环氧丙烷DDT过程瞬态发射光谱的测量与分析

论文摘要

光谱技术是进行瞬态实时测量的重要方法之一,它可以从原子、分子的角度反映物质的特性和微观信息,同时也是了解物质快速反应微观机理和控制反应过程的有效手段。在物质冲击压缩、爆轰等领域具有重要的应用价值和意义。 本文在解决了实验测量中的同步控制、弱信号探测、光谱波长及相对强度定标以及防止误触发等关键性技术问题后,采用具有增强功能的光谱探测器ICCD和自行设计的光电转化器,建立起了一套瞬态光谱测试方法;在激波管上对环氧丙烷爆燃转爆轰过程（DDT）的瞬态发射光谱进行了测量,并对测量的光谱进行了分析。实验测量中,光谱的曝光时间可短至微秒到纳秒,光谱的分辨率最高达到0.2nm,光谱的波长范围为200至900nm。 应用建立的瞬态光谱测试技术,选择光谱仪150/mm光栅,在爆炸激波管不同侧窗及端窗拍摄了大量环氧丙烷DDT过程曝光时间为微秒至纳秒量级的发射光谱。这些瞬态光谱从光辐射角度很好地反映出了含能材料DDT动态变化过程的概貌。在DDT初始阶段光辐射很弱,可见及紫外区域仅能见到一些激波管壁杂质的辐射光,表现为原子线状光谱:在DDT中间阶段,随着燃烧波阵面传播的距离逐渐增大,光辐射也明显增强,既有原子线状光谱,也有分子带状光谱以及热辐射背景;达到爆轰时,光辐射强度呈数量级增加,原子线状谱、分子带状谱叠加在热辐射背景之上。 此外,用1200g/mm光栅在爆炸激波管不同侧窗对环氧丙烷DDT过程进行了高分辨率光谱测量,根据由C、H和O组成的一些分子或自由基的特征辐射谱带,通过对所拍摄到的环氧丙烷DDT过程高分辨光谱的辨认和分析,确定出环氧丙烷DDT过程中有CO、CHO、OH、CH、C2等主要的反应中间产物。用从激波管六个不同侧窗拍摄的环氧丙烷DDT过程高分辨瞬态发射光谱,经

论文目录

• 摘要
• ABSTRCT
• 第一章 绪论
• 1.1 含能材料的爆燃与爆轰
• 1.1.1 爆燃（Deflagration）
• 1.1.2 爆轰（Detonation）
• 1.1.3 爆燃转爆轰（DDT）
• 1.2 光谱技术的应用
• 1.2.1 研究原子分子光谱的意义
• 1.2.2 原子分子光谱研究的历史
• 1.3 本文的研究目标及研究内容
• 第二章 瞬态光谱测量系统与测试技术
• 2.1 实验装置及仪器工作原理
• 2.2 测试技术中的关键问题
• 2.2.1 测试系统时间同步问题
• 2.2.2 光谱波长定标问题
• 2.2.2.1 光谱仪定标（Spectrograph Calibration）
• 2.2.2.2 波长定标（Wavelength Calibration）
• 2.2.3 光谱相对强度定标问题
• 2.2.3.1 光谱相对强度定标的意义
• 2.2.3.2 光谱相对强度定标
• 2.2.4 弱光探测问题
• 2.2.5 防止误触发问题
• 2.3 实验方法
• 第三章 环氧丙烷DDT过程的瞬态光谱测量
• 3.1 环氧丙烷DDT过程光辐射的概貌
• 3.2 环氧丙烷DDT过程中间产物及最终产物的探测
• 2Swan（d³∏_g-a³∏_u）带系光谱'>3.2.1 C₂Swan（d³∏_g-a³∏_u）带系光谱
• 3.2.2 OH自由基辐射谱带
• 3.2.3 CH自由基辐射谱带
• 3.2.4 爆轰谱中杂质谱带及谱线
• 第四章 实验结果与分析
• 4.1 实验结果
• 4.2 环氧丙烷DDT过程中反应机理的初步分析
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 反应机理的初步分析
• 第五章 环氧丙烷DDT过程爆轰温度的测量
• 5.1 光谱辐射测温原理
• 5.2 测量方法
• 5.3 测量结果
• 第六章 总结
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢
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