Кинетические закономерности взрывного разложения азида серебра в условиях импульсного лазерного инициирования

Звеков, Александр Андреевич

Кинетические закономерности взрывного разложения азида серебра в условиях импульсного лазерного инициирования тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Звеков, Александр Андреевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Кемерово МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Кинетические закономерности взрывного разложения азида серебра в условиях импульсного лазерного инициирования»

Автореферат диссертации на тему "Кинетические закономерности взрывного разложения азида серебра в условиях импульсного лазерного инициирования"

На правах рукописи

ЗВЕКОВ АЛЕКСАНДР АНДРЕЕВИЧ

КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗРЫВНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ АЗИДА СЕРЕБРА В УСЛОВИЯХ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИНИЦИИРОВАНИЯ

специальность 02.00.04 - "Физическая химия" АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Кемерово 2009

003492364

Работа выполнена на кафедре химии твердого тела ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Кригер Вадим Германович Научный консультант: доктор физико-математических наук,

доцент

Каленский Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Иванов Федор Иванович

доктор физико-математических наук, профессор Яковлев Виктор Юрьевич

Ведущая организация: Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН (г. Новосибирск).

Защита диссертации состоится 5 марта 2010 г. в Ш часов на заседании Совета по защите диссертаций Д212.088.03 при ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет» (650043, г. Кемерово, ул. Красная, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет».

Автореферат разослан "2" февраля 20¡0 г.

Ученый секретарь Совета Д212.088.03 доктор физико-математических наук, профессор

А. Г. Кречетов

Общая характеристика работы

К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал по лазерному импульсному инициированию азидов тяжелых металлов (ATM). Исследовано влияние длительности импульса, размеров лазерного пучка и образца, длины волны излучения на величину энергетических порогов инициирования взрывного разложения. Было показано, что порог инициирования прессованных таблеток азида свинца (АСв) в спектральной области примесного поглощения аномально мал (5.5±1 мДж/см2) [1]. Исследованы спектрально-кинетические закономерности взрывного разложения прессованных таблеток и монокристаллов ATM [2,3]. Для описания процесса использованы модели теплового [1,4,5] и цепного взрыва [2,3,6]. Вместе с тем, причины высокой чувствительности ATM к действию физических полей различной природы остаются дискуссионными, что делает важным разработку детальных кинетических моделей процесса взрывного разложения.

Актуальность работы определяется исследованием нового класса химических превращений: энергетических разветвленных твердофазных цепных реакций в неорганических веществах на примере азидов тяжелых металлов. Важным этапом решения этой задачи является изучение механизмов и оценка констант скоростей стадий дезактивации продуктов реакции, приводящих к генерации электронных возбуждений - носителей цепи.

Прикладной аспект работы связан с созданием методики экспериментального определения пространственно-временных

характеристик волны самораспространяющейся реакции.

Цель работы: экспериментальное и теоретическое исследование кинетических закономерностей взрывного разложения азидов тяжелых металлов при инициировании реакции лазерным импульсным излучением.

Задачи работы:

• Экспериментальное определение длительности твердофазной стадий развития реакции взрывного разложения азида серебра (АС). Разработка и апробация методики определения пространственного распределения интенсивности свечения в волне самораспространяющейся реакции.

• Расчет в рамках тепловой микроочаговой модели взрывного разложения ATM зависимостей критической плотности энергии инициирования от длительности импульса и индукционного периода реакции от плотности энергии импульса.

• Оценка констант скоростей дезактивации продуктов реакции в матрице азида серебра. Модернизация механизма стадий разветвления цепи с учетом особенностей дезактивации молекул в твердой фазе.

• Сравнение с экспериментом зависимости шгдукционного периода реакции от плотности энергии импульса и кинетических закономерностей

взрывного свечения ATM в рамках модернизированной модели твердофазной цепной реакции и микроочаговой модели теплового взрыва.

Защищаемые положения:

1 .Результаты экспериментального исследования кинетических закономерностей взрывного разложения монокристаллов АС. Время развития взрывного разложения до начала механического разрушения монокристаллов АС в зоне лазерного облучения составляет 50 - 150 не.

2.Теоретические оценки констант скоростей дезактивации возбужденных продуктов твердофазного разложения в матрице АС.

