典型低感高能含能化合物的激光解离特性及机理研究

The significant advantage of laser initiation technology is high anti-electromagnetic interference capability, which meets the requirement of safety and reliability of initiating element of the modern weapon system. It is also an important direction of insensitive detonating technology research. The mechanism of laser interacting with energetic materials is the basic scientific problem of laser initiation system design. Development and application of insensitive energetic materials is an important method to improve the safety of weapons. Based on the typical high energy and low sensitivity energetic compounds (FOX-7, LLM-105, NTO and TNAD, etc.), systematic investigations for revealing the dissociation processes will be carried on. Reflectance spectroscopy technology will be used to study the absorption properties. Transient spectroscopy technology will be adopt to reveal the property and the formation mechanism of the plasma. Combined with time of flight mass spectrometry, the transient dynamics raction process and dissociation mechanism under different laser wavelength and energy density of energetic compounds will be revealed. By using the transition state and excited state theory, dissociation processes obtained by experiments will be confirmed on energy level. The results will be important for the improvement of laser initiation model, and will enhance the understanding of the whole chemical and physical process of energetic compounds. It will also promote the application of laser initiation technology.

激光起爆技术的显著优点是抗电磁干扰能力强，符合现代武器系统对起爆元件的安全性和可靠性的要求，是目前钝感起爆技术研究的重要方向。激光与含能材料相互作用机理是激光起爆系统设计的科学基础，发展和应用不敏感含能材料是提高武器弹药本质安全性的重要手段。针对典型低感高能量密度含能化合物（FOX-7、LLM-105、NTO以及TNAD等），本项目拟采用反射光谱技术对其光吸收特性进行研究，利用瞬态光谱法揭示其解离产生的瞬态等离子体特性和形成机理，再结合飞行时间质谱技术研究不同激光波长和能量密度作用下各含能化合物的瞬态动力学反应过程，揭示不同低感高能量密度化合物的解离机理，并且使用过渡态和激发态理论对通过实验获得的解离路径在能量水平上进行确认。研究结果对完善激光起爆模型、加深对含能化合物激光化学物理全过程的认识，以及促进激光起爆技术的工程应用具有重要的意义。

激光起爆技术符合钝感弹药的发展趋势，是未来武器系统安全可行的起爆方式之一。激光与含能材料作用的化学物理机理是激光起爆系统设计的科学基础，制约着激光起爆技术的发展。发展和应用低感高能炸药含能材料是提高武器弹药本质安全性的重要手段。本项目以典型低感高能炸药（FOX-7和NTO）为研究对象，研究了目标含能化合物对不同波长的吸收特性，发现掺杂炭黑可以显著改善含能化合物的光吸收率。通过改变激光波长，研究了波长对烧蚀产物的影响，获得了瞬态产物的离子分布。通过改变激光能量密度和延迟时间，研究了作用在样品表面的激光能量和作用后不同时刻瞬态产物的离子分布，获得了产物离子的分布和演化规律。根据目标含能化合物的分子结构和瞬态产物的离子分布，提出了激光烧蚀下FOX-7和NTO可能的解离机理。研究结果对完善低感高能含能化合物的激光起爆模型、加深对含能化合物激光化学物理全过程的认识，以及促进低感高能含能化合物在激光起爆技术中的工程应用具有重要的意义。