Пороговые процессы в твердых телах при взаимодействии с сильноточными электронными пучками
На правах рукописи
Олешко Владимир Иванович ПОРОГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С СИЛЬНОТОЧНЫМИ ЭЛЕКТРОННЫМИ ПУЧКАМИ Специальность 01.04.07 – физика конденсированного состояния
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Томск – 2009 г.
Работа выполнена на кафедре лазерной и световой техники Томского политех нического университета.
Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Лисицын Виктор Михайлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ремнев Геннадий Ефимович;
доктор физико-математических наук, профессор Зуев Лев Борисович;
доктор физико-математических наук, профессор Кригер Вадим Германович
Ведущая организация: НИИ ПММ Томского государственного университета
Защита состоится 1 июля 2009 г. в 15 часов на заседании совета по за щите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.02 при Томском поли техническом университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина,
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского политехни ческого университета.
Автореферат разослан « » 2009 г.
Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.02 М.В. Коровкин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность.
Действие ионизирующих излучений на твердые тела изучают в связи с не обходимостью создания стойких к радиации материалов для ядерной энергети ки, развития радиационных технологий и неразрушающих методов контроля материалов. Развитие высоковольтной импульсной техники привело к созда нию в 60-х годах сильноточных электронных ускорителей, генерирующих сильноточные электронные пучки (СЭП), максимальная плотность потока энер гии которых достигает 1013 Вт/см2 [1]. Экспериментаторы получили уникальный инструмент, позволяющий исследовать поведение вещества в экстремальных, недоступных ранее условиях. Работа в этом направлении привела к обнаруже нию ряда пороговых процессов, индуцированных СЭП в твердых телах различ ных классов соединений: генерации вынужденного излучения в полупроводни ках [2], разрушения ионных кристаллов и стекол [3], взрывного разложения энергетических материалов [4]. Нелинейный отклик диэлектриков и полупро водников на мощное электронное облучение позволил объявить о возникнове нии новой области исследований – физики мощных радиационных воздействий [5]. Актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью изучения реальной картины физических процессов, индуцированных СЭП в ди электриках и полупроводниках, разработки теоретических представлений о ме ханизмах электронно-пучкового разрушения твердых тел различных классов, в том числе полупроводниковых лазеров с электронной накачкой.
Исследование закономерностей и выяснение механизмов взрывного раз ложения энергетических материалов под действием электронного импульса яв ляется необходимым этапом решения актуальной проблемы - направленного регулирования стабильности энергетических материалов к внешним воздейст виям различной природы.
В фундаментальном плане важность этих исследований связана с необхо димостью разработки теории взаимодействия СЭП с веществом [6]. Приклад ной аспект проблемы определяется использованием СЭП для реализации новых радиационных технологий и методов контроля материалов.
Цель и задачи исследований.
Фундаментальная проблема, на решение которой направлена работа – вы яснить роль кумуляции энергии СЭП в диэлектриках и полупроводниках в ини циировании пороговых процессов: пластической деформации, разрушения, плазмообразования, электронной эмиссии и взрывного разложения энергетиче ских материалов.
Целью работы являлось:
Определить главные факторы разрушающего воздействия СЭП на ион ные кристаллы и полупроводники А2В6.
Выяснить причины, определяющие порог генерации вынужденного из лучения в кристаллах А2В6 различной предыстории.
Установить физическую природу свечения и поглощения, сопровож дающих взрывное разложение азидов тяжелых металлов (АТМ).
Изучить возможность инициирования взрыва бризантных взрывчатых веществ (ВВ) мощным электронным пучком на примере ТЭНа.
Разработать экспериментально обоснованные физические модели взрыв ного разложения АТМ и ТЭНа импульсным пучком электронов.
Задачи исследований.
1. Разработать экспериментальные методики и изучить пространственно временные характеристики поля энерговыделения СЭП в высокоомных мате риалах с высоким временным (~ 10 нс) и пространственным (~ 10 мкм) разре шением.
2. Изучить основные закономерности разрушения диэлектриков и полу проводников в режимах многократного и однократного облучении СЭП.
3. Исследовать влияние уровня возбуждения, при его варьировании в диа пазоне 1020 1027 см-3 · с-1, на спектрально-кинетические характеристики низко температурной (25 К) люминесценции CdS и ZnS.
4. Изучить явление самофокусировки СЭП в вакуумном диоде электронно го ускорителя ГИН-600 с целью получения максимально возможных плотно стей электронного потока.
5. Исследовать оптические и плазмодинамические характеристики низко температурной плазмы, возникающей в объеме и на поверхности твердых тел различных классов при облучении СЭП с варьируемой в диапазоне 0,1 Дж/см2 плотностью энергии.
Научная новизна.
1. Впервые изучены спектральные характеристики и пространственно временная структура сверхзвуковых анодных разрядов, развивающихся в ди электриках при возбуждении СЭП с плотностью энергии, варьируемой в диапа зоне 0,1 100 Дж/см2.
2. Измерены кинетические характеристики низкотемпературной дефектно примесной люминесценции нелегированных кристаллов CdS и ZnS.
3. Впервые измерены спектрально-кинетические характеристики люми несценции взрывчатых веществ – АТМ и ТЭНа в довзрывном режиме возбуж дения электронным пучком.
4. Установлена физическая природа взрывного свечения и поглощения, со провождающих процесс взрывного разложения АТМ и ТЭНа при инициирова нии электронным импульсом.
5. Изучен процесс филаментации и самофокусировки СЭП в вакуумном диоде электронного ускорителя ГИН-600.
6. Разработан новый способ атомно-абсорбционного спектрального анали за с испарением пробы мощным электронным пучком.
7. Обнаружена детонация бризантного взрывчатого вещества (ТЭНа) при облучении сфокусированным СЭП.
8. Предложены экспериментально обоснованные физические модели ини циирования АТМ и ТЭНа электронным пучком.
Научная и практическая значимость.
Научная значимость работы определяется полученными новыми данными о пороговых процессах, развивающихся в твердых телах различных классов, в том числе в энергетических материалах, при облучении СЭП.
Практическая значимость работы определяется возможностью использова ния пороговых процессов в различных областях науки, техники, радиационных и взрывных технологиях:
для кумуляции энергии СЭП в электрически прочных диэлектрических * мишенях с целью достижения экстремальных состояний вещества;
разработки новых технологий обработки материалов;
* изучения физики наносекундного электрического пробоя конденсиро * ванных сред и возможности управления этим процессом ионизирующей радиа цией;
для разработки мощных, устойчивых к деградации полупроводниковых * лазеров с электронным возбуждением;
разработки люминесцентных и атомно-спектральных методов контроля * материалов;
прогнозирования поведения взрывчатых веществ при мощном радиаци * онном воздействии;
для получения высоких давлений в конденсированных средах на основе * детонации бризантных ВВ, инициированной СЭП.
На основе проведенных исследований нами разработаны и защищены ав торскими свидетельствами и патентами электронно-пучковые способы контро ля параметров твердых тел, а также конструкции катодолюминесцентного и плазмодинамического источников мощного оптического излучения на базе ус корителя электронов ГИН-600.
Научные положения, выносимые на защиту.
1. Нейтрализация инжектированного в диэлектрик отрицательного объем ного заряда электронного пучка осуществляется сверхзвуковыми анодными разрядами, удельная плотность мощности в которых может достигать 1012 Вт/см3, что приводит к инициированию ряда пороговых процессов - пла стической деформации, разрушения, плазмообразования и мощной электронной эмиссии.
2. Порог генерации и механизм излучательной рекомбинации, ответствен ный за стимулированное излучение в реальных кристаллах А2В6, при возбуж дении электронным пучком, определяются типом дефектно-примесных ком плексов и их концентрацией.
3. Для реализации атомной спектрометрии с испарением пробы мощным электронным пучком необходимо преобразовать кинетическую энергию высо коскоростного плазменного потока в энергию ударно-сжатой плазмы и сфор мировать плазменную струю с изменяющимися вдоль направления е распро странения газодинамическими и оптическими характеристиками.
4. Взрывное разложение АТМ при воздействии электронных пучков явля ется следствием развития электрического пробоя.
5. Взрывное разложение ТЭНа, инициируемое электронным пучком, воз никает в результате последовательного развития нескольких процессов: элек трического пробоя с образованием очагов химического разложения, дисперги рования и газификации образца в окрестности микроочагов, образования мак роочага в области торможения высокоэнергетических электронов с последую щим его развитием в детонационную волну.
