.5537 | 3.9 | 19.86 |
8 | 17.9772 | 17.9820 | 4.8 | 24.45 |
9 | 18.2176 | 18.2306 | 27 | 42.45 |
10 | 19.1538 | 19.1660 | 12.2 | 19.18 |
11 | 18.9480 | 18.9594 | 11.4 | 17.92 |
12 | 19.5887 | 19.6018 | 13.1 | 20.60 |
13 | 18.2005 | 18.2149 | 14.4 | 22.64 |
14 | 18.8201 | 18.8349 | 14.8 | 23.27 |
15 | 18.8613 | 18.8720 | 10.7 | 16.82 |
16 | 18.6746 | 18.6932 | 18.6 | 29.25 |
表2 SASN试样参数
Table 2 SASN sample parameters
编号 | 平板质量/ g | 总质量/ g | SASN质量/ mg | 面密度/ (mg·cm-2) |
---|---|---|---|---|
1 | 19.1766 | 19.1830 | 6.4 | 32.59 |
2 | 18.3322 | 18.3427 | 10.5 | 53.48 |
3 | 18.4339 | 18.4384 | 4.5 | 20.92 |
4 | 18.0878 | 18.0931 | 5.3 | 26.99 |
5 | 17.8110 | 17.8229 | 11.9 | 60.61 |
6 | 18.9769 | 18.9807 | 3.8 | 19.35 |
7 | 18.5498 | 18.5537 | 3.9 | 19.86 |
8 | 17.9772 | 17.9820 | 4.8 | 24.45 |
9 | 18.2176 | 18.2306 | 27 | 42.45 |
10 | 19.1538 | 19.1660 | 12.2 | 19.18 |
11 | 18.9480 | 18.9594 | 11.4 | 17.92 |
12 | 19.5887 | 19.6018 | 13.1 | 20.60 |
13 | 18.2005 | 18.2149 | 14.4 | 22.64 |
14 | 18.8201 | 18.8349 | 14.8 | 23.27 |
15 | 18.8613 | 18.8720 | 10.7 | 16.82 |
16 | 18.6746 | 18.6932 | 18.6 | 29.25 |
激光器 参数 | 能量/ mJ | 光斑/ mm2 | 能量密度/ (mJ·mm-2) | 功率密度/ (kW·mm-2) | 是否 起爆 |
---|---|---|---|---|---|
ArF, 20Hz, 193nm | 3.1 | 5.275 | 0.59 | 29.5 | 未起爆 |
3.8 | 5.275 | 0.72 | 36 | 未起爆 | |
4 | 5.275 | 0.75 | 37.5 | 未起爆 | |
4 | 5.275 | 0.76 | 38 | 未起爆 | |
3.8 | 0.75 | 5.07 | 253.5 | 完全起爆 | |
3.8 | 0.75 | 5.07 | 253.5 | 完全起爆 | |
3.9 | 0.75 | 5.2 | 260 | 完全起爆 | |
3.9 | 0.75 | 5.2 | 260 | 完全起爆 | |
4 | 0.75 | 5.3 | 265 | 完全起爆 | |
4.4 | 0.75 | 5.87 | 293.5 | 完全起爆 | |
13 | 0.427 | 30.44 | 5073.3 | 完全起爆 | |
12 | 7.86 | 1310.0 | 完全起爆 | ||
Q-smart450, 20Hz, 266nm | 9.5 | 2.512 | 3.78 | 600.3 | 未起爆 |
13.1 | 5.21 | 827.8 | 未起爆 | ||
15.4 | 6.13 | 973.1 | 未起爆 | ||
17.0 | 6.77 | 1074.2 | 起爆 | ||
17.5 | 6.97 | 1105.8 | 起爆 | ||
18.5 | 7.36 | 1169.0 | 起爆 | ||
21.1 | 8.40 | 1333.3 | 起爆 | ||
Q-smart450, 20Hz, 532nm | 16.8 | 3.120 | 5.38 | 854.7 | 未起爆 |
18.5 | 5.93 | 941.2 | 未起爆 | ||
21.1 | 6.76 | 1073.5 | 未起爆 | ||
22.5 | 7.21 | 1144.7 | 起爆 | ||
23.9 | 7.66 | 1215.9 | 起爆 | ||
24.8 | 7.95 | 1261.7 | 起爆 | ||
25.9 | 8.30 | 1317.7 | 起爆 | ||