3.Кинетические закономерности разложения, рассчитанные в рамках микроочаговой модели теплового взрыва и модели твердофазной разветвленной цепной реакции. Вывод, что эффективный порядок стадии развития цепи равен двум.

Научная новизна:

1.Впервые сделаны оценки констант скоростей дезактивации электронно- и колебательно-возбужденных молекул азота в матрице АС.

2.Впервые предложен механизм стадии разветвления твердофазной энергетической цепной реакции, учитывающий особенности дезактивации молекул в объеме твердого тела.

3.Впервые предложена методика определения ширины фронта волны взрывного разложения конденсированных энергетических материалов.

Практическая значимость работы определяется разработкой методики определения пространственно-временных характеристик волны самораспространяющейся реакции.

Личный вклад автора. Е диссертации представлены результаты работ, выполненных лично автором или совместно с сотрудниками и аспирантами лаборатории кинетики неравновесных процессов Кемеровского Государственного университета. В статьях, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат результаты, сформулированные в защищаемых положениях и выводах работы.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 10-й Международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах (ФХП-10)» (Кемерово, 2007); VI и VII Международной научно-практической конференции

«Информационные технологии и математическое моделирование» (Томск, 2007, 2008); VII Voevodsky Conference «Physics and chemistry of elementary chemical processes» (Chernogolovka, 2007); XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007); Международной научной школе-конференции «Фундаментальное и прикладное материаловедение» (Барнаул, 2007); VI международной научной конференции

«Радиационно-термическне эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2008); XIV Симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка, 200S); 6-н Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2008); 14th International conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials (Астана, 2009); Международной конференции «Химическая и радиационная физика» (Москва, 2009). Результаты диссертации изложены в 68 научных работах, из них - 14 статей в реферируемых журналах или сборниках статей (в том числе 8 статен в журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных научных результатов диссертации).

Работа выполнена при поддержке фонда РФФИ (гранты №07-03-01099-а, №07-03-05013-6, № 08-03-01822-э_б, № 09-03-09465-моб_з).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, заключения. Изложена на 159 страницах машинописного текста, включая 47 рисунков и 6 таблиц. Библиография включает 103 наименования.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, краткий обзор её современного состояния, сформулированы цели и задачи работы, новизна и практическая значимость, защищаемые положения.

В первой главе приведен литературный обзор экспериментальных результатов по кинетике взрывного разложения ATM в условиях импульсного лазерного инициирования. Рассмотрены кинетические закономерности взрывного свечения и взрывной проводимости ATM. Сделан вывод, что кинетика взрывного разложения прессованных таблеток ATM подробно исследована, проведено экспериментальное разделение процессов развития реакции в конденсированной фазе и разлета продуктов взрыва [4]. Определено время начала разлета продуктов взрыва ~ 20 не [7]. Для прессованных таблеток АСв амплитуда интенсивности взрывного свечения увеличивается в 60 раз при увеличении плотности энергии импульса в 50 раз [4]. Отмечено, что при инициировании взрывного разложения макрокристаллов ATM наблюдаются те же закономерности, что и для прессованных таблеток [4]. В работах [2,3] было оценено время начала механического разрушения образца ~ 3 мкс. Таким образом, согласно литературным данным длительность твердофазной стадии разложения составляет от 20 не до 3 мкс при почт идентичных условиях инициирования.

Во второй главе приводятся методика и результаты экспериментального исследования кинетики взрывного разложения монокристаллов АС. В качестве образцов использовались нитевидные кристаллы АС и макрокрпстал-лы с характерными размерами 10x0.2x0.05 мм3 и 0.5x0.4x0.2 мм3 соответственно.

Схема экспериментальной установки подробно описана в [4]. В качестве источника оптического излучения использовался одномодовый одночастот-ный неоднмовый лазер (к = 1060 нм). Максимальная энергия лазерного излучения составляла 20 Дж, длительность импульса на полувысоте - 30 не. Для регистрации вспышки свечения использовались четыре фотоэлектронных умножителя Н6779-01 (ФЭУ). Два ФЭУ регистрировали взрывное свечение в областях спектра 500 600 нм и 800 900 нм из зоны лазерного воздействия - зонные ФЭУ [4]. Третий ФЭУ регистрировал свечение образца и всего объема экспериментальной ячейки в спектральной области 500 600 нм (ФЭУ панорамного обзора). Четвертый ФЭУ устанавливался под непрозрачной подложкой с калиброванными отверстиями и использовался для исследования процесса распространения реакции по кристаллу. Методика синхронизации сигналов описана в [4]. Информация о кинетических параметрах процесса поступала на цифровой четырехлучевой запоминающий осциллограф типа ЬеСгоу и далее на компьютер. Временное разрешение использующихся ФЭУ составляло 0.1 не, частота оцифровки сигнала и временное разрешение осциллографа - 1 не.