Личный вклад автора. Диссертационная работа – результат обобщения мно голетних исследований, часть из которых выполнена лично автором, а часть в соавторстве с сотрудниками кафедры лазерной и световой техники Томского политехнического университета. Личный вклад автора состоит в постановке общих и конкретных задач исследований, выборе методов их решения, в анали зе и обобщении результатов исследований, формулировке выводов и защищае мых положений. В работах, опубликованных в соавторстве, фамилии которых указаны в списке публикаций, автору принадлежат результаты, сформулиро ванные в защищаемых положениях и выводах диссертации.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 90 работ в виде статей в рецензируемых журналах (24), авторских свидетельств и патентов (5), докла дов на международных и всероссийских конференциях (26) и тезисах докладов (35). Результаты исследований, вошедших в диссертацию, были доложены и обсуждены на 17 отечественных и 22 международных конференциях, симпо зиумах, школах и семинарах: 30 – Всесоюзном совещании по люминесценции «Неорганические кристаллы» (Ровно 1984);
5, 6 – Всесоюзных конференциях по физике диэлектриков (Баку 1982, Томск 1988);
5, 6 и 7 – Всесоюзных конфе ренциях по радиационной физике и химии ионных кристаллов (Рига, 1983, и 1989);
3, 4 и 5 – Всесоюзных совещаниях «Воздействие ионизирующего излу чения и света на гетерогенные системы» (Кемерово, 1982, 1986 и 1990);
5 - Все союзном совещании «Синтез и свойства, исследования и применение люмино форов» (Ставрополь,1985);
10 – Всесоюзной конференции по физике полупро водников (Минск, 1985);
9 – Всесоюзной конференции «Состояние и перспек тивы разработки и применения сцинтилляторных детекторов в 12 пятилетке» (Харьков, 1986);
10 – Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Киев, 1987);
Семинаре «Физика неполного пробоя кристаллов» (Институт фи зики АН БССР, Минск, 1989);
2 – Всесоюзной конференции «Модификация свойств конструкционных материалов пучком заряженных частиц» 1991, Свердловск;
9, 10, 12 и 13 Международных конференциях по радиационной фи зике и химии неорганических материалов (Томск, 1996, 1999, 2003 и 2006);
Международной конференции по твердотельной дозиметрии, ТТД-7 (Екате ринбург, 1997);
Международной конференции по физике твердого тела (Усть Каменогорск, 2002);
III Ural Workshop on Advantaged Scintillation and Storage Optical Materials (Ekaterinburg, 2002);
7, 9 и 10 Международных конференциях «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 1998, 2004 и 2007);
Международной конференции по физике твердого тела (Алматы, 2004);
IV – Международном оптическом конгрессе «Оптика XXI век» (Санкт Петербург, 2006);
Международном научн.-техн. семинаре «Шумовые и дегра дационные процессы в полупроводниковых приборах (Москва, МЭИ, 2002, 2004, 2008);
III, IV, V и VI – Международных практических конференциях «Ра диационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2002, 2004, 2006 и 2008);
7 – ой международной конференции по атом ным и молекулярным лазерам (Томск, 2005);
Международной научно практической конференции по перспективным композиционным материалам (NC`04): «Нанокомпозиты» (Сочи, 2004);
Международной летней школы «Ра диационная физика» (Бишкек – Каракол, 2004);
ХIII конференции «Высоко чистые вещества и материалы» Получение, анализ, применение (Нижний Нов город, 2007);
III Всероссийской конференции «Энергетические конденсирован ные системы» (Черноголовка-Москва, 2006);
Международной конференции «Забабахинские научные чтения» (Снежинск, 2007), VI Всероссийской конфе ренции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» Томск, 2008 г.
Работа поддерживалась грантами: «Катастрофические процессы в материалах при возбуждении мощными импульсами потоков электронного и лазерного из лучения» (грант РФФИ, проект 04-02-16339, 2004 – 2006 гг.). «Инициирование взрывного разложения взрывчатых веществ и пиротехнических составов им пульсом радиации» (грант РФФИ, проект 06-03-3274, 2006 – 2007 гг.). «Зако номерности взрывного разложения энергетических материалов при иницииро вании внешним импульсом и проблемы создания чувствительных быстродейст вующих лазерных капсюлей» (грант РФФИ, проект 08-08-00153, 2008 – гг.). «Импульсное инициирование взрывчатых веществ и пиротехнических со ставов лазерным излучением и пучками ускоренных электронов» (программа сотрудничества Минобразования РФ и Минобороны РФ по направлению «На учно-инновационное сотрудничество», 2001 – 2002 гг.). «Исследование неста ционарных процессов при импульсных лазерных и электронных воздействиях» (грант Минобразования «Ведущие научно-педагогические коллективы», № Гос.
рег.: 01200315128, 2003 – 2004 гг.). «Спектральный элементный анализ мате риалов и веществ при использовании для возбуждения сильноточных элек тронных пучков» (грант "Университеты России" – 1998 – 2001 гг.), № Гос.
рег.: 01980005343. «Исследование свойств материалов при их взаимодействии с сильноточными электронными пучками» (грант "Университеты России", про ект УР.06.01.023, 2002 – 2003 гг.). «Исследование нестационарных процессов в материалах при импульсных лазерных и электронных воздействиях», 2003 – 2005 гг. № Гос. рег.: 01200315128.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и ос новных выводов. В начале глав приводится краткий анализ литературы по со стоянию исследований и дополнительные методики, предназначенные для ре шения конкретных задач. Диссертация изложена на 357 страницах, содержит 142 рисунка, 2 таблицы и список цитируемой литературы из 307 наименований.
Краткое содержание работы.
Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цели и зада чи исследований, представлены научная новизна, практическое значение рабо ты и научные положения, выносимые на защиту.
В первой главе работы описана методика эксперимента и результаты экспе риментальных исследований самопроизвольных электрических разрядов, раз вивающихся в ЩГК под действием СЭП наносекундной длительности.
Основной метод экспериментальных исследований – импульсная оптиче ская спектрометрия с наносекундным временным разрешением. Сущность ме тода заключается в возбуждении исследуемого материала наносекундным им пульсом радиации (электронным пучком или рентгеновским излучением) и из мерении в широком временном диапазоне 10-9 10-1 с релаксации оптических, электрических и механических процессов, развивающихся в образце после об лучения. Основные элементы установки: источник радиации, оптический спек трометр и система синхронизации. Источником радиации является импульсный ускоритель электронов типа ГИН-600 конструкции Г.А. Месяца и Б.М. Коваль чука. Параметры ускорителя: максимальная энергия электронов 450 кэВ, дли тельность импульса на полувысоте 3 12 нс. Для охлаждения образцов в диа пазоне 25 300 К использовалась промышленная микрокриогенная система МСМР-110Н-3,2/20. Энергия СЭП измерялась радиационно-химическим мето дом. Относительная погрешность измерения энергии пучка не превышала 10%.
Временное разрешение при фотоэлектрической регистрации люминесценции составляло по фронту нарастания ~ 7 нс, по спаду ~ 20 нс. Измерения проведе ны в спектральном диапазоне 250 900 нм с использованием монохроматора МДР-23. Для градуировки спектральной чувствительности измерительного тракта спектрометра в диапазоне длин волн 300 1100 нм использовалась лам па ТРШ 2850 – 3000 с цветовой температурой Тцв = 2850 К. Совместные по грешности возбуждающего и измерительного трактов определялись из стати стических испытаний. В качестве источника сигнала при таких испытаниях ис пользовалась низкотемпературная импульсная рентгенолюминесценция кри сталла CdS. Испытания показали, что относительная погрешность измерений люминесценции не превышала ~ 5 %. Для получения высокого пространствен ного разрешения была использована оптическая микроскопия в сочетании с ме тодами импульсной спектрометрии и статической фотографией. Регистрация остаточных механических напряжений в ЩГК, после воздействия СЭП, произ водилась с помощью поляризационно-оптического метода. Многоканальная ре гистрация позволяла синхронно измерять несколько различных процессов.
Временная привязка измеряемых оптических сигналов осуществлялась по ре перному импульсу рентгеновского излучения электронного ускорителя, воздей ствующего на фотоприемники. Точность привязки не хуже 5 нс.
Изучены закономерности развития электрических разрядов в диэлектриках и полупроводниках, индуцированных СЭП вне области торможения электрон ного пучка в схеме облучения с "открытой" облучаемой поверхностью (элек трическое поле сосредоточено между отрицательным объемным зарядом (ООЗ) электронного пучка инжектированного в образец и электродом, находящимся на тыльной поверхности образца). Толщина исследуемых образцов (d) варьиро валась в диапазоне 1 9 мм и значительно превышала пробег электронного пучка в облучаемой мишени (d Re).
Обнаружено, что облучение ЩГК серией последовательных импульсов СЭП с плотностью энергии 0,1 Н 0,4 Дж/см2 сопровождается формированием анодного разряда, возникающего вблизи контакта заземленного электрода с кристаллом и распространением его к возбуждаемой электронным пучком по верхности в область термализации ООЗ. Электрические разряды развиваются в ЩГК по определенным кристаллографическим направлениям. В кристаллах NaCI, NaBr и LiF стримеры преимущественно ориентированы вдоль [110], в KCI и KBr – вдоль [100], направлений в кристалле (рис. 1).
а б г в Рис. 1. Фотографии каналов электрического пробоя, индуцированного СЭП в ЩГК вне зоны торможения электронного пучка:
а, б, г – пространственное распределение свечения анодных разрядов по толщине образцов NaCI (а) и KCI (б, г);
б – 3й, г – 7й импульсы облучения;
в – пространст венное распределение остаточных каналов пробоя по толщине в кристалле NaCI Изучение морфологии разрушений в кристаллах, после многократного облу чения, позволило выявить полые каналы электрического пробоя (КЭП), сим метрично расположенные трещины (рис. 2, а) и кристаллографически ориенти рованные зоны пластической деформации (рис. 2, б, в).
в б а Рис. 2. Зоны разрушения (а) и пластической деформации (б, в) формируемые анод ными разрядами вне зоны торможения СЭП в кристаллах: а – CaF2;
б, в – KCI Размеры деформированных зон достигают 1 3 миллиметра при диаметрах КЭП 3 30 мкм. Установлено, что максимальная интенсивность плазменного свечения достигается в момент окончания импульса СЭП.
Длительность свечения плазмы существенно превосходит длительность им пульса тока электронного пучка. Регистрация интегральных по времени спек тров излучения объемных разрядов в ионных кристаллах с помощью кварцево го спектрографа ИСП-30 показало, что свечение, как правило, имеет сплошной спектр, перекрывающий диапазон от 250 до 700 нм (рис. 3). В монокристалле BaF2 на фоне интенсивного сплошного спектра наблюдаются линии поглоще ния, принадлежащие атомам и ионам бария: Ba I (=553,6 нм), Ba II (=455,4;
493,4 нм).
Hg I 404,65 435,83 546,07 578, I а б 455,4 493,4 553,6 404,65 546, Ba II Ba I Hg I I Рис. 3. Фрагменты спектров анодных разрядов, индуцированных СЭП в кристаллах BaF2 (а) и NaCI (б) Длительность свечения плазмы в УФ области спектра, как правило, меньше, что приводит к изменению спектра излучения анодного разряда со временем (наблюдается сдвиг максимума спектра в длинноволновую область).
