[發(fā)明專利]一種基于輕氣炮沖擊加載下樣品透射率的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910540322.8
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110220775B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任月虹;陳建勇;吳浪;汪貽高;范茁寧;孫燕云;劉福生;張明建
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N3/30;G01N21/59
• 代理公司: 成都華飛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51281
• 代理人: 杜群芳

本發(fā)明涉及動態(tài)加載技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于輕氣炮沖擊加載下樣品透射率的測量裝置，包括輕氣炮、真空倉和信號收集裝置，通過一組電探針產(chǎn)生電信號用于判斷飛片和基板相碰撞的時間點，另一組電探針接通激發(fā)激光器，讓激光器開始發(fā)射激光，激光通過半透鏡產(chǎn)生反射光和透過光，反射光射向樣品室，并最終由第一光探針、第二光探針分別收集反射光信號、透過光信號，光信號傳遞至信號收集裝置并產(chǎn)生波形曲線，通過計算參考光與樣品光的比值來判斷樣品透射率的變化，即實現(xiàn)了通過原位檢測沖擊壓力下物體透射率的變化來確定物體是否發(fā)生相變，對于固體、液體，甚至是氣體都適用，具有非常高的實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動態(tài)加載技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于輕氣炮沖擊加載下樣品透射率的測量裝置。

背景技術(shù)

動態(tài)加載技術(shù)及其原理興起于20世紀40年代，被應(yīng)用于極端條件下研究凝聚態(tài)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化規(guī)律。與傳統(tǒng)的靜態(tài)加載技術(shù)不同在于它能夠在瞬間使物質(zhì)內(nèi)部的壓力和溫度發(fā)生突變，從而為研究高溫高壓下的相變行為提供了一種可用的動態(tài)加載手段。與傳統(tǒng)靜高壓相比，沖擊波加載實驗的獨特特性是：加載時間快、弛豫時間短以及瞬間可以改變樣品的壓力和溫度狀態(tài)等。因此，沖擊波加載技術(shù)是沖擊波加載技術(shù)在物態(tài)方程測量、人工合成新材料(如金剛石)、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究、沖擊引爆機理、隕石成坑及對空間飛行器的破壞，以及穿甲、侵徹、爆炸加工等研究工作中是一項重要技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于固體物理、天體物理、地球物理、固體化學(xué)、爆炸力學(xué)、軍事科學(xué)等學(xué)科以及許多工業(yè)技術(shù)的研究工作中。同時，沖擊波加載技術(shù)研究物質(zhì)相變動力學(xué)過程最為合適的方法之一。沖擊相變對揭示高溫高壓條件下結(jié)構(gòu)與物態(tài)變化具有重要的科學(xué)意義故也是沖擊波物理研究的熱點領(lǐng)域之一。

目前已有的動態(tài)加載手段有，激光加載技術(shù)、炸藥炮轟技術(shù)、氣體炮加載技術(shù)等。氣體炮是在火炮加載技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種動高壓加載裝置。火炮裝置簡單但是由于火藥室能承受的火藥點火時的峰值壓強有限，一般火炮彈丸底部允許的平均壓強不超過150MPa，因此彈丸的速度調(diào)節(jié)范圍十分小，只能達到1km/s～2km/s。而氣體炮克服了這個困難，氣體炮能發(fā)射各種形狀的彈丸，彈丸的材料、質(zhì)量、尺寸和速度均有較大的選擇范圍。更為突出的優(yōu)點是，彈丸在承受較低加速度或較低應(yīng)力的驅(qū)動下就可以獲得較高的速度，因此氣炮驅(qū)動有較大的通用性，是目前我國動壓加載技術(shù)最常用的技術(shù)之一。光學(xué)診斷技術(shù)常作為一種診斷手常與氣炮加載技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于各領(lǐng)域科學(xué)研究中。常用的光學(xué)診斷技術(shù)有：光反射技術(shù)、X衍射測量技術(shù)、光透射測量技術(shù)、激光拉曼光譜技術(shù)。光透射測量技術(shù)常被應(yīng)用于實驗診斷中，光透射率技術(shù)能夠直接反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，是用來判斷物體是否發(fā)生相變的一個重要指標，并經(jīng)常與高壓加載技術(shù)相結(jié)合用來判斷物體是否發(fā)生了高壓相變。

高壓相變是指物質(zhì)由高壓力環(huán)境所感生的相變。這種相變起源于高壓作用下原子間距縮短時由點陣和電子的相互作用所引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定性，從而引起物質(zhì)內(nèi)的能量狀態(tài)發(fā)生變化。當達到一定的高壓或高壓高溫條件時，物質(zhì)中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)就會發(fā)生變化，并表現(xiàn)出該物質(zhì)物理性質(zhì)的突變，如絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘伲娮韬腕w積發(fā)生顯著改變等，這種現(xiàn)象稱為高壓相變。高壓相變的研究為高壓合成提供重要的理論與實驗依據(jù)。高壓相變還表現(xiàn)出豐富的物理行為，已成為凝聚態(tài)物理研究的一個重要的前沿領(lǐng)域。近百年來物體的高壓相變研究及其應(yīng)用一直為學(xué)術(shù)界所關(guān)注，而如何確定物體的相變壓力點就是一個非常重要的問題，尤其是液體和氣體材料的確定就顯得十分的困難。

本發(fā)明提供了一種通過原位檢測沖擊壓力下物體透射率的變化來確定物體是否發(fā)生相變的實驗技術(shù)，對于固體，液體甚至是氣體都適用，有著非常高的實用價值。

發(fā)明內(nèi)容