Для определения времени начала разрушения образца кинетическую зависимость взрывного свечения регистрировали зонным ФЭУ и ФЭУ панорамного обзора в одном спектральном диапазоне. Вычитание данных сигналов позволяет выделить свечение продуктов реакции, покинувших область наблюдения зонного ФЭУ. В качестве образцов использовались макрокристаллы АС размерами меньше диаметра инициирующего пучка лазера (рис. 1). Разностный сигнал вычислялся по уравнению:

Д/(')=/2('-',)-/1(0, (1)

где /, (?) - нормированный сигнал зонного ФЭУ, 12(() - нормированный сигнал ФЭУ панорамного обзора, 4 - время синхронизации. На рис. 2 представлена типичная осциллограмма сигналов импульса (кривая 1), свечения, зафиксированного ФЭУ панорамного обзора (кривая 2), зонным ФЭУ (кривая 3) и разности между ними (кривая 4). По данным взрывного разложения 200 образцов показано, что разность сигналов появляется в районе максимума сигнала свечения из зоны воздействия (рис. 2). До этого момента наблюдается свечение кристалла АС, и лишь после этого свечение продуктов взрыва.

На рис. 3 приведена экспериментальная зависимость амплитуды интенсивности взрывного свечения из зоны воздействия от плотности энергии импульса. Точки - усредненные по 20-ти образцам экспериментальные данные. Из рис. 3 следует, что амплитуда интенсивности взрывного свечения монокристаллов АС практически не зависит от плотности энергии импульса.

Исследована зависимость длительности разложения в зоне воздействия (промежуток времени от появления сигнала свечения до начала разрушения кристалла) от плотности энергии импульса (рис. 4). Точки - усредненные по

Рис. 1. Расположение образца и лазерного импульса при сравнительном исследовании сигналов обзорного и зонного ФЭУ. 1 -макрокристалл, 2 - лазерный пучок.

О 100 200 300 400

I, 11С

Рис. 2. Осциллограмма взрывного разложения. Сигналы в относительных единицах: 1 - инициирующий импульс: 2 - обзорное ФЭУ; 3 - зонное ФЭУ; 4 -разность сигналов обзорного и зонного ФЭУ.

..... п 1 ............ • 2 /

о /

п/и

Рис. 4. Зависимость длительности разложения в зоне воздействия кристаллов АС от плотности энергии импульса.

Рис. 3. Зависимость амплитуды интенсивности взрывного свечения от плотности энергии импульса. 1 - прессованные таблетки [4], 2 - монокристаллы.

10-ти образцам экспериментальные данные. Показано, что время разложения в зоне воздействия уменьшается с ростом плотности энергии импульса, становясь практически постоянным, и равным 50 не, при более чем 3-х кратном превышении порога инициирования (рис. 4).

Исследована зависимость индукционного периода реакции взрывного разложения монокристаллов АС от плотности энергии лазерного импульса (рис.5). Точки - экспериментальные данные, усредненные по 10-тп образцам. При минимальной плотности энергии импульса, при которой наблюда-

ется взрыв образца, длительность индукционного периода монокристаллов составляет 200 не (прессованных таблеток ~ 1 мке [4]). При 10-кратном превышении пороговой плотности энергии, длительности индукционного периода прессованных таблеток АСв и монокристаллов АС становятся практически одинаковыми (80 и 60 не соответственно).

