半导体桥等离子体点火机理中的光效应

半导体桥以作用迅速和可实现逻辑控制等优点，成为航空航天等领域中微型点火和传爆序列的研究热点。为满足其小型化的发展需求，国内外的研究从强化半导体桥等离子体的放热角度进行桥的设计，造成点火时间延长，这成为半导体桥设计的"瓶颈"问题。我们前期研究发现，对半导体桥点火最敏感的药剂三硝基间苯二酚铅对热和光作用的响应具有特殊性。本课题拟以等离子体点火的化合物为研究主体，通过研究系列硝基酚类化合物的光谱特性、光作用下的分解特性和半导体桥点火特性，阐释其对等离子体点火响应敏感的结构特征，揭示半导体桥等离子体点火过程中光作用机理；为发挥光作用快和能量大的优势，以强化半导体桥点火过程中光效应为目标，从半导体桥和药剂两个方面着手提出降低半导体桥输入能量的方法。本课题为半导体桥的设计提供新思路，为等离子体点火药剂的合成提供理论依据。课题研究成果为等离子体的其他应用提供参考，也将丰富和完善对等离子体点火过程的认识。

半导体桥（SCB）的发展趋势之一是小型化，而降低SCB等离子体的点火能量是实现小型化的重要途径。为了降低SCB点火能量，准确认识SCB等离子体的点火过程，同时也丰富和完善不同体系下等离子体点火机理的认识，本课题从SCB点火药剂的角度进行了系列研究工作。.课题首先从含能化合物的角度研究SCB等离子体点火过程，发现了SCB点火过程中存在着等离子体形成和药剂分解的竞争过程，这种规律区别于以往研究中提出的SCB桥膜相变形成高温等离子体，从而引爆含能化合物的认识。 根据此发现，课题进一步揭示了SCB点火的两种不同机理，即等离子体点火和非等离子体点火机理。这一发现也区别于以往研究中认为SCB的等离子体点火作用形式。而造成SCB点火能量不同的根本原因不在于是否形成等离子体，而是在同样点火条件下的药剂的分解温度不同。.针对SCB等离子体点火最敏感的含能化合物斯蒂芬酸铅，课题分别研究了SCB等离子体的光谱特性和斯蒂芬酸铅的光谱特性和热分解特性，发现了SCB等离子体点火过程中的光效应。这为降低SCB等离子体点火能量和SCB小型化的发展提供理论指导。.为了详细分析含能化合物的性质对于点火过程的影响，考虑了桥膜相变、含能化合物爆热和等离子体鞘层作用的贡献。根据该模型，可以很好地解释SCB等离子体点火药剂的分解温度、颗粒大小和爆热等因素对于SCB点火能量的影响规律。.为了验证上述理论研究，课题设计和制备了偶氮四唑锌和纳米铝热剂作为SCB点火药剂。这两类药剂都可以通过低输入能量实现SCB等离子体点火。而热分析结果表明，这两类药剂的热分解温度都比较低。.综合上述研究成果可以发现：含能化合物在SCB等离子体点火的瞬间，发生分解或者电离反应，这是由含能化合物的性质和SCB等离子体的能量所决定的。而SCB等离子体点火能量的大小和输入能之间没有定量关系。通过本课题的研究，可以明确：（1）SCB等离子体的特定光谱特性对于点火过程有促进作用；（2）用SCB等离子体点火能量的大小来判断SCB等离子体的作用敏感程度是不严谨的；（3）SCB等离子体点火的药剂特性对于SCB点火机理影响非常大；（4）不同的药剂有不同的响应特征，通过加强光作用可以敏化硝基酚类的化合物，而选择分解温度比较低的化合物则具有更普适性。