Обнаружена мощная электронная эмиссия из канала электрического пробоя в твердом диэлектрике. Определены параметры эмиссионного тока ( Im ~ 20 А, 2 нс, Em = 40 кэВ).
Описаны результаты исследования закономерностей и особенностей ини циирования неразрушающих стримерных разрядов в кристаллах CdS электрон ным пучком. Определены пороговые значения плотности энергии СЭП при ко торых формируются стримерные разряды: при положительной полярности электрода Н(+) = 0,007 Дж/см2 и при отрицательной Н(-) = 0,01 Дж/см2. Спектр стримерной люминесценции в режиме спонтанного излучения подобен спектру катодолюминесценции CdS при низких уровнях возбуждения. Запаздывания стримерной люминесценции относительно инициирующего разряд импульса тока СЭП не обнаружено. При достижении пороговой плотности энергии, ини циирующего катодный стример СЭП (Н ~ 0,1 Дж/см2), наблюдается усиление света в направлении вдоль оси стримерного разряда, которое проявляется в уменьшении полуширины люминесценции до 3 5 нм и появлении направлен ности. Обнаружено тушение стримерных разрядов импульсной катодолюми несценцией кристалла.
Изучены закономерности и особенности формирования электрических раз рядов в зоне торможения СЭП в схеме облучения с "заземленной" облучаемой поверхностью (электрическое поле сосредоточено между ООЗ и электродом, находящимся на облучаемой поверхности образца).
Выделены две группы диэлектрических и полупроводниковых материалов отличающихся морфологией разрушения зоны торможения СЭП. К первой группе относятся диэлектрики и полупроводники (LiF, СaF2, СaCO3, LiNbO3, Zn0,98 Cd0,02 Se, MgAI2O4, ПММА) в которых ионизирующее излучение практи чески не влияет на формирование и развитие анодных разрядов (рис. 4, 5).
Вторая группа (NaCI, KCI, KBr, ZnSe) отличается тем, что остаточные КЭП в области облучения, как правило, отсутствуют. Лишь в отдельных эксперимен тах, при многократном облучении СЭП низкой плотности, наблюдались КЭП в тонкой приповерхностной области кристаллов. Одна из причин, вызывающая такие отличия – влияние ионизирующего излучения на процесс шнурования (контрагирования) разряда. Об этом, в частности, свидетельствует появление микрозон пластической деформации в кристаллах KCI и KBr, диаметр цен тральной зоны которых (зоны энерговыделения) достигает 30 60 мкм, что значительно превышает диаметр КЭП в LiF и СaF2.
а в б Рис. 4. Фотографии свечения электрических разрядов, развивающихся в зоне торможения СЭП в образцах LiF (а), Zn 0,98Cd 0,02Se (б) и ПММА (в): а – Н = 0,4 Дж/см2, 20й импульс;
б – Н = 0,14 Дж/см2, 20й импульс;
в – Н = 0,4 Дж/см2, 3й импульс облучения в а б Рис. 5. Пространственное распределение каналов электрического пробоя в области тормо жения СЭП в различных материалах: а – MgAI2O4, б – SiO2, в – Zn 0,98Cd 0,02Se Обнаружено влияние макродефектов технологического происхождения (границы зерен, преципитаты, поры и др.) на пространственное распределение КЭП и микрозон пластической деформации, возникающих в области торможе ния электронного пучка в образцах LiNbO3, Zn0,98 Cd0,02 Se, SiO2, KCI.
Вторая глава посвящена изучению основных факторов разрушающего воз действия СЭП на диэлектрики при однократном облучении. Как упомянуто выше, облучение монокристаллов KCI, KBr и NaCI электронным импульсом не приводит к образованию остаточных КЭП. Для конкретизации механизма раз рушения ЩГК, реализующегося в условиях однократного облучения, были проведены дополнительные исследования, в результате которых были обнару жены периодические структуры разрушения (ПСР). Имеющиеся к настоящему времени литературные данные отражают две точки зрения на природу их воз никновения. Первая связывает факт появления ПСР с электрическим пробоем кристаллов, индуцированным СЭП. Предполагается, что ПСР являются резуль татом воздействия на кристалл мощного электромагнитного излучения, источ ником которого является локальная область разряда с токовой неустойчиво стью. Основанием для этого является центрально-симметричное расположение ПСР относительно каналов электрического пробоя в кристалле LiF.
Авторы второй считают, что ПСР формируются акустической волной, рас пространяющейся из области торможения СЭП к тыльной поверхности кри сталла и никакого отношения к электрическому пробою не имеют. Основание – расположение ПСР в приповерхностной области кристалла, соответствующей взаимодействию двух волн растяжения, формирующихся при отражении бипо лярного акустического импульса распространяющегося из области потерь энер гии СЭП. Для конкретизации механизма формирования ПСР в настоящей ра боте изучена динамика образования ПСР вблизи тыльной грани образца KCI в условиях локализации электрического поля в зоне торможения СЭП. Кинетика формирования ПСР в этих условиях в кристалле KCI (d = 2,6 мм, Cl = 4400 м/с) приведена на рис. 6. Видно, что процесс разрушения начинается в момент при хода акустической волны в зону локализации ПСР. При среднем диаметре ПСР в КСI (Lср ~ 100 мкм) и времени разрушения (tПСР ~ 100 нс) скорость формиро вания ПСР составляет VПСР ~ 103 м/с.
а в I, отн.ед.
б 0 250 500 750 t, нс Рис. 6. Вид периодических структур разрушения, образующихся вблизи тыльной (по отношению к облучаемой) поверхности кристаллов NaCI (а) и KCI (б) после облучения импульсом СЭП (Н = 0,6 Дж/см2);
в – кинетика формирования ПСР в кристалле KCI (1) при Н = 1,6 Дж/см2;
2 – реперный импульс тормозного излуче ния, фиксирующий начало облучения образца (толщина кристалла d = 2,6 мм) Таким образом, экспериментальные результаты подтверждают акустическую природу формирования ПСР, независимо от того инициируются ли они удар ной волной анодного разряда или акустической волной, формирующейся в об ласти торможения СЭП. Механизм формирования ПСР окончательно не уста новлен. Предполагается, что ПСР представляет собой диссипативную (самоор ганизующуюся) структуру, образующуюся в твердом теле при сверхскоростном нагружении в результате развития деформационной неустойчивости в области максимальных растягивающих напряжений.
Второй вопрос, который решался в данном разделе – выяснить развивается ли электрический пробой в диэлектриках при плотности энергии СЭП ~ Дж/см2, при которой происходит интенсивное разрушение и испарение мате риала. Эксперименты были проведены на ПММА и монокристалле LiF.
Фотография пространственного распределения анодных разрядов в зоне тор можения электронного пучка в режиме испарения материала приведена на рис. 7, б. Изображение зоны облучения получено за один (первый) импульс об лучения при открытом затворе фотоаппарата. После импульса возбуждения на блюдается разрушение, испарение и выброс вещества из зоны энерговыделе ния. На рис. 7, а приведена кинетика свечения электрических разрядов ( = нм), развивающихся в ПММА в процессе самофокусировки СЭП в первом им пульсе возбуждения. Выбор ПММА связан с тем, что интенсивность свечения (и высвеченная светосумма) плазмы, образующейся в КЭП, в несколько раз превышает интенсивность импульсной катодолюминесценции (ИКЛ) образца.
Это позволяет в обычных условиях регистрации свечения (без применения микроскопа) следить за динамикой плазмообразования.
а б = 500 нм, М 25 нс Рис. 7. Кинетика свечения (а, кр. 1) и фотография анодных разрядов (б), развивающихся в первом импульсе возбуждения в зоне торможения СЭП в ПММА: (q = 1012 Вт/см2, диаметр зоны облучения 6 мм);
2 – реперный импульс тормозного излучения Таким образом, экспериментально показано, что электрический пробой, ин дуцированный СЭП в электрически прочных диэлектриках, развивается в мо мент импульса облучения, т.е. значительно раньше, чем происходит разруше ние и испарение материала. При этом процесс плазмообразования развивается в объеме твердого тела в условиях препятствующих разлету плазмы, что способ ствует получению сверхвысоких давлений и температур.
Согласно [7] состав и свойства вещества в канале электрического пробоя за висят от скорости распространения анодного разряда. При 5·10 7 см/с удельная энергия плазмы в канале разряда достигает ~ 105 Дж/см3. Зная из эксперимента длительность импульса плазменного свечения в ПММА (t ~ 25 нс при = 450 нм), можно оценить удельную плотность мощности в ка нале анодного разряда, индуцированного электронным пучком в зоне торможе ния СЭП: W ~ 1012 Вт/см3.
В третьей главе рассмотрено влияние дефектов технологического происхо ждения на порог генерации вынужденного излучения в кристаллах CdS и ZnS, выращенных в различных технологических условиях. Возбуждение образцов осуществлялось импульсным рентгеновским излучением и электронным пуч ком в вакууме при давлении остаточных газов ~ 10-4 Па и температуре 27 К. В работе использовались высокочистые монокристаллы CdS, полученные мето дом Давыдова - Маркова, с отклонением от стехиометрии в сторону избытка, как кадмия, так и серы, а также монокристаллы стехиометрического состава (CdS № 18). Кристаллы сульфида цинка были выращены из расплава (ZnS № и № 2) и химическим осаждением из газовой фазы (ZnS № 3, CVD – техноло гия), различались степенью отклонения от стехиометрии и содержанием некон тролируемых примесей.
Исследования спектрально-кинетических характеристик низкотемпературной люминесценции серии кристаллов CdS и ZnS при варьировании уровня возбу ждения в диапазоне 1020 1027 см-3 · с-1 позволили выявить следующие законо мерности.