Для экспериментального определения пространственно-временных характеристик процесса распространения реакции использовалась специальная ячейка, представляющая собой непрозрачную подложку с калиброванными эквидистантными отверстиями. Нитевидный образец ATM помещался над отверстиями, после чего ФЭУ, расположенный под подложкой, измерял кинетическую зависимость взрывного свечения. При прохождении волны реакции над каждым из отверстий возникал пик свечения, что позволяло определить скорость движения волны. Для определения ширины движущейся волны реакции использовано три алгоритма:

1. Непосредственная оценка. Ширину волны реакции на полувысоте / можно приближенно оценить по формуле:

l = {L-Vx)/2, (2)

где L - расстояние между отверстиями, V- скорость движения волны реакции, т - время за которое волна реакции проходит расстояние L.

2. Использование пробной функции. Распределение интенсивности свечения в движущемся очаге реакции аппроксимировалось некоторым аналитическим выражением (у(х)), содержащим варьируемые параметры, значение которых определялось при сравнении экспериментальной и теоретической кинетических зависимостей свечения.

3. Линейное преобразование. Кинетическая зависимость взрывного свечения является функционалом у{х)\

l(t) = \K(x-Vt)y(x)dx (3)

Ядро оператора К определяется формой отверстия. В простейшем случае отдельной прямоугольной щели ширины d ядро имеет вид: K{x-Vt)= 1, Q<x-Vt<d K(x-V/)=0, x-Vl<0y x-Vl>J

Экспериментально полученный сигнал после оцифровки осциллографом представляет собой набор дискретных значений интенсивности свечения в некоторые моменты времени (/;), поэтому при обработке результатов использовалось матричное представление линейного оператора:

'-=£ кчУ> (5)

Алгоритм расчета у(х) сводился к построению матрицы обратного оператора (Kjf1) и преобразованию с ее помощью исходной кинетики взрывного свечения. Полученное в результате обработки типичной экспериментальной осциллограммы распределение интенсивности свечения в волне взрывного

1-, НС

Рис. 7. Зависимость плотности энергии инициирования от длительности импульса. 1 - эксперимент [1], 2 -эксперимент [5], 3 — расчет для включений с радиусом 10" см, 4-расчет для ансамбля включений.

( \

/ \

/ \ \

} \

О 0И2 ОМ ОЯб

н/н

Рис. 5. Зависимость индукционного периода от плотности энергии инициирования. 1 -эксперимент, 2 - расчет по уравнению (17), 3 - расчет по модели теплового взрыва(6-9).

0.12 0.14 0.16 0.10 05 X, СИ

Рис. 6. Распределение интенсивности свечения в движущейся волне реакции разложения АС.

Рис. 8. Кинетические зависимости температуры включения при различных значениях плотности энергии импульса. 1 - инициирующий импульс, 2-Н/Нс=\, 3 - Н/Нс~\.2,4 - Н/Нс=1.5.

1п(1-1/п] отн. ед

/ /

........... '--"а О,' 6 г''........

4 4'

140 160 180 200 2201нс240

И0А,

\.................

у'о

;..........-Х-о:---

.......

УЬ

Рис. 9. Кинетика взрывной проводимости (а) и свечения (б) по данным [2] в координатах модели (14). / = 1-1/77

разложения, движущейся по нитевидному кристаллу АС, представлено на рис. б. Показано, что продолжительность разложения при движении волны реакции составляет ~ 100 не, что является аргументом в пользу единства механизмов реакции при зарождении, развитии и распространении взрывного разложения монокристаллов АС.

Третья глава посвящена анализу микроочаговой модели теплового взрыва ATM. Система кинетических уравнений, описывающих изменение температуры и концентрации энергетического вещества, имеет вид (,•>/?) [1,5]:

дТ (вгт 2 а/Л О, ( э" , ( Е }

-=-А„схР -- (7)

Температура включения описывается уравнением:

В'1\ _ 3а (ВТ Bt ~ R {BR

+ (8)

.m.

>r=R ^

где (7(i) = tf-^Lexp(-i,?<2)- плотность мощности излучения, Я-плотность энер-

гин излучения, к- эффективная константа скорости, связанная с длительностью импульса (г,) на полувысоте соотношением: /, = i-Iua/h-, ; с, с, - теплоемкости единицы объема энергетического вещества и включения соответственно^ Q-удельный тепловой эффект реакции, «-доля неразложив-шегося энергетического вещества, R - радиус включения. Начальные условия имеют вид:

7'(г) = 7Ь;

io,r<;; (9)

