ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДАРНО-ВОЛНОВЫХ
И ДЕТОНАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
Выступление академика В.Титова на научной сессии Общего собрания
СО РАН 15 декабря 2002 года (публикуется в изложении).
Использование синхротронного излучения в исследовании
высокоскоростных процессов в Сибирском отделении сделано впервые.
Аналогов в мире просто нет, — сказал В.Титов, — Начало этих
работ возникло три года назад, когда "по недосмотру начальства"
(а все хорошее делается только по недосмотру начальства!) в
Институте ядерной физики был произведен взрыв под ускорителем.
Исследовалась детонация зарядов ВВ. Здесь требуется пояснить цели
эксперимента.
1. Определить скорость изменения плотности как функции времени с
разрешением в доли микросекунды.
2. Зафиксировать с помощью малоуглового рентгеновского
рассеяния — МУРР — возникновение флуктуаций плотности, образующихся
вследствие фазовых переходов графит-алмаз. Для этого нужно было
решить очень сложные технические проблемы, в первую очередь —
"со взрывом под ускорителем" — сумели вывести пучок из
ускорителя в область взрыва, а затем ввели в систему детектора.
Причем вся эта измерительная система неразрушаема и может
использоваться многократно.
В.Титов продемонстрировал на экране результаты — записи сигнала
плотности и прокомментировал их:
— ...Ясно, что можно будет расшифровать этот небольшой "зуб",
который несет информацию об изменении плотности, реализующейся в
детонационной волне. Сделать такие измерения никому не
удавалось — "влезть" внутрь детонационной волны любыми, не нарушающими
процесс методами удается с огромным трудом.
При решении второй задачи — изменение флуктуации плотности —
использовался заряд тротил-гексоген (50/50). При его детонации
образуются ультрадисперсные алмазы. (Это известная работа
институтов Сибирского отделения, НПО "Алтай", доведенная до
промышленного производства.)
Далее докладчик назвал участников этого интеграционного проекта:
институты Ядерной физики, Химии твердого тела и механохимии и
Гидродинамики. "Надо сказать, все три компонента этого
интеграционного проекта были необходимы, и только в Сибирском
отделении могла родиться такая птица-тройка, потому что других
мест не то что в России, но даже и в мире найти очень трудно".
За три года в ИЯФе построена новая специализированная станция —
стандартный стенд. Параллельно создавался уникальный детектор с
пространственным разрешением 0,1 миллиметра и общим числом
каналов до 256. Многоканальный выход позволяет измерять плотность
не только поперек, но и вдоль, что более детально восстанавливает
картину изменения плотности. А если соответственно компьютером
подкрасить, как выразился В.Титов, то получается очень
впечатляющая картина взрыва, зафиксированного с помощью
рентгеновского излучения.
Полученные результаты показывают дальнейшие возможности
совершенствования методов измерения плотности в динамических
процессах.
Выступающий выразил надежду, что новый интеграционный проект
завершится решением этой задачи.
Кроме того, академик В.Титов напомнил о результатах своих ранних
работ, связанных с получением ультрадисперсных алмазов при
взрыве. Информация о размерах частиц исследовалась также методом
углового рассеяния частиц, но в статике. На самом деле процесс
оказался более тонким — демонстрировалась запись, полученная на
многоканальной установке в ИЯФе. Видно, что эти данные можно уже
обработать. Оказывается, что никакого мгновенного образования
алмазных частиц не происходит, хотя первоначальное образование
центров конденсации имеется. После этого происходит дальнейшее
обрастание и выстраивание в алмазную структуру уже за больший
промежуток времени.
В.Титов обозначил новые задачи: "В названии проекта присутствуют
не только детонационные и ударно-волновые процессы. Это было
замечено в одном из первых экспериментов, когда мы обнаружили,
что малоугловое рассеяние возникает при ударном нагружении
образцов, изготовленных из оргстекла и нафталина. На новой
установке мы поставили ряд успешных опытов, в которых
зафиксирована тонкая картина разрушения хрупких материалов".
Результат — экспериментальные кривые, на которых зафиксировано
изменение плотности оргстекла во времени при разрушении ударной
волной.
Докладчик остановился еще на одном интересном примере, который
показывает возможности создания новых технологий. Уже в первых
опытах, как он сказал, "мы не только алмазами живы, не одними
алмазами дышим. Мы исследовали, как будет происходить процесс
деструкции, разрушения органических материалов".
С помощью малоуглового рассеяния — МУРР — зафиксирован характер
развития флуктуации плотности за сильной ударной волной в
тефлоне, парафине и стеарате серебра. На экране — три кривые на
малоугловом рассеянии. Видно, что в стеарате серебра наблюдается
наибольшая флуктуация плотности. Стеарат серебра был подвергнут
взрывной обработке в чистой камере в Институте гидродинамики, а
полученные продукты исследованы на электронном микроскопе в
Институте химии твердого тела и механохимии.
Показывался снимок, на котором были видны наночастицы серебра
порядка 100 ангстрем. Дифракционный анализ подтвердил, что это
чистое серебро. Это важно для целого ряда приложений. Например,
для процессов создания тончайших светочувствительных слоев...
— Прошло всего лишь три года, — подытожил свое выступление
В.Титов, — нами опубликовано достаточно большое число работ, мы
участвовали в трех крупных международных конференциях. Научное
сообщество, работающее в области материаловедения, физики и
механики сплошной среды, с большим интересом отнеслось к нашим
исследованиям. Так что, опыт сотрудничества газодинамиков,
физиков, физико-химиков и специалистов в области радиационных
приборов, специалистов в области радиационного облучения оказался
успешным.
стр. 7
|