1. Спектр импульсной рентгенолюминесценции (ИРЛ) стехиометрического кристалла CdS №18 обусловлен излучательной аннигиляцией экситонов при непрямых переходах с рождением оптических фононов (рис. 8). В спектрах ИРЛ нестехиометрических кристаллов CdS № 1 и ZnS № 1 – № 3 преимущест венной является дефектно - примесная люминесценция (рис. 8 – 9).
2. Определены пороговые уровни возбуждения (Gпор), соответствующие пе реходу спонтанной люминесценции в режим вынужденного излучения. Показа но, что в реальных кристаллах CdS наблюдается конкуренция различных меха низмов усиления (экситонного, межзонного и примесного). Реализация кон кретного механизма, ответственного за генерацию стимулированного излуче ния в реальных кристаллах, зависит от типа и концентрации дефектов и уровня возбуждения. Установлена четкая корреляция между характеристиками спон танной люминесценции CdS, измеренной при низких уровнях возбуждения, и характеристиками стимулированного излучения:
в кристалле CdS № 18 стимулированное излучение возникает при Gпор ~ 1,56 · 1026 см-3 · с-1 и определяется излучательной аннигиляцией экситонов с рождением А - LO – фононов (m = 492,5 нм). С увеличением уровня возбужде ния линия А - LO насыщается и при Gпор ~ 3,9 · 1026 см-3 · с-1 (концентрация электронно-дырочных пар Ne-h 4 · 1017 см-3) основным каналом стимулиро ванной люминесценции является аннигиляция электронно-дырочной плазмы;
в кристалле CdS №1, имеющим дополнительное оптическое поглощение вблизи края фундаментального поглощения, вынужденное излучение наблюда ется в области максимума краевой полосы спонтанной люминесценции (m ~ 505 нм, рис. 8) и предположительно возникает в результате излучательной ан нигиляции свободного экситона твердого раствора CdS(О) в кислородных ско плениях, присутствующих согласно [8], в матрице кристалла CdS.
в кристалле ZnS № 3 (CVD – технология), вынужденное излучение наблю дается на первом фононном повторе свободного экситона (m = 330 нм) при уровне возбуждения Gпор ~ 4,6 · 1025 см-3 · с-1;
2 № 18 3 ZnS № 2, Интенсивность 1, ИРЛ Интенсивность 0,5 1 320 420, нм ИКЛ 0 3 ZnS № 485 495 505 515 525 2,, нм Интенсивность 1, № 0, ИРЛ 320 420 Интенсивность,нм ZnS № 1 2, Интенсивность ИКЛ 3 4 1, 0, 485 495 505 515 525 320 420, нм,нм Рис. 8. Спектры спонтанной (ИРЛ) и стимулирован- Рис. 9. Влияние уровня возбуждения на ной (ИКЛ) люминесценции кристаллов CdS № 18 и спектры люминесценции кристаллов № 1: Т = 27 К ZnS различной предыстории № 1 - 3:
1 – G = 1,56 ·1026см-3 · с-1;
2 – G = 3,9 ·1026см-3 · с-1;
1 – (ИРЛ) G ~ 4 ·1020 см-3 · с-1;
3 – G = 6,52 ·1026см-3 · с-1;
4 – G = 7,8 ·1026см-3 · с-1;
2 – (ИКЛ) G = 0,9 ·1025 см-3 · с-1;
ИРЛ: G ~ 5 · 1021 см-3 · с-1;
3 – (ИКЛ) G = 4,6 ·1025 см-3 · с-1;
Т = 27 К в кристаллах ZnS № 1 и № 2, выращенных из расплава и имеющих высокую концентрацию глубоких центров, вынужденное излучение отсутствует при максимально возможном в эксперименте уровне возбуждения.
4. Сравнительный анализ спектров спонтанного и вынужденного излучения кристаллов CdS разной предыстории показывает, что для создания эффектив ных полупроводниковых лазеров с электронным возбуждением необходимо ис пользовать высокочистые кристаллы с низкой концентрацией глубоких центров или применять легированные образцы с высокой концентрацией ( 1019 см-3) мелких акцепторных уровней.
5. Результаты изучения спектров ИКЛ, зависимости Gпор от предыстории образ цов положены в основу неразрушающего способа отбраковки монокристаллов А2В6 для приборов с электронным возбуждением.
Четвертая глава посвящена исследованию оптических и плазмодинамиче ских характеристик плазмы образующейся при фокусировке СЭП на поверх ность металлов и минералов. Особенностью такой плазмы является высокая удельная скорость энерговыделения ~ 1014 Вт/см3, что определяет широкие пер спективы е применения. Цель исследований – выяснить возможность исполь зования плазмы, образующейся при термическом взрыве мишеней мощным электронным пучком, в атомном спектральном анализе для контроля элемент ного состава твердых тел. Основные результаты, полученные в этом направле нии исследований, заключаются в следующем.
Изучена пространственная структура электронного пучка в вакуумном дио де ускорителя ГИН-600 (рис. 10). Установлено, что явление самофокусировки СЭП в вакуумном диоде ускорителя позволяет получить мгновенное значение потока энергии на поверхности исследуемых материалов ~ 1012 Вт/см2, реали зовать термический взрыв твердых тел различных классов и сформировать сверхзвуковую плазменную струю.
б в а Рис. 10. Филаментация электронного пучка в опытах по фокусировке на ускорителе ГИН- (0,45 МэВ, 3 кА, 25 нс): а, б – фотографии эрозионных следов, образованных на поверхности латунного (а) и медного (б) анодов за один импульс ускорителя;
в – многократное об лучение медного анода. Диаметр фигур ~ 8 мм Установлено, что свободно расширяющийся в вакуум плазменный факел, имеющий высокую температуру, плотность и скорость, для аналитической практики интереса не представляет.
Изучены спектральные характеристики сверхзвукового плазменного потока, взаимодействующего с твердотельными преградами различной конфигурации.
Показано, что при изменении геометрических параметров вакуумного диода (формы и размеров взрывоэмиссионного катода), можно получать различные излучающие плазмодинамические конфигурации. Выполнение катода элек тронного ускорителя в виде ударной трубы с соплом, позволяет затормозить сверхзвуковую плазменную струю и трансформировать ее кинетическую энер гию в энергию ударно-сжатой плазмы и в широких пределах варьировать оп тические характеристики плазменной струи истекающей из ударно-сжатой зо ны, получать оптически плотные и оптически прозрачные плазменные среды с хорошими спектроаналитическими характеристиками. На рис. 11 приведен фрагмент спектра поглощения эрозионной плазмы галенита (а) и необходимый для расшифровки спектр испускания ртутной лампы ДРШ-250 (б).
Видно, что абсорбционные спектры Pb I хорошего качества, линии получаются узкими с хорошим разрешением. Ана 373, 363, 367, 405, 357, 368, лиз спектрограмм различных материа лов показывает, что линии поглощения принадлежат в основном нейтральным и однократно ионизированным атомам а с энергией возбуждения до 8 эВ. На пример, СаI 422,67 (2,93);
СаII 396, (3,12);
393,37 (3,15);
CuI 327,4 (3,78);
324,75 (3,82);
AgI 338,29 (3,66);
328, (3,78);
PbI 405,78 (4,38);
373,99 (5,97);
368,35 (4,34);
357,27 (6,12);
283, б (4,37);
282,32 (5,70);
280,2 нм (5,74 эВ).
Наличие нескольких линий погло 366, 404, щения одного элемента позволяет про 407, водить корреляционный анализ по всем этим линиям, что увеличивает Hg достоверность обнаружения и иденти (ДР Ш Рис. 11. Спектры поглощения эрозионной фикацию элемента. Линии поглощения плазмы галенита (а) и испускания лампы 250) имеют небольшую полуширину, что ДРШ-250 (б) позволяет разрешать линии поглощения с разницей в десятые доли нанометра, например, линии МnI (403,08;
403,31;
403,45 нм) в спектре анодного факела стали. В данном варианте метода атомно-абсорбционного анализа отсутствует внешний источник зондирования плазмы, который необходим в традиционной схеме проведения абсорбционных измерений. Его роль выполняет ударная вол на (имеющая сплошной спектр излучения), которая формируется в момент уда ра сверхзвуковой плазменной струи о дно полого катода. Начало зондирования определяется временем пролета плазменной струи до преграды и самосинхро низовано с моментом формирования слоя холодного атомного пара, прилегаю щего к ударно-сжатой зоне.
Разработан способ атомно-абсорбционного спектрального анализа элемент ного состава вещества и устройство для его осуществления.
В пятой главе приведены литературные данные по экспериментальным ис следованиям импульсного инициирования и основным модельным представле ниям о природе взрывного разложения АТМ под действием лазерных и элек тронных импульсов. В большинстве опубликованных работ предполагается, что механизм инициирования АТМ электронным пучком – нетермический (цепной) [9]. Основанием для этого являются экспериментальные данные, сви детельствующие о существовании "предвзрывных" процессов (предвзрывной люминесценции и предвзрывного оптического поглощения), протекающих в твердом теле до механического разрушения образца и наблюдающиеся после индукционного периода в течение ~ 1 мкс [10]. На основе анализа материала главы сформулированы цели и задачи исследований.
Шестая глава посвящена описанию экспериментальных результатов иссле дования кинетики взрывного разложения АТМ при возбуждении электронным пучком, электрическим разрядом, лазерным излучением и ударом микрочастиц.
Цель исследований – установить первичный физический процесс, ответствен ный за инициирование реакции взрывного разложения АТМ внешним энерге тическим импульсом. Основное внимание уделено выяснению физической при роды взрыва, инициируемого электронным пучком. Варьирование плотности энергии СЭП в диапазоне 0,05 0,2 Дж/см2 позволило реализовать два режима возбуждения ВВ – допороговый, при котором инициирование взрыва АТМ не происходит и наблюдается только ИКЛ твердого тела, и надпороговый, при ко тором развивается реакция быстрого химического разложения АТМ.
