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冲击载荷下LiF晶体折射率研究

马云  
【摘要】: 在国内首次分析利用加窗VISAR技术测试冲击载荷下晶体折射率的理论,并建立了实验测试技术与系统,对小于20 GPa冲击压力下的LiF晶体折射率进行了测量。本文详细介绍在这方面所进行的工作以及取得的主要进展: (1)综述了国内外加窗VISAR测试技术和冲击载荷下窗口折射率研究的发展过程、现状及将来发展方向,分析表明加窗VISAR测试技术将有着更为广阔的应用前景。 (2)根据狭义相对论原理,利用洛伦兹变换推导了介质中的光学多普勒频移。引入“表观速度”的概念,定量地推导了加窗VISAR测试时的光学多普勒频移与所测界面速度的关系,并结合加窗VISAR测试方程,给出了折射率变化修正因子Δv/v_0和窗口折射率n_H之间的定量关系。 (3)设计专门的实验,检验了刷子电探针测量一级轻气炮弹丸速度的精确度,实验表明,弹速为500 m/s左右时,其测速相对不确定度为1%。 (4)用熔石英加窗对称碰撞产生相对标准速度源的方法,对条纹常数名义值为100m/(s·Fr)和240 m/(s·Fr)的VISAR进行了检定,检定结果分别为99.7 m/(s·Fr)和232.9 m(s·Fr),测量相对不确定度小于1%。 (5)采用双灵敏度VISAR测试同一速度的方法,对低速下(限指一级轻气炮加载)VISAR发生条纹丢失时,按物理边界条件补加整数条纹所产生的误差进行了检验。实验结果表明,在低速下(限指一级轻气炮加载)VISAR测试发生条纹丢失时,通过物理边界条件和补加整数条纹的方式对测速结果进行修正,所产生的相对误差小于2%。 (6)对冲击压力为3.62 GPa、3.85 GPa、4.41 GPa、6.54 GPa和19.14 GPa下的LiF晶体折射率变化修正因子和折射率进行了成功测量。在此压力范围内,LiF晶体折射率变化修正因子Δv/v_0平均值为0.241,折射率与冲击压力之间的关系为n/n_0=1+1.54×10~(-3) P(GPa),此结果与静高压测试结果一致。


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