Система (6-9) интегрировалась численно с граничными условиями 1-го

Проведены расчеты критической плотности энергии инициирования АСв в зависимости от радиуса включения и длительности импульса (//л(/,)). Зависимость #л(/;) для включений одного радиуса имеет вид кривой с изломом при длительности импульса, сопоставимой с временем тепловой разгрузки включения (рис. 7):

•Дп2 R2

а К2

(10)

При tj « tcr критическая плотность энергии не зависит от длительности импульса, при /,• >> /„-линейно увеличивается. В случае ансамбля включений для определения интегральной зависимости от длительности импульса использовалась огибающая к рассмотренному семейству кривых HK{ti), которая может быть описана выражением:

H = const -ti1 (11)

с параметром у = 0.405. При каждой длительности импульса критическая плотность энергии определяется включением, разогрев которого в инертной среде максимален. Критерий инициирования реакции: H/ti1 = const - не изменяется при увеличении длительности импульса. Отметим, что рассчитанные значения Я (рис. 7) на порядок величины больше экспериментальных [1,5].

Рассчитаны кинетические зависимости изменения температуры включения в процессе взрывного разложения. Показано, что чем выше плотность энергии импульса, тем раньше происходит резкое увеличение температуры частицы за счет протекания химической реакции (рис. 8). Показано, что быстрое увеличение температуры на пороге инициирования для наиболее опасных включений начинается после окончания импульса излучения, что противоречит эксперименту: при инициировании длинными импульсами (> 50 мкс) взрыв наблюдается всегда до окончания импульса [5]. Рассчитанная зависимость индукционного периода от плотности энергии при t, = 30 не также не соответствует эксперименту (рис. 5, кривая 3)

В четвертой главе рассматриваются механизмы дезактивации возбужденных молекул азота, образующихся в ходе реакции, при взаимодействии с кристаллической решеткой азида серебра:

1. Образование фононов при дезактивации продуктов. Максимальная энергия фононов соответствует частоте поляризационных фононов (4Т013 с"1) = 0.026 эВ, что в 11 раз меньше кванта колебаний молекулы азота iim,v2 = 0.294 эВ и в 230 раз меньше энергии электронного возбуждения (~ 6 эВ). Так как многофононные процессы крайне маловероятны, вклад фо-нонного канала диссипации энергии химической реакции пренебрежимо мал.

2. Оценена константа скорости взаимодействия колебательно-возбужденной молекулы азота, рассматриваемой как осциллирующий квадруполь, со свободными электронными носителями заряда в АС. Величина эффективной константы скорости дезактивации составляет ~ 10"12 см3с"1.

3. Показано, что если в ходе реакции образуется электрически заряженный центр, содержащий колебательно возбужденную молекулу, дезактивация последней будет протекать как последовательный захват и выброс электрона с возбужденного уровня дефекта. Сделанные оценки константы дезактивации приводят к величине, близкой к константе захвата на заряженном центре и составляют - 10"6-i-10"5 см3 с"1.

4. Рассмотрено квадрупольное взаимодействие колебательно возбужденной молекулы азота с дыркой, локализованной на анионной бивакансии. Константа выброса дырки при оцененной глубине уровня бивакансии 0.2 эВ составляет (Н4)Т0И с"1.

5. Рассмотрено взаимодействие электронно возбужденной молекулы азота с электронами валентной зоны. Оцененная в дипольном приближении эффек-

I, 1

отн.ед.

— 1 о 2 — Э

¡1 \

г \

/ i i

л f\

Рис. 10. Кинетическая зависимость взрывного свечения АС в относительных единицах. 1 — инициирующий импульс, 2 -эксперимент, 3 - расчет по модели (12).

100 150 200 250

тнвная константа скорости генерации электрон-дырочных (e.h.) пар составляет Ю'2- 10'V.

6. Оценена эффективная константа диссипации энергии электронно-возбужденной молекулы азота при дипольном взаимодействии со свободными дырками, составившая 10"14 10"12 cmV.

7. Показано, что при взрывном разложении возможен быстрый распад промежуточного продукта реакции - комплекса N6 - из возбужденного состояния.

Сделанные оценки согласуются с константами дезактивации возбужденных молекул на поверхности твердых тел и свидетельствуют о высокой эффективности каналов дезактивации, приводящих к генерации электронных возбуждений.