Изучены спектрально-кинетические характеристики ИКЛ поликристаллов азидов тяжелых металлов при уровнях возбуждения не превышающих порог инициирования взрыва. Установлено, что люминесценция АgN3, PbN6 и TlN при 300 К в интервале 1,5 3,5 эВ представлена слабо структурированным ши рокополосным спектром с временем затухания 15 нс, ограниченным с вы сокоэнергетической стороны краем фундаментального поглощения материала.
В области спектра h 1,5 эВ наблюдается монотонный спад интенсивности свечения вплоть до границы спектральной чувствительности установки.
Для исследования кинетических характеристик взрывного свечения приме нялись две схемы измерения. Первая (рис. 12, а) позволяла одновременно с по мощью двух фотоприемников регистрировать кинетику свечения и оптического пропускания продуктов взрывного разложения AgN3 на заданном расстоянии от тыльной поверхности образца. Основная задача заключалась в том, чтобы отде лить свечение плазмы от люминесценции образца и установить момент фазово го перехода в исследуемом материале. Типичные кинетические характеристики свечения ( = 600 нм) и оптического пропускания продуктов взрыва, получен ные из зоны прилегающей к тыльной поверхности AgN3 (L1 = L2 = 0,2 мм) и из зоны прилегающей к преграде (L1 = L2 = 9 мм), представлены на рис. 13, a, b, а измеренные при панорамном обзоре всей области разлета плазменного факела ограниченного преградой – на рис. 13, с.
4 S h L0 L L2 S e e Рис. 12, а. Схема зондирования свечения и Рис. 12, б. Схема возбуждения и измерения пропускания продуктов взрывного разложе- люминесценции АТМ ( = 45):
ния AgN3 ( = 90):1 – образец;
2 – коллима- 1 – анод, 2 – коллиматор, 3 – образец, тор;
3 – экран;
4 – преграда;
S1 – площадь 4 – держатель зондирования оптического пропускания;
S2 – площадь зондирования излучения Рис. 13. Кинетические кривые свечения и пропускания, сопровождающих взрывное разло жение AgN3 при инициировании СЭП: а – из зоны прилегающей к тыльной поверхности образца (L1 = L2 = 0,2 мм);
б – из зоны прилегающей к преграде (L1 = L2 = 9 мм);
с – свече ние, измеренное при панорамном обзоре области разлета продуктов взрыва Начало координаты времени соответствует моменту возбуждения образца СЭП. Из осциллограмм представленных на рис. 13, a, b следует, что свечение и поглощение продуктов взрывного разложения начинаются с задержкой (t1 = t2.+ t3), где t2 – индукционный период;
t3 – время распространения плазменного факела до области зондирования. Видно, что при L1 = 0,2 мм время задержки составляет 300 400 нс, а при L1 = 9 мм, t1 2,8 3 мкс.
Средняя скорость разлета продуктов взрыва, определенная из экспериментов составила 3,5 103 м/с.
Для получения полной кинетической кривой свечения, сопровождающего взрывное разложение AgN3, применялась схема зондирования свечения (рис. 12, б). Эта схема позволяла (без пространственного разрешения) регист рировать все виды свечения, инициируемые электронным пучком, со стороны облучаемой поверхности образца. Регистрировались осциллограммы свечения при различных условиях эксперимента. Одна из них (рис. 13, d) была получена при свободной облучаемой поверхности образца, вторая (рис. 13, e) – при воз буждении поверхности, закрытой тонкой (d 10 мкм) алюминиевой фольгой.
Фольга прозрачна для электронного пучка и не прозрачна для света. Сравнение осциллограмм свидетельствует о том, что в первом случае наблюдается два пи ка свечения: пик ИКЛ и следующий, с задержкой 0,2 мкс. Во втором случае ИКЛ не наблюдается, так как излучение не выходит за пределы фольги, но сле дующий пик наблюдается, так как фольга разрывается продуктами взрывного разложения.
Приведенные выше факты однозначно свидетельствуют о плазменной при роде инерционных пиков свечения и поглощения, формирующихся сразу после индукционного периода. Эти данные соответствуют теории взрывного разло жения, согласно которой продукты взрыва в начальной его фазе представляют собой плотную, сжатую до давления 3·1010 Па плазму, температура которой достигает 3500 4500 К [11]. Максимум интенсивности сплошного спектра та кой плазмы должен находиться в области 700 800 нм. Именно в этом диа пазоне длин волн расположен максимум свечения, который приписывается "предвзрывной" люминесценции, т.е. "холодному" свечению твердого тела [10].
Таким образом, существование предвзрывных явлений в АТМ не подтвержда ется, что ставит под сомнение цепные модели инициирования.
Анализ фундаментальных процессов, протекающих в диэлектриках и полу проводниках при облучении СЭП, позволяет предположить, что только один физический процесс может быть ответственен за образование очага химическо го разложения в АТМ – электрический пробой в поле инжектированного объ емного заряда электронного пучка.
Для выяснения роли электрического пробоя в инициировании АТМ элек тронным пучком применялась схема эксперимента (рис. 14), позволяющая формировать электрическое поле с фронтом нарастания ~1014 В/см·с, индуци ровать электрический пробой в диэлектриках и полупроводниках различных классов, в том числе и АТМ, и изучать динамику сопутствующих этому явле нию физико-химических процессов (свечение, разрушение, взрыв и др.) от дельно от процессов, развивающихся в области торможения электронного пуч ка. Установлено, что зарядка потенциального электрода электронным пучком (Н 0,2 Дж/см2) приводит к электрическому пробою монокристаллов и прессо ванных образцов азида серебра и инициированию взрыва. Кинетика взрывного свечения из зоны прилегающей к поверхности прессованного образца AgN приведена на рис. 15. Первый пик свечения возникает синхронно с импульсом электронного пучка и связан со свечением AgN3 в результате возбуждения электрическим разрядом, второй обусловлен свечением продуктов взрыва, формирующимся с задержкой относительно первого. При к.п.д. преобразования энергии СЭП в энергию электрического поля 1 10%, энергетический порог инициирования АТМ электрическим разрядом находится в диапазоне 0, 0,02 Дж. Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о том, что возникновение очагов химического разложения при инициировании АТМ элек тронным импульсом является результатом развития электрического пробоя, что подтверждается низким ( 0,02 Дж/см2) энергетическим порогом взрыва АТМ электрическим разрядом, индуцированным СЭП.
10 0, 8 7 0, 0, I, отн.ед.
0, 0, 6 0, 4 0, 0 1 2 t,мкс Рис. 14. Схема инициирования взрывного Рис. 15. Кинетика взрывного свечения прес разложения АТМ электрическим разрядом, сованных образцов AgN3 при инициирова индуцированным СЭП: 1 – электронный нии электрическим разрядом, индуциро пучок, 2 – анод, 3 – диафрагма, 4 – фольга, ванным электронным пучком:
(Н = 0,2 Дж/см2, d = 400 мкм, = 600 нм) 5 – диэлектрический держатель, 6 – потен циальный электрод, 7 – образец АТМ, 8 – электрод нулевой (корпус), 9 – держатель 10 – вакуумная камера При инициировании взрыва излучением неодимового лазера ( = 1060 нм, t 20 нс) к концу индукционного периода в зоне лазерного воздействия возника ет взрывное разложение ВВ, сопровождающееся короткой вспышкой свечения плотной низкотемпературной плазмы с временной структурой, идентичной в различных областях спектра (рис. 16). Такая структура указывает на то, что взрывное свечение является однокомпонентным, т.е. определяется одним физи ческим процессом. В противном случае максимумы сигналов, регистрируемых в различных областях спектра, должны быть разнесены во времени.
I, произв. ед.
I, произв. ед.
1 2 0 2 4 6 8 10 12 14 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0, t, мкс t, мкс Рис 16. Осциллограмма свечения, сопро- Рис 17. Осциллограмма свечения, сопро вождающего взрывное разложение AgN3 вождающего взрывное разложение AgN при лазерном инициировании взрыва: при инициировании ударом микрочастиц.
1 – лазерный импульс;
2 – кинетика све- Стрелкой показан момент удара чения в зоне лазерного воздействия При инициировании АТМ ударом микрочастиц, их ускорение достигалось разгоном ударной волной (УВ), которую формировали в металлической пла стине детонацией ТЭНа. Налетающая микрочастица при ударе приводит к сжа тию образца в области, равной диаметру частицы. Считая соударение соосным, можно найти начальное давление при ударе: P = e e / (1+ e e / p p ), где – скорость микрочастицы до удара;
e – плотность и e – скорость ударной волны, индекс (e) относится к ВВ (AgN3 ) и индекс (p) – к микрочастице (Cd).
При скорости микрочастицы 2000 м/с, давление в зоне взаимодействия с образ цом составляет ~ 1010 Па. На рис. 17 приведена кинетика свечения, сопровож дающая процесс взрывного разложения AgN3 при инициировании процесса ударом микрочастиц.
Приведенные результаты исследования кинетики взрывного разложения АТМ свидетельствуют о подобии развития процесса взрыва после воздействия на образец энергии лазерного и электронного импульсов, электрического раз ряда, а также удара микрочастиц. Единственным отличием является отсутствие люминесценции АТМ в момент импульса возбуждения при инициировании взрыва неодимовым лазером и микрочастицами, что связано со значительно меньшей (по сравнению с возбуждением электронным пучком и электрическим разрядом) концентрацией электронно-дырочных пар в объеме образца.
