【摘要】：隨著火藥技術(shù)的發(fā)展和成熟,對(duì)于火藥的需求量和消耗量也大幅提升,在和平時(shí)期各國(guó)都會(huì)存儲(chǔ)大量的火藥武器,以便在突發(fā)的戰(zhàn)爭(zhēng)中能有效保衛(wèi)國(guó)家安全。然而火藥是一種易氧化且相對(duì)不穩(wěn)定的含能材料,在長(zhǎng)期存儲(chǔ)過(guò)程中,因?yàn)榄h(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(duì)火藥的可靠性和穩(wěn)定性造成很大的影響,因此對(duì)庫(kù)存火藥老化檢測(cè)新技術(shù)的研究極其重要。太赫茲時(shí)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(duì)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的新型光譜技術(shù)。由于大多數(shù)火藥分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)信息主要位于THz頻段,利用THz時(shí)域光譜技術(shù)可以獲得火藥的THz時(shí)域譜、頻譜以及吸收光譜等信息,進(jìn)而對(duì)火藥的組成以及分子結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行分析,分辨火藥老化狀態(tài)。本文主要利用THz時(shí)域光譜技術(shù)對(duì)老化前后火藥樣品的THz吸收光譜進(jìn)行了研究,并從老化前后火藥分子結(jié)構(gòu)的變化方面對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了分析,,主要的研究工作有以下幾個(gè)方面:(1)介紹了本實(shí)驗(yàn)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(gè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件中水蒸氣對(duì)THz波的吸收進(jìn)行了探究。(2)利用THz-TDS系統(tǒng)和ZAP-ABCD系統(tǒng)分別對(duì)五種火藥樣品(PETN、RDX、HMX、LLM-105、TATB)在不同頻譜范圍內(nèi)的THz時(shí)域光譜進(jìn)行了測(cè)量,并通過(guò)頻譜變換和朗伯定律計(jì)算得到火藥樣品的THz吸收光譜。實(shí)驗(yàn)采用透射式方法對(duì)火藥樣品進(jìn)行檢測(cè),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在THz頻譜范圍內(nèi)火藥樣品具有多個(gè)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(dú)特的“指紋”特性。其中0.5THz～6THz頻譜范圍內(nèi)測(cè)量得到的火藥吸收光譜對(duì)現(xiàn)有的研究結(jié)果進(jìn)行了補(bǔ)充和擴(kuò)展。(3)對(duì)老化后火藥樣品的THz吸收光譜進(jìn)行測(cè)量,并和未老化火藥的吸收光譜數(shù)據(jù)做了對(duì)比分析,并從火藥老化機(jī)理方面對(duì)老化后火藥吸收光譜的變化進(jìn)行了理論解析。實(shí)驗(yàn)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(tuán)發(fā)生了斷裂、重組等變化。該研究結(jié)果表明了THz時(shí)域光譜技術(shù)在老化火藥研究方面的重要應(yīng)用價(jià)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(cè) THz 波，使得 THz 科學(xué)技術(shù)的限制住。到了 20 世紀(jì) 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(cè)器，從而使 THz 科學(xué)技術(shù)得。2004 年，THz 科學(xué)技術(shù)被美國(guó)列為改變未來(lái)世界的十大技術(shù)之一[5]，在 2將 THz 科學(xué)技術(shù)列為“國(guó)家支柱技術(shù)十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首，由此可見(jiàn)

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(gè)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(zhǔn)直和聚焦之后，垂直聚焦在 ZnTe 探測(cè)晶體的表面，離軸拋面鏡 PM2 和 PM3 之間的焦點(diǎn)上為放置樣品的位置。同時(shí)探測(cè)光經(jīng)過(guò)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(cè)光的脈寬遠(yuǎn)小Hz 輻射的脈寬，因此在通過(guò) ZnTe 探測(cè)晶體時(shí) THz 輻射電場(chǎng)將對(duì)探測(cè)脈沖進(jìn)行調(diào)制，探測(cè)光的偏振態(tài)發(fā)生變化，這個(gè)過(guò)程可以反映出 THz 輻射電場(chǎng)的大小以及隨時(shí)間變情況。偏振態(tài)發(fā)生變化后的探測(cè)光再經(jīng)過(guò)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(gè)光電二極管組成的平衡探測(cè)器所接收并進(jìn)行差分處理，最后將差分信號(hào)輸入鎖相放，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，，記錄 THz 時(shí)域波形數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中樣品位于拋面鏡 PM2 后的焦點(diǎn)位置，THz 輻射脈沖在透過(guò)樣品時(shí)便會(huì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O657.3;TQ560.72

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本文編號(hào)：2631105