В пятой главе на основе рассмотренных в главе 4 процессов дезактивации возбужденных молекул азота проведено уточнение бимолекулярной модели твердофазной цепной реакции взрывного разложения АС. Схема стадий уточненной модели разветвления цепи:

1. [лг62На+]-

-> лу +

IT.JV—ь-III. лО' + А-

-+N2 + (e" +h")

—> jV2 + /7*

IV.

V. [<v

VI. h'-

VII. A*

+ e—b-+lN2Va°] + Q1

h + hv

Стадии зарождения и обрыва цепп (генерация электрон-дырочных пар излучением и их рекомбинация на локальных центрах), а также процесс образования комплекса Л^ были подробно исследованы в [6]. Стадии (I - V) описывают взаимодействие возбужденных молекул азота с кристаллической решеткой с учетом результатов главы 4. Стадия (VI) описывает излучательный переход дырки из глубины к потолку валентной зоны (внутризонная люминесценция [2,3]).

Система кинетических уравнений, описывающая реакцию разложения, имеет вид:

p = G- кy р - 2к2 р 2 + 2/с_2 В - к4 pN + (к5 + кв )р * + к-, DA h-C- krp + к3СА - k^uD В = к2р2 -кхВ-к_2В С = к\В- к2СА - к4рС р* =к3 СА + /с4 pN ~(к5+к6)р* D = 2klB-k7DA-k8nD N2 =k3CA + k4pC + k7DA + k&nD A = -G + kr p - кгСА - к-j DA где p, n, В, С, p*, D, N2, A - концентрации дырок, электронов, комплексов N6, электронно-возбужденных молекул азота N2\ горячих дырок /Г, колебательно возбужденных молекул азота N2", молекул азота в основном состоянии N2 н исходного вещества соответственно. При анализе системы (12) были использованы законы сохранения заряда и массы, а также большие (по сравнению с остальными константами модели) значения констант дезактивации возбужденных молекул азота и распада комплекса N6. В результате система кинетических уравнений принимает вид:

Л/2 А

p = G- krp + IkiP'

А = -G + кгр + 2к2р-

А + у\Р А + ПР А/2 А

(13)

уА + Пр А + У2Р;

где у 1=к4Ык3, у2=кцЬ/к1 - безразмерные параметры, характеризующие вероятность разветвления.

При малых степенях выгорания кинетическая зависимость концентрации дырок имеет вид:

Рк

Рп/Рк-1 Ро/Рк

■е.хр (kRi)

(14)

В рамках модели интенсивность свечения определяется выражением:

ksk.

'■p

(15)

k$ + k(, k\ + k_2

Проводимость и интенсивность свечения связаны соотношением:

i/o2 = const (16)

На рис. 9 представлены зависимости проводимости (а) в координатах выражения (14) и свечения (б), построенные с учетом (16). Экспериментальные зависимости удовлетворительно описываются, причем определенные константы скорости стадии обрыва цепи для свечения и проводимости практически одинаковы (Л-, — (6.14 ± 0.18)-106 с"1 н кг= (3.86 ± 0.13)-10° с"1). Это является прямым доказательством того, что эффективный порядок стадии разветвления цепи равен двум.

'2 = <\ + kr ' In

(17)

Получено выражение, связывающее длительности индукционного периода реакции взрывного разложения {t\, h) при двух значениях плотности энергии (Я), Н2).

\ljj_ Я,/Я„-1" Я, Я2/Я0-1_

Показано (рис. 5), что экспериментальная зависимость индукционного периода от плотности энергии удовлетворительно описывается выражением (17) при значении константы рекомбинации кг- (2.5 ± 0.5 )Т07 с"1. Отметим, что выражения (14-17) близки к полученным п рамках бимолекулярной модели [б] разветвленной цепной реакции, так как при пренебрежении выгоранием данные модели изоморфны.

На рис. 10 приведены экспериментальная (кривая 2) и рассчитанная по модели (кривая 3) кинетические зависимости взрывного свечения монокристалла АС при 5-ти кратном превышении порога инициирования. Значения варьируемых параметров кг = (5 ± 1)Т07 с"1, у2 = 140±20, с точностью до порядка величины согласуются с типичными значениями константы рекомбинации и априорными оценками констант дезактивации, приведенными в главе 4. Это позволяет заключить, что кинетическая зависимость взрывного свечения может быть описана в рамках модели (12), что является весомым аргументом в ее пользу.