Общим для перечисленных видов воздействия является создание в микро объеме вещества локальных импульсных напряжений с амплитудой ~ 108 Па. Проведенные теоретические исследования показали, что деформация ре шетки кристалла азида серебра приводит к перераспределению электронной плотности в кристалле. С ростом деформации решетки происходит ослабление связи между атомами соседних анионов N3-. Очевидно, что результатом такого процесса должна быть реакция распада двух трехатомных ионов на три двух атомных N2 с выделением энергии около 10 эВ. Высокая вероятность реализа ции совокупности таких актов, совмещенных в пространстве и времени, может быть обеспечена в результате кумуляции энергии внешнего импульса при всех рассмотренных видах энергетического воздействия. Образующийся при этом очаг может затем развиваться, объединяться с другими, обеспечивая необходи мую скорость развития реакции для преобразования в волну детонации.
Седьмая глава работы посвящена описанию экспериментальных результа тов исследования физико-химических процессов в ТЭНе при облучении СЭП.
Основная задача этих исследований – изучить возможность инициирования взрыва бризантного ВВ мощным электронным пучком, измерить кинетику взрывного свечения ТЭНа и на основании полученных данных построить физи ческую модель инициирования ТЭНа электронным импульсом.
Приведены следующие экспериментальные данные и модельные представле ния о развитии взрыва в бризантных ВВ.
1. В спектрах импульсной катодолюминесценции поликристаллов ТЭНа при уровнях возбуждения не превышающих порог разрушения образца (Н ~ 0,05 0,1 Дж/см2) при Т = 300 К обнаружены полосы свечения с максиму мами при 3,1;
2,6 и 2,1 эВ. Длительность импульса люминесценции не превы шает ~ 15 нс во всем спектральном интервале. Спектр безынерционного компо нента при Т = 30 К состоит из двух полос с максимумами при 3,1 и 2,5 эВ. Че рез 1 мс в спектре ИКЛ остается полоса с максимумом при 2,6 эВ.
2. При более высоких уровнях возбуждения (Н 0,3 Дж/см2) обнаружено обра зование на облучаемой поверхности прессованных образцов ТЭНа откольных разрушений (микрократеров). По мере увеличения плотности энергии СЭП в диапазоне 0,8 Н 3 Дж/см2 происходит выброс продуктов абляции навстречу электронному пучку, в результате чего образец приобретает импульс в проти воположенном направлении – вдоль распространения электронного пучка.
Средняя скорость микрочастиц, выбрасываемых из кратера, составляет ~ 500 м/с. Подобные процессы наблюдались и в инертных материалах (ЩГК).
3. Низкий порог инициирования газодинамических процессов в различных ди электриках (Т 30 К) позволил предположить, что основная роль в газифика ции твердых тел при облучении электронным пучком принадлежит электриче скому пробою, индуцированному СЭП. Для более детального исследования га зодинамических процессов была изучена морфология разрушения и газифика ция монокристаллов ТЭНа размерами 500 700 мкм при облучении электрон ным пучком. Образец помещался в эпоксидную смолу, при этом толщина по лимерного слоя над образцом не превышала 100 мкм (схема облучения "под прикрытием"). Установлено, что при Н ~ 0,5 1 Дж/см2 наблюдается разруше ние прикрывающей образец эпоксидной смолы и выброс отдельных фрагмен тов (или всего) микрокристалла (рис. 18, а) на облучаемую поверхность. На кромке образующегося кратера наблюдались следы оплавления эпоксидной смолы и появление темного слоя вследствие разогрева вещества до высокой температуры (рис. 18, б).
б а Рис. 18. Морфология разрушения микрокристаллов ТЭНа помещенных в эпоксидную смолу при облучении СЭП (Н = 0,8 Дж/см2) Такие же закономерности наблюдались и при облучении гексогена. Одно временно были проведены исследования на инертных материалах – LiF и KCI.
Установлено, что, несмотря на развитие в LiF и окружающей его эпоксидной смоле электрических разрядов, вскрытие прикрывающего образец полимерного слоя не происходит. Эксперименты свидетельствуют о том, что химическая ре акция в ТЭНе может быть запущена в микроочаге, но реакция не распространя ется на окружающее очаг вещество и детонация не возникает.
4. Впервые осуществлена детонация прессованных образцов ТЭНа при возбуж дении свободной (без прикрытия) поверхности ВВ сфокусированным элек тронным пучком. Определены порог инициирования детонации ТЭНа (Н ~ 60 Дж/см2) и скорость детонации (Vd ~ 10 км/с). Установлено, что ампли туда давления на фронте ударной волны, формируемой взрывом ТЭНа в метал лических оболочках, достигает ~1010 Па, что приводит к отколу тыльной по верхности различных материалов (дюралюминий, сталь и др.).
5. Изучена физическая природа свечений, сопровождающих взрывное разложе ние прессованных образцов ТЭНа (рис. 19 – 20). Показано, что при облучении образцов электронным пучком с плотностью потока варьируемой в диапазоне 106 q 108 Вт/см2 основным видом свечения является импульсная катодолю минесценция (рис. 20, а). При q ~ 109 Вт/см2 на заднем фронте ИКЛ появляется более инерционное свечение, связанное со свечением продуктов взрывного разложения ТЭНа, образующихся в зоне торможения СЭП (рис. 20, б, в). Дето национный пик свечения возникает при q 5 ·109 Вт/см2 с задержкой относи тельно импульса СЭП на время tз ~ 200 300 нс (рис. 19, б, в;
рис. 20, г).
а Т, % I,отн.ед.
а) 0 500 1000 460нм t, нс б I, отн. ед.
б) 460нм 0 500 1000 в) t, нс 700нм 100 в г) I, отн. ед.
700нм 0 - 0 500 1000 0 100 200 300 400 t, нс t,нс Рис. 19. Кинетики пропускания (а) Рис. 20. Кинетики свечения, наблюдаемого с и свечения (б, в) продуктов облучаемой поверхности ТЭНа (геометрия возбуждения и регистрации = 450, см. рис.
взрывного разложения ТЭНа:
а, б – при свободном разлете про- 12, б):
дуктов взрыва;
в – при наличии а – 106 q 108 Вт/см2;
двух преград (геометрия возбуж- б, в – q ~ 109 Вт/см2;
дения и регистрации = 900, г – q 5109 Вт/см см. рис. 12, а) 6. На основе анализа приведенных результатов предложена многостадий ная модель инициирования ТЭНа электронным пучком, включающая ряд по следовательных процессов: электрический пробой с образованием очагов хи мического разложения, диспергирование и газификацию образца в окрестности микроочагов, образование макроочага в области торможения СЭП с последую щим его развитием в детонационную волну.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ Обнаружены и изучены пороговые процессы в твердых телах различных классов соединений при воздействии сильноточных электронных пучков. Уста новлено, что одним из главных факторов, инициирующим катастрофические процессы в ионных кристаллических диэлектриках и полупроводниках, являет ся кумуляция энергии СЭП в зонах локализации электрических разрядов.
В результате этого в диэлектриках и полупроводниках развиваются такие процессы, как пластическая деформация, разрушение, плазмообразование, мощная электронная эмиссия и взрывное разложение энергетических мате риалов.
Основные результаты исследования пороговых процессов, индуцированных СЭП в твердых телах, можно сформулировать в виде следующих пунктов.
1. Воздействие СЭП на ионные кристаллические диэлектрики и полупровод никовые соединения А2В6 приводит к формированию сильного электрического поля, нейтрализация которого осуществляется сверхзвуковыми анодными раз рядами, удельная плотность мощности в которых может достигать 1012 Вт/см3.
Установлены следующие закономерности и особенности этого явления.
Показано, что за фронтом ионизации анодных разрядов в диэлектриках формируется плотная ионно-электронная плазма, излучающая сплошной спектр, а в полупроводниках – электронно-дырочная плазма. В монокристаллах CdS наблюдается генерация вынужденного излучения вдоль оси стримерного разряда в направлении его распространения. Обнаружено тушение стримерных разрядов в CdS импульсной катодолюминесценцией кристалла.
Обнаружена бесканальная форма электрического пробоя, развивающегося в ионных кристаллах в зоне торможения электронного пучка, проявляющаяся в эффекте накопления микроразрушений и появлении локальных зон пластиче ской деформации.
Пространственное распределение каналов электрического пробоя и микро зон пластической деформации в ионных кристаллах и полупроводниках инди видуально для конкретного образца и определяется макродефектами техноло гического происхождения (границы блоков, преципитаты, поры и др.).
В электрически прочных диэлектриках (LiF, ПММА) электрический пробой реализуется в диапазоне плотностей энергии СЭП 0,2 100 Дж/см2, развивается в момент импульса облучения и предшествует таким инерционным процессам, как разрушение и термическое испарение. Определены скорость развития и давление в каналах анодного разряда, образующегося в зоне торможения элек тронного пучка в ПММА ( ~ 5 · 107 см/с, P ~ 1011 Па).
Обнаружена мощная электронная эмиссия из канала электрического пробоя в твердом диэлектрике. Определены параметры эмиссионного тока (Im ~ 20 А, 2 нс, Em = 40 кэВ).
2. Установлены два главных фактора разрушающего воздействия СЭП на ионные кристаллы – ударные волны, генерируемые сверхзвуковыми анодными разрядами и акустические импульсы сжатия-растяжения, возникающие в твер дом теле в результате мгновенного разогрева электронным пучком. Подтвер ждена акустическая природа формирования периодических структур разруше ния в ЩГК, не зависимо от способа их инициирования (анодные разряды, ин дуцированные СЭП или акустические волны сжатия-растяжения, образующие ся в зоне торможения электронного пучка). Предполагается, что ПСР представ ляют собой диссипативную (самоорганизующуюся) структуру, образованную в результате вихревого пластического течения кристалла характерного для взрывного нагружения.
3. Установлена четкая корреляция между характеристиками низкотемпера турной (25 К) спонтанной люминесценцией кристаллов CdS, измеренной при низких уровнях возбуждения и характеристиками стимулированного излуче ния. Определены пороговые уровни возбуждения, соответствующие переходу спонтанной люминесценции в режим вынужденного излучения. Показано, что в реальных кристаллах CdS при возбуждении СЭП наблюдается конкуренция различных механизмов стимулированного излучения – экситонного, межзонно го и примесного. Вклад каждого из них определяется типом дефектно примесных комплексов, их концентрацией и уровнем возбуждения кристалла.
4. Показано, что в вакуумном диоде ускорителя ГИН-600, при использовании полого цилиндрического катода, происходит филаментация и самофокусировка электронного пучка при токе значительно меньшем, чем критический ток Альфвена. В зонах самофокусировки СЭП мгновенное значение электронного потока на поверхность исследуемой мишени достигает ~ 1012 Вт/см2, что при водит к термическому взрыву твердого тела и формированию сверхзвуковой эрозионной плазменной струи. Обнаружена тонкая структура эрозионного сле да филаменты, что может быть связано с пульсацией эмиссионного тока с час тотой ~ 2 ГГц.
5. Подобраны условия и приемы, при которых возможно использование мощных электронных пучков в аналитической спектроскопии. Для реализации атомной спектрометрии, с испарением пробы мощным электронным пучком, необходимо преобразовать кинетическую энергию высокоскоростного плаз менного потока в энергию ударно-сжатой плазмы и сформировать плазменную струю с изменяющимися вдоль направления е распространения газодинамиче скими и оптическими характеристиками.
6. Измерены спектрально-кинетические характеристики импульсной катодо люминесценции взрывчатых веществ – АТМ и ТЭНа в довзрывном режиме возбуждения электронным пучком. Показано, что люминесценция АgN3, PbN и TlN3 при 300 К в интервале 1,5 3,5 эВ представлена слабо структурирован ным широкополосным спектром с временем затухания 15 нс, ограниченным с высокоэнергетической стороны краем фундаментального поглощения мате риала. В спектрах катодолюминесценции ТЭНа (Т = 300 К) обнаружены полосы свечения с максимумами при 3,1;
2,6 и 2,1 эВ. Спектр безынерционного компо нента при Т = 30 К состоит из двух полос с максимумами при 3,1 и 2,5 эВ и по луширинами ~ 0,5 эВ.
7. Установлена физическая природа взрывного свечения и поглощения, со провождающих взрывное разложение АТМ при инициировании взрыва СЭП.
Показано, что на пороге инициирования взрывное свечение АТМ определяется двумя физическими процессами – импульсной катодолюминесценцией твердо го тела, которая наблюдается только в момент импульса облучения, и свечени ем продуктов взрывного разложения (плазмой), которое формируется после ин дукционного периода. Кинетика этого свечения определяется скоростью хими ческого разложения АТМ и плазмодинамическими процессами, сопровождаю щими образование и разлет продуктов взрывного разложения. Наличие длинно временной компоненты люминесценции твердого тела, после индукционного периода, не подтверждается.
8. Исследовано инициирование АТМ анодным разрядом, индуцированным СЭП. Предложена экспериментально обоснованная физическая модель ини циирования АТМ электронным пучком, ключевым моментом которой является кумуляция энергии электронного пучка в образце, вследствие развития анодно го разряда. Предложенная модель подтверждается низким ( 0,02 Дж/см2) энер гетическим порогом взрывного разложения АТМ электрическим разрядом, ин дуцированным СЭП.
9. Исследовано инициирование АgN3 ускоренными до 2000 м/с микрочасти цами кадмия (d ~ 20 мкм). Показано, что при ударе формируется давление ~ 1010 Па, что приводит к инициированию взрыва образца. Предложена универ сальная деформационная модель взрывного разложения АТМ, согласно кото рой инициирование возможно при локальной деформации образца в зонах кумуля ции энергии внешнего энергетического импульса.
10. Впервые исследованы физико-химические процессы в бризантном взрыв чатом веществе ТЭНе при облучении электронным пучком с варьируемой плотностью энергии в диапазоне 0,05 100 Дж/см2. На основании эксперимен тальных данных предложена многостадийная модель инициирования детона ции ТЭНа мощным электронным пучком, включающая инициирование элек трического пробоя, диспергирование, газификацию и взрыв образца в зоне тор можения высокоэнергетических электронов пучка с последующей детонацией всей массы взрывчатого вещества при достижении амплитуды ударной волны порогового значения.
11. Измерены параметры детонации цилиндрических зарядов ТЭНа насып ной плотности, помещенных в металлические оболочки. Установлено, что мак симальная скорость детонации составляет 10 км/с. Давление на фронте ударной волны, формируемой взрывом ТЭНа в металлической оболочке, достигает ~1010 Па и приводит к отколу тыльной поверхности различных материалов (дю ралюминий, сталь и др.).
12. Показано, что для пороговых процессов, индуцированных СЭП в веще стве, характерны явления самоорганизации системы, проявляющиеся в форми ровании упорядоченных структур: лучевой структуры электронного пучка, об разующейся в плазме наносекундного электрического пробоя, периодической кольцевой структуры разрушений в ЩГК, пространственно-периодической структуры электрического разряда в ионных и полупроводниковых кристаллах, кольцевой структуры вынужденного оптического излучения, идущего вдоль стримерного разряда в CdS.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Лисицын В.М., Олешко В.И. Электрический пробой ЩГК при импульсном облучении сильноточными электронными пучками // Письма в ЖТФ. - 1983. Т.9. - №1. - С. 15 - 18.
2. Лисицын В.М., Олешко В.И., Штанько В.Ф. Образование периодической структуры разрушений в NaCl под действием мощного пучка наносекундной длительности // Письма в ЖТФ. - 1985. - Т.11. - № 24. - С. 1478 - 1481.
3. Лисицын В.М., Олешко В.И., Штанько В.Ф. Кумуляция энергии сильно точных электронных пучков в твердом диэлектрике // ЖТФ. - 1985. - Т.55. Вып. 9. - С. 1881.
4. Олешко В.И., Штанько В.Ф. Генерация сильных электрических полей в области пробега мощного электронного пучка в LiF // ЖТФ. - 1986. - Т. 56. Вып. 6. - С. 1235 - 1236.
5. Олешко В.И., Штанько В.Ф. О природе возникновения периодических структур разрушения в ионных кристаллах, возбуждаемых мощным электрон ным пучком // ЖТФ. - 1987. - Т. 57. - Вып. 12. - С. 2401 - 2403.
6. Олешко В.И., Штанько В.Ф. О природе акустических волн, генерируемых в ионных кристаллах сильноточными электронными пучками // ЖТФ. - 1987. Т. 57. - Вып. 9. - С. 1857 - 1858.
7. Олешко В.И., Штанько В.Ф. Спектрально-временные параметры свечения электрических разрядов в ионных кристаллах при воздействии СЭП // ЖТФ. 1987. - Т. 57. - Вып. 9. - С. 1816 - 1818.
8. Лисицын В.М., Олешко В.И., Штанько В.Ф. Генерация света вдоль стри мерного канала в CdS, возбуждаемая мощным электронным пучком // Тез. докл.
10 - Всесоюз. конф. по физике полупроводников, Минск, 1985. - Ч.3. - С.74.
9. Олешко В.И., Штанько В.Ф. Механизм разрушения высокоомных мате риалов под действием мощных электронных пучков наносекундной длительно сти // ФТТ. - 1987. - Т. 29. - Вып. 2. - С. 320 - 324.
10. Штанько В.Ф., Олешко В.И., Инякин В.Н. Пластическая деформация ще лочно-галоидных кристаллов, облученных плотным электронным пучком нано секундной длительности // ФХОМ. - 1988. - № 6. - С. 11 - 13.
11. Штанько В.Ф., Олешко В.И. Роль электрического поля объемного заряда в процессе преобразования энергии СЭП в ионных кристаллах // ЖТФ. - 1989. Т.59. - Вып.3. - С. 99 - 105.
12. Олешко В.И., Штанько В.Ф. Эмиссия плотного электронного пучка из ка нала электрического пробоя в твердом диэлектрике // ЖТФ. - 1990. - Т.60. Вып. 2. - С. 185 - 186.
13. Штанько В.Ф., Олешко В.И., Толмачев В.М. Динамические и остаточные напряжения в KCI при воздействии импульсного электронного пучка // ФХОМ.
- 1991. - № 2. - С. 53 - 56.
14. Штанько В.Ф., Олешко В.И., Намм А.В., Толмачев В.М., Терещенко Е.А.
Импульсная катодолюминесценция CdS и CdS0,83-Se0,17, выращенных кристал лизацией из газовой фазы // ЖПС. - 1991. - Т. 55. - № 5. - С. 788 - 793.
15. Способ отбраковки кристаллов соединений А2В6 и их твердых растворов для приборов с электронным возбуждением. А.С. № 1639344 (СССР). Кл.Н 01 L 21/66 (1990). Штанько В.Ф., Олешко В.И., Толмачев В.М., Намм А.В.
16. Лазер с катодолюминесцентной накачкой // А.С. № 1683464 (СССР).
Кл. Н01, S 3/093 (1991). Штанько В.Ф., Олешко В.И., Толмачев В.М.
17. Корепанов В.И., Лисицын В.М, Олешко В.И. Применение сильноточных электронных пучков наносекундной длительности для контроля параметров твердых тел // Изв. Вузов. Физика. - 2000. - Т. 43, № 3. - С. 22 - 30.
18. Лисицын В.М., Штанько В.Ф., Олешко В.И. Импульсные катодолюми несцентные источники света / В сб. Материалы для источников света и свето технических изделий. Саранск: Морд. ГУ. -1990. - С. 20 - 19. Олешко В.И., Вильчинская С.С., Корепанов В.И., Лисицын В.М, Морозо ва Н.К. Низкотемпературная люминесценция сульфида кадмия при низких и высоких уровнях возбуждения // Изв. Вузов. Физика. - 2008. - Т. 51, № 11/3 С. 101 - 106.
