【摘要】：隨著當(dāng)前人們對(duì)公共安全的關(guān)心程度日益加強(qiáng),火工藥劑的檢測(cè)與分析變得越來越重要了�；鸸に巹┦潜ㄎ锏暮诵慕M成成分,研究火工藥劑對(duì)于研究爆炸物有著重要意義。雖然火工藥劑的飽和蒸氣壓一般非常低,具有揮發(fā)性低的特性,很難通過他們?cè)诳諝庵械暮窟M(jìn)行探測(cè);但是火工藥劑在爆炸物體表面及其周圍物質(zhì)中的殘留則可以持續(xù)存在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,從而可以通過檢測(cè)火工藥劑或其相關(guān)化合物的殘余來探測(cè)爆炸物的存在。由于太赫茲具有高透視性、低能性和指紋譜等特性,并且許多火工藥劑分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能級(jí)都位于太赫茲波段,因此可以用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)獲得火工藥劑的時(shí)域譜、頻譜和吸收光譜等信息,從而建立數(shù)據(jù)庫。通過Gaussian軟件對(duì)火工藥劑進(jìn)行分子理論模擬分析,可以觀察出火工藥劑分子在各個(gè)頻段的振動(dòng)情況,進(jìn)而可以分析火工藥劑的吸收峰形成的原因以及吸收峰所處的頻率。本文主要是用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對(duì)五種不同的火工藥劑進(jìn)行檢測(cè),利用Gaussian09軟件對(duì)五種不同的火工藥劑進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)理論模擬分析,然后通過Gaussian View觀察火工藥劑分子在各個(gè)頻段的振動(dòng)情況。主要的研究工作如下:(1)本論文詳細(xì)具體地介紹了太赫茲時(shí)域光譜(THz-TDS)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及其工作原理。我們實(shí)驗(yàn)室有自主搭建的透射式THz-TDS系統(tǒng),測(cè)出的THz光譜圖頻率可以達(dá)到3THz,它的信噪比非常高且得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常的理想。與此同時(shí),全面地介紹了THz-ABCD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成以及其工作原理,這套系統(tǒng)所測(cè)得的光譜圖的頻率可以達(dá)到10THz,但是6THz以上的圖譜信燥比低且誤差比較大,所以一般選取6THz以內(nèi)的光譜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。(2)本論文利用THz-ABCD系統(tǒng)對(duì)濕度為15%水蒸氣進(jìn)行檢測(cè),得到它的寬帶THz吸收光譜圖,把它的特征吸收峰摘錄出來去除火工藥劑的可疑吸收峰。用THz-ABCD系統(tǒng)對(duì)五種不同的火工藥劑 HMX(1,3,5,7-tetranitroperhydro-1,3,5,7-tetrazocine)、RDX(1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine)、PETN (pentaery-thritotetranitrate)、LLM-105(2,6-diamino-3,5-diamino-3,5-dinitrop-yrazine-1-oxidated)、TATB(1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene)進(jìn)行檢測(cè),得到它們的時(shí)域光譜跟頻域光譜,通過計(jì)算得到它們的頻率范圍為0.5～6.0THz的寬帶THz吸收光譜。(3)用 Gaussian09 軟件分別對(duì) HMX、RDX、PETN、LLM-105、TATB 這五種火工藥劑的分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬優(yōu)化以及吸收頻率的計(jì)算,選用的方法是密度泛函理論(DFT),選用的基組是6-31G和6-311G。通過Gaussian View得到理論模擬的吸收光譜圖,同時(shí)可以觀察到在吸收峰位置處的分子振動(dòng)跟轉(zhuǎn)動(dòng)情況,然后與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,以此來進(jìn)行指認(rèn)吸收峰的歸屬以及形成的原因。
【圖文】：

圖 1-1 THz 波在電磁波譜中的位置Fig.1-1 THz in the electromagnetic spectrum相干激發(fā)源，隨光導(dǎo)天線、光整流等技術(shù)的問世，從此 THz 波的研究展。直到 1988 年，D.Grischkowsky 和 C.Fattinger 等人發(fā)明了 THz 時(shí)域DS）[25]，太赫茲波譜的利用價(jià)值得到了巨大的提升。 THz 波譜技術(shù)的不斷發(fā)展，許多國家在 THz 波譜技術(shù)方面投入了大財(cái)力。2006 年，，美國將 THz 列為國防重點(diǎn)學(xué)科美國國家基金會(huì)（NSFASA）和國防部高技術(shù)局（DARPA）等重要國家部門都對(duì)許多高等學(xué)Hz 領(lǐng)域給予了大量的資金資助。[26-29]。英國盧瑟福國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與的十幾所大學(xué)都在不斷的積極開展 THz 研究工作[30,31]。俄羅斯國家科，同時(shí)多所大學(xué)也對(duì) THz 技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)開發(fā)。2005 年，日本將 TH十年“國家支柱技術(shù)重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首[32]。2007 年，中國首個(gè)太赫究發(fā)展計(jì)劃“太赫茲重要輻射源、探測(cè)及應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”通過審批。學(xué)、天津大學(xué)、西安理工大學(xué)等國內(nèi)高等院校先后開展了對(duì) THz 波技且取得了一定的成果。由此可見，THz 技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外掀起了一陣

射到加有偏置電壓的光電導(dǎo)天線上產(chǎn)生太赫茲輻射源，探測(cè)光通過光學(xué)同時(shí)匯聚到探測(cè)晶體上，通過控制泵浦光與太赫茲脈沖之間的時(shí)間延赫茲信號(hào)的電壓值得變化，通過計(jì)算機(jī)繪制出單個(gè)的太赫茲信號(hào)的時(shí)轉(zhuǎn)換，可以得到太赫茲波光譜中的物理化學(xué)信息，再經(jīng)過計(jì)算可以得到學(xué)常數(shù)。-TDS 系統(tǒng)按照實(shí)驗(yàn)裝置的不同，可以分為透射式時(shí)域光譜系統(tǒng)和透射實(shí)驗(yàn)室主要是透射式 THz-TDS 系統(tǒng)，還有由電離空氣產(chǎn)生太赫D 系統(tǒng)。透射型 THz-TDS 系統(tǒng)文使用的的THz-TDS系統(tǒng)是由我們實(shí)驗(yàn)室自行搭建的透射型的THz-圖如圖 2-1 所示。它所組成的系統(tǒng)器件為太赫茲光源、超短脈沖飛秒激點(diǎn)動(dòng)平移臺(tái)、光學(xué)器件、斬波器、鎖相放大器等器件。接下來將一一介太赫茲輻射源：實(shí)驗(yàn)所采用的是半絕緣 GaAs 光電導(dǎo)開關(guān)作為 THz 源
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O441.4;TQ560.72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2709933