Основные результаты н выводы работы:

1.С использованием двух независимых методик экспериментально показано, что время развития реакции в облученной зоне до начала механического разрушеши кристалла составляет 50 ^ 150 нс в зависимости от плотности энергии импульса. Экспериментально определенная амплитуда интенсивности взрывного свечения монокристаллов АС не зависит от плотности энергии импульса.

2. Предложена и апробирована методика определения ширины фронта волны взрывного разложения конденсированных энергетически материалов.

3.В рамках микроочаговой модели теплового взрыва рассчитаны основные закономерности импульсного инициирования ATM. Показано, что для включений одного радиуса критерием инициирования при длительности импульса меньше времени теплоотдачи является плотность энергии излучения, при больших длительностях - плотность мощности. В случае ансамбля включений различного радиуса критерии инициирования имеет вид ///// = const с параметром у = 0.405 для азида свинца при любых длительностях импульса. Показано, что закономерности взрывного разложения ATM в условиях импульсного лазерного инициирования не описываются с позиций мпкроочаговой модели теплового взрыва.

4. Сделаны оценки констант дезактивации электронно- и колебательно-возбужденных молекул азота в рамках модели электрического дипольного и квадрупольного взаимодействия с электронной подсистемой кристалла. Константы скорости генерации электронных возбуждений при дезактивации

электронно- и колебательно-возбужденных молекул азота составляют Ю12 - 10й и (1 -4)-1014 с"' соответственно.

5. Проведены расчеты h сопоставление с экспериментом кинетических закономерностей твердофазной цепной реакции. Показано, что эффективный порядок стадии развития цепи равен двум, значение константы рекомбинации носителей составляет (2 6)Т07 с'1.

Список цитируемой литературы:

1 .Александров, Е. И. Исследование влияния длительности возбуждающего импульса на чувствительность азида свинца к действию лазерного излучения / Е. И. Александров, В. П. Ципшев // Физика горения и взрыва. - 1984. -Т. 20,-№6.-С. 104- 108.

2. Захаров, Ю. А. Предвзрывные явления в азидах тяжелых металлов / Б. П. Адуев, Э. Д. Алукер, Г. М. Белокуров, Ю. А. Захаров, А. Г. Кречетов II М.:ЦЭИ«Химмаш».-2002.-С. 116.

3 .Aluker, Е. D Early stages of explosive decomposition of energetic materials / E. D. Aluker, B. P. Aduev, A. G. Krechetov, A. Yu. Mitrofanov, Yu. A. Zakharov И Focus on Combustion Research. - New York: Nova Publishers. - 2006. - P. 55 -88.

4. Корепанов, В. И. К вопросу о кинетике и механизме взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. И. Корепанов, В. М. Лисицын,

B. И. Олешко, В. П. Ципшев И ФГВ. - 2006. - Т. 42, № 1. - С. 106 - 119.

Ъ.Буркина, Р. С. Инициирование прессованных порошков азида свинца лазерными импульсами различной длительности / Р. С. Буркина, В. В. Медведев, Е. А. Микова, В. П. Ципшев II Физико-химические процессы в неорганических материалах (ФХП-10): доклады Десятой международной конференции (2007. Кемерово): в 2 т. / ГОУ ВПО «КемГУ». - Т. 1. - 2007. - С. 205 -209.

6. Кригер, В. Г. Инициирование азидов тяжелых металлов импульсным излучением ! В. Г. Кригер, А. В. Каленский Н Хим. Физика. - 1995. - № 4. -

C. 152- 160.

1. Ципшев, В. П. Кинетические характеристики процесса взрывного разложения азидов тяжелых металлов при лазерном импульсном возбуждении / А. С. Скрипин, В. П. Ципшев И Известия ВУЗов. Физика. - Т. 52. - № 8/2. -С. 316-319.

Основные публикации

1. Звеков, А. А. Диффузионная модель разветвленной цепной реакции взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, А. А. Звеков, М. В. Ананьева, А. П. Боровикова // Химическая физика. -2009.-Т.28,-№8.-С. 67-71.

2. Звеков, А. А. Закономерности распространения реакции взрывного разложения кристаллов азидов серебра и свинца / А. П. Боровикова, