Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РАЗМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ АЗИДА СЕРЕБРА ИМПУЛЬСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Каленский А.В., Кригер В.Г., Ананьева М.В.

Экспериментальное исследование кинетики процессов, приводящих к взрывному разложению азидов тяжелых металлов (АТМ) при внешних имульсных воздействиях интенсивно проводились последние тридцать лет.

Цепная природа взрывного разложения АТМ доказана экспериментально и теоретически, в то-же время в литературе нет единого мнения о природе основных стадий процесса.

Основные трудности идентификации элементарных стадий зарождения и развития цепной реакции связаны с тем, что экспериментально исследованы закономерности только самоускоряющихся режимов взрывного разложения. Для разработки экспериментально обоснованного на уровне элементарных стадий механизма разветвленной твердофазной цепной реакции особенно актуальным является исследование кинетики допороговых режимов процесса и закономерностей перехода реакции из затухающего в самоускоряющийся режим при повышении интенсивности внешнего импульсного воздействия, что является целью настоящей работы.

Рассмотрим действие на кристалл азида серебра импульсного лазерного излучения длительностью 20 нс. C учетом влияния поверхности на развитие реакции кинетика процесса будет описываться системой интегро-дифференциальных уравнений [1]:

                                                 (1)

где s=5*105 cм/с – скорость поверхностной рекомбинации в кристаллах азида серебра,граничное условие - учитывающее темп рекомбинации носителей заряда на поверхности, -член, учитывающий выгорание анионной подсистемы кристалла в результате реакции. L-число Лошмидта.

 

Рисунок 1. Зависимость критической плотности энергии инициирования кристаллов азида серебра (в относительных единицах) от размера кристалла, точки – эксперимент, линия – расчет по формуле (2).

В работе [1] показано, что с уменьшением размера кристалла пороговая плотность энергии (Hk) перехода медленного разложения во взрывное существенно увеличивается. В рамках модели это связано с повышенной скоростью рекомбинации электрон-дырочных пар на поверхности кристалла. Экспериментальные исследования зависимости Hk от размера кристалла (r) выполнены на установке, описанной в [2]. Показано, что Hkувеличивается более чем в 30 раз при уменьшении r в интервале от 100 до 3 мкм. На рис. 1 представлена зависимость критической плотности энергии инициирования кристаллов азида серебра (в относительных единицах ) от размера кристалла, точки – эксперимент, линия – расчет по выражению:

                                (2)

где z= , х(1)=kr=2.68*106 с-1x(2)=kr/k1=0.14tx(i)=r2.

После действия импульсного излучения большие (r>50мкм) кристаллы либо взрываются при превышении порога инициирования, либо с ними никаких видимых изменений (включая вспышку свечения) не происходит. Инициирование мелких кристаллов сопровождается появлением промежуточной области энергий импульса, в которой наблюдается свечение кристалла и видимое потемнение образцов. При меньших энергиях импульса вспышка и разложение не наблюдается, при больших – реакция переходит в самоускоряющийся режим и оканчивается взрывным разложением кристалла.

Проведена обработка кинетических закономерностей свечения кристаллов размерами от 3 до 30 мкм при изменении плотности энергии импульса от появления эффекта до Hk. Построены зависимости величины максимума, константы скорости нарастания и спада свечения от энергии импульса.

Для определения параметров модели в системе Matlab создан пакет прикладных программ решения обратной кинетической задачи. Экспериментальная и теоретическая кинетическая зависимости люминесценции были нормированы на максимальные значения и сравнивались методом наименьших квадратов. Правая часть системы ОДУ задавалась отдельной функцией, константы элементарных стадий в которых являлись подгоночными параметрами. Показано, что все экспериментальные закономерности качественно и количественно описываются в рамках сформулированной в [1] модели разветвленной цепной реакции импульсного инициирования АТМ. Полученные при решении обратной кинетической задачи параметры модели в пределах одного порядка совпадают с оцененными в [1]. Работа выполнена при поддержке РФФИ.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кригер В.Г., Каленский А.В.//ХФ. 1996. Т15. №3, С 40-48.

2. В.Г. Кригер, А.В. Каленский, В.П. Ципилев, Ю.А. Захаров //Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2004, № 1. - C.169-173.


Библиографическая ссылка

Каленский А.В., Кригер В.Г., Ананьева М.В. РАЗМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ АЗИДА СЕРЕБРА ИМПУЛЬСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ // Современные проблемы науки и образования. – 2006. – № 2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=196 (дата обращения: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074