20. Морозова Н.К., Каретников И.А., Голуб К.В., Данилевич Н.Д., Лисицын В.М., Олешко В.И. Влияние кислорода на электронную структуру ZnS // ФТП. -2005. - Т. 39, № 5. - С. 513 - 520.
21. Морозова Н.К., Мидерос Д.А., Каретников И.А., Олешко В.И., Лисицын В.М., Вильчинская С.С. Характеристика полос люминесценции ZnS(O) и ZnSe(O) с позиции теории непересекающихся зон / Доклады 38 межд.
научн.-техн. сем. «Шумовые и деградац. процессы в полупроводниковых при борах» (Москва 27-28 ноября 2007 г.) М.: МЭИ, 2008. С. 143 - 148.
22. V.M. Lisitsyn, V.I. Korepanov, V.I. Oleshko, V.P. Tsipilev. Luminescence of azides heavy metal under elecyron excitation // III Ural Workshop on Advantaged Scintillation and Storage Optical Materials. Program and Abstracts. Ekaterinburg:
USTU-UPI. - 2002. - С. 23. Олешко В.И., Корепанов В.И. Атомный спектральный анализ твердых тел с применением импульсных сильноточных ускорителей электронов / Материа лы 10-ой международной конференции по радиационной физике и химии неор ганических материалов. Томск. 1999, С. 201 - 203.
24. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Штанько В.Ф. Атомный абсорбционный анализ металлов и горных пород с использованием электронно пучкового атомизатора /Твердотельные детекторы ионизирующих излучений.
Труды 1 всероссийского симпозиума ТТД-97.-Екатеринбург. - 1998. С.140 - 147.
25. Способ атомно-абсорбционного спектрального анализа элементного со става вещества и устройство для его осуществления // Патент № 2157988 Рос сия. МКИ G01N 21/62. В.И. Корепанов, В.М. Лисицын, В.И. Олешко. Опубл.
20.10.2000, Бюл. № 29.
26. Способ спектрального люминесцентного анализа // Патент № 2231774.
27. 06. 2004 г. В.М. Лисицын, В.И. Корепанов, Л.А., Лисицына, В.И.Олешко, Е.Ф.Полисадова.
27. Способ геохимических поисков залежей нефти и газа // Патент № от 20. 07. 2007 г. В.И. Олешко, И.С. Соболев, В.М. Лисицын, Л.П. Рихванов, В.И. Корепанов.
28. V.M. Lisitsyn, V.I. Korepanov, V.I. Oleshko. Luminescence of semiconduct ing material under x-ray excitation // III Ural Workshop on Advantaged Scintillation and Storage Optical Materials. Program and Abstracts. Ekaterinburg: USTU-UPI. 2002. - С. 29. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Ципилев В.П. Импульсная катодо люминесценция азидов тяжелых металлов // Письма в ЖТФ. - 2002. - Т. 28. № 24. - С. 48 - 52.
30. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Ципилев В.П. Исследова ние пространственно-временной структуры плазмы, образующейся при взрыв ном разложении AgN3 / Труды третьей международной конференции «Радиа ционные термические эффекты и процессы в неорганических материалах».– Томск. - 2002. - С. 130 - 132.
31. Олешко В.И., Корепанов В.И., Лисицын В.М., Ципилев В.П. О физиче ской природе свечения и поглощения, сопровождающих взрывное разложение азидов тяжелых металлов // Письма в ЖТФ. - 2004. - Т. 30. - № 22. - С.17 - 22.
32. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Ципилев В.П. Закономер ности взрывного свечения азидов тяжелых металлов при импульсном иниции ровании лазерным и электронным пучками // Физика горения и взрыва. - 2004.
- Т. 40. - № 5. - С.126 - 128.
33. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Ципилев В.П. К вопросу о кинетике и механизмах взрывного разложения азидов тяжелых металлов // Фи зика горения и взрыва. - 2006. - Т. 42. - № 1. - С. 106 - 119.
34. Ципилев В.П., Лисицын В.М., Корепанов В.И., Олешко В.И., Яковлев А.Н. К вопросу о предвзрывных явлениях, порогах и критериях инициирования азидов тяжелых металлов внешним импульсом / Материалы III Всероссийской конференции «Энергетические конденсированные системы» Черноголовка Москва, М.: Янус-К, 2006 г. С.77 - 79.
35. Олешко В.И., Лисицын В.М., Ципилев В.П. Инициирование взрыва азида серебра ударом микрочастицы /Труды IV Международной научной конферен ции "Радиационно - термические эффекты и процессы в неорганических мате риалах "Томск: Изд. ТПУ, 2004. С. 202 - 205.
36. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Ципилев В.П., Яковлев А.Н. Инициирование азидов тяжелых металлов внешним импульсом / Забаба хинские научные чтения: сборник материалов IX Mежд. конф. 10-14 сентября 2007. - Снежинск: Изд. РФЯЦ-ВНИИТФ Секция 2. Взрывные и детонационные явления. С. 88 - 89.
37. Лисицын В.М., Олешко В.И., Ципилев В.П. Первичные процессы взрыв ного разложения азидов тяжелых металлов при импульсном воздействии // Изв.
вузов. Физика. - 2005. - Т. 48. - № 2. - С. 3 -10.
38. Лисицын В.М., Журавлев Ю.Н., Олешко В.И., Федоров Д.Г., Ципилев В.П. Начальные процессы взрывного разложения азидов тяжелых металлов // Химическая физика. - 2006. - Т. 25. - С. 59 – 64.
39. Лисицын В.М., Журавлев Ю.Н., Олешко В.И., Федоров Д.Г., Ципилев В.П. Деформационный механизм взрывного разложения азидов тяже лых металлов при импульсном воздействии // Химия высоких энергий. - 2006. Т. 40. - № 4, - С. 259 - 264.
40. Олешко В.И. Инициирование взрыва азидов тяжелых металлов анодным стримерным разрядом, индуцированным электронным пучком // Изв. Вузов.
Физика. - 2008. - Т. 51, № 11/3. - С. 56 - 60.
41. Олешко В.И., Лисицын В.М., Ципилев В.П. Физическая модель иниции рования АТМ электронным пучком / Материалы VI Всероссийской конферен ции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» Томск: Изд. ТГУ, 2008. С.159 - 160.
42. Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Ципилев В.П. Иницииро вание детонации ТЭНа мощным электронным пучком // Письма ЖТФ. - 2003.
- Т. 29. - Вып. 16. - С. 23 - 28.
43. Олешко В.И., Корепанов В.И., Лисицын В.М., Ципилев В.П. Разрушение и газификация тэна при облучении электронным пучком. Забабахинские науч ные чтения: сборник материалов IX Mежд. конф. 10 - 14 сентября 2007. Снежинск: Изд. РФЯЦ – ВНИИТФ Секция 2. Взрывные и детонационные явле ния. С. 58 - 59.
44. V.I. Oleshko, V.I. Korepanov, V.M Lisitsyn., V.P. Tsypilev. The threshold phenomena in pentaerythritol tetranitrate initiated by powerful electron beam. Изв.
вузов. Физика. - 2006. - Т. 49. - № 10. Приложение. - С. 204 - 207.
45. Олешко В.И., Корепанов В.И., Лисицын В.М., Ципилев В.П. О природе свечения, возникающего при облучении тетранитропентаэритрита электронным пучком // Физика горения и взрыва. - 2007. - Т. 43. - № 5. - С. 87 - 89.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника.М.: Наука, 2004. - 704 с.
2. Богданкевич О.В., Дарзнек С.А., Елисеев П.Г. Полупроводниковые лазеры. – М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1976. - 416 с.
3. Высокоэнергетическая электроника твердого тела / Под ред. Д. И. Вайсбурда.
- Новосибирск: Наука, 1982. - 237 с.
4. Рябых С.М., Сафонов Ю.Н. Разложение азида серебра импульсами элек тронов наносекундной длительности / В кн. Сильноточные импульсные элек тронные пучки в технологии. Новосибирск: «НАУКА» 1983. - С. 73 - 80.
5. Вайсбурд Д.И., Месяц Г.А. Сильноточные электронные ускорители. Физика мощных радиационных воздействий // Вестник АН СССР. - 1983. - № 1. - С.62.
6. Бойко В.И., Скворцов В.А., Фортов В.Е. и др. Взаимодействие импульсных пучков заряженных частиц с веществом. М.: «ФИЗМАТЛИТ», 2003. - 288 с.
7. Вершинин Ю.Н. Электронно-тепловые и детонационные процессы при элек трическом пробое твердых диэлектриков. Екатеринбург. УрО РАН, 2000.-258 с.
8. Морозова Н.К., Морозов А.В., Каретников И.А. и др. Влияние контролируе мого изменения собственных точечных дефектов и кислорода на оптические свойства сульфида кадмия // ФТП. - 1994. - Т. 28. - С. 1699 - 1713.
9. Рябых С.М. Возбуждение взрыва инициирующих взрывчатых веществ излу чением / В кн. Актуальные проблемы фото- и радиационной физико-химии твердых кристаллических неорганических веществ. - Кемерово: Кузбассвузиз дат, 2004. - 327 с.
10. Захаров Ю. А. и др. Предвзрывные явления в азидах тяжелых металлов / За харов Ю. А., Алукер Э. Д., Адуев Б. П., Белокуров Г. М., Кречетов А. Г.
-М.: ЦЭИ «Химмаш», 2002. - 116 с.
11. К. Юхансон, П. Персон. Детонация взрывчатых веществ /Под редакцией В.К. Боболева. М.: «МИР», 1973. - 352 с.