Q-smart450, 20Hz, 1064nm | 22.6 | 3.524 | 6.41 | 1018.0 | 未起爆 |
27.6 | 7.83 | 1243.2 | 未起爆 | ||
32.4 | 9.19 | 1459.4 | 未起爆 | ||
35.2 | 9.99 | 1585.5 | 未起爆 | ||
37.4 | 10.61 | 1684.6 | 起爆 | ||
39.5 | 11.21 | 1779.2 | 起爆 | ||
42.6 | 12.09 | 1918.8 | 起爆 |
表3 不同激光器起爆实验参数
Table 3 Experimental parameters of initiation by different lasers
激光器 参数 | 能量/ mJ | 光斑/ mm2 | 能量密度/ (mJ·mm-2) | 功率密度/ (kW·mm-2) | 是否 起爆 |
---|---|---|---|---|---|
ArF, 20Hz, 193nm | 3.1 | 5.275 | 0.59 | 29.5 | 未起爆 |
3.8 | 5.275 | 0.72 | 36 | 未起爆 | |
4 | 5.275 | 0.75 | 37.5 | 未起爆 | |
4 | 5.275 | 0.76 | 38 | 未起爆 | |
3.8 | 0.75 | 5.07 | 253.5 | 完全起爆 | |
3.8 | 0.75 | 5.07 | 253.5 | 完全起爆 | |
3.9 | 0.75 | 5.2 | 260 | 完全起爆 | |
3.9 | 0.75 | 5.2 | 260 | 完全起爆 | |
4 | 0.75 | 5.3 | 265 | 完全起爆 | |
4.4 | 0.75 | 5.87 | 293.5 | 完全起爆 | |
13 | 0.427 | 30.44 | 5073.3 | 完全起爆 | |
12 | 7.86 | 1310.0 | 完全起爆 | ||
Q-smart450, 20Hz, 266nm | 9.5 | 2.512 | 3.78 | 600.3 | 未起爆 |
13.1 | 5.21 | 827.8 | 未起爆 | ||
15.4 | 6.13 | 973.1 | 未起爆 | ||
17.0 | 6.77 | 1074.2 | 起爆 | ||
17.5 | 6.97 | 1105.8 | 起爆 | ||
18.5 | 7.36 | 1169.0 | 起爆 | ||
21.1 | 8.40 | 1333.3 | 起爆 | ||
Q-smart450, 20Hz, 532nm | 16.8 | 3.120 | 5.38 | 854.7 | 未起爆 |
18.5 | 5.93 | 941.2 | 未起爆 | ||
21.1 | 6.76 | 1073.5 | 未起爆 | ||
22.5 | 7.21 | 1144.7 | 起爆 | ||
23.9 | 7.66 | 1215.9 | 起爆 | ||
24.8 | 7.95 | 1261.7 | 起爆 | ||
25.9 | 8.30 | 1317.7 | 起爆 | ||
Q-smart450, 20Hz, 1064nm | 22.6 | 3.524 | 6.41 | 1018.0 | 未起爆 |
27.6 | 7.83 | 1243.2 | 未起爆 | ||
32.4 | 9.19 | 1459.4 | 未起爆 | ||
35.2 | 9.99 | 1585.5 | 未起爆 | ||
37.4 | 10.61 | 1684.6 | 起爆 | ||
39.5 | 11.21 | 1779.2 | 起爆 | ||
42.6 | 12.09 | 1918.8 | 起爆 |
探针1- 探针2/μs | 探针2- 探针3/μs | 探针3- 探针4/μs | 探针4- 探针5/μs | 平均速度/ (km·s-1) |
---|---|---|---|---|
7.1 | 6.8 | 7.1 | 1.429 | |
7.4 | 6.9 | 7.4 | 1.382 | |
8.7 | 7.4 | 7.4 | 6.7 | 1.325 |
6.4 | 7.1 | 6.9 | 7.0 | 1.460 |
表4 爆速测量结果
Table 4 Results of explosion rate
探针1- 探针2/μs | 探针2- 探针3/μs | 探针3- 探针4/μs | 探针4- 探针5/μs | 平均速度/ (km·s-1) |
---|---|---|---|---|
7.1 | 6.8 | 7.1 | 1.429 | |
7.4 | 6.9 | 7.4 | 1.382 | |
8.7 | 7.4 | 7.4 | 6.7 | 1.325 |
6.4 | 7.1 | 6.9 | 7.0 | 1.460 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.11.023 |
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