【摘要】：隨著火藥技術(shù)的發(fā)展和成熟,對于火藥的需求量和消耗量也大幅提升,在和平時期各國都會存儲大量的火藥武器,以便在突發(fā)的戰(zhàn)爭中能有效保衛(wèi)國家安全。然而火藥是一種易氧化且相對不穩(wěn)定的含能材料,在長期存儲過程中,因為環(huán)境溫度、濕度以及腐蝕性氣體等作用,使其物理、化學(xué)等性質(zhì)發(fā)生變化,對火藥的可靠性和穩(wěn)定性造成很大的影響,因此對庫存火藥老化檢測新技術(shù)的研究極其重要。太赫茲時域光譜技術(shù)憑借其低能,性和穿透性等優(yōu)越性,成為現(xiàn)今對物質(zhì)進行檢測的新型光譜技術(shù)。由于大多數(shù)火藥分子的轉(zhuǎn)動、振動信息主要位于THz頻段,利用THz時域光譜技術(shù)可以獲得火藥的THz時域譜、頻譜以及吸收光譜等信息,進而對火藥的組成以及分子結(jié)構(gòu)的變化進行分析,分辨火藥老化狀態(tài)。本文主要利用THz時域光譜技術(shù)對老化前后火藥樣品的THz吸收光譜進行了研究,并從老化前后火藥分子結(jié)構(gòu)的變化方面對實驗結(jié)果做了分析,,主要的研究工作有以下幾個方面:(1)介紹了本實驗室自行搭建的THz-TDS系統(tǒng)(頻譜范圍為0.1THz～2.5THz)和空氣等離子體產(chǎn)生THz的ZAP-ABCD系統(tǒng)(頻譜范圍為0.5THz～6THz)的工作原理及系統(tǒng)光路,并使用這兩個系統(tǒng)對實驗環(huán)境條件中水蒸氣對THz波的吸收進行了探究。(2)利用THz-TDS系統(tǒng)和ZAP-ABCD系統(tǒng)分別對五種火藥樣品(PETN、RDX、HMX、LLM-105、TATB)在不同頻譜范圍內(nèi)的THz時域光譜進行了測量,并通過頻譜變換和朗伯定律計算得到火藥樣品的THz吸收光譜。實驗采用透射式方法對火藥樣品進行檢測,實驗結(jié)果表明在THz頻譜范圍內(nèi)火藥樣品具有多個THz特征吸收峰,且不同火藥樣品的特征吸收峰位置互不相同,具有獨特的“指紋”特性。其中0.5THz～6THz頻譜范圍內(nèi)測量得到的火藥吸收光譜對現(xiàn)有的研究結(jié)果進行了補充和擴展。(3)對老化后火藥樣品的THz吸收光譜進行測量,并和未老化火藥的吸收光譜數(shù)據(jù)做了對比分析,并從火藥老化機理方面對老化后火藥吸收光譜的變化進行了理論解析。實驗結(jié)果表明,老化前后火藥的THz吸收光譜具有明顯的差異,其主要原因是老化后火藥分子結(jié)構(gòu)中的基團發(fā)生了斷裂、重組等變化。該研究結(jié)果表明了THz時域光譜技術(shù)在老化火藥研究方面的重要應(yīng)用價值。
【圖文】：

圖 1-1 THz 波在電磁波譜中的位置Fig.1-1 THz in the electromagnetic spectrumHz 技術(shù)發(fā)展初期，由于不能有效地產(chǎn)生探測 THz 波，使得 THz 科學(xué)技術(shù)的限制住。到了 20 世紀 80 年代末[3,4]，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和超快光電子技術(shù)的 THz 輻射提供了穩(wěn)定的輻射源和高精度的探測器，從而使 THz 科學(xué)技術(shù)得。2004 年，THz 科學(xué)技術(shù)被美國列為改變未來世界的十大技術(shù)之一[5]，在 2將 THz 科學(xué)技術(shù)列為“國家支柱技術(shù)十大重點戰(zhàn)略目標(biāo)”之首，由此可見

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文射在光電導(dǎo)天線（低溫 GaAs）表面的兩個電極之間，輻射出 THz。THz 輻射脈沖經(jīng)組離軸拋面鏡（PM1-PM4）的準直和聚焦之后，垂直聚焦在 ZnTe 探測晶體的表面，離軸拋面鏡 PM2 和 PM3 之間的焦點上為放置樣品的位置。同時探測光經(jīng)過反射鏡和片之后，與 THz 輻射脈沖垂直共線地入射在在 ZnTe 表面。由于探測光的脈寬遠小Hz 輻射的脈寬，因此在通過 ZnTe 探測晶體時 THz 輻射電場將對探測脈沖進行調(diào)制，探測光的偏振態(tài)發(fā)生變化，這個過程可以反映出 THz 輻射電場的大小以及隨時間變情況。偏振態(tài)發(fā)生變化后的探測光再經(jīng)過透鏡 L3 和四分之一波片（QWP）之后，被斯頓棱鏡（Wollaston Prism，WP）分成兩束偏振方向互相垂直的偏振光，這兩束光個光電二極管組成的平衡探測器所接收并進行差分處理，最后將差分信號輸入鎖相放，并通過計算機進行數(shù)據(jù)的采集和處理，，記錄 THz 時域波形數(shù)據(jù)。實驗中樣品位于拋面鏡 PM2 后的焦點位置，THz 輻射脈沖在透過樣品時便會攜帶樣品的相關(guān)信息，后期的數(shù)據(jù)處理就可以得到樣品的相關(guān)信息參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3;TQ560.72

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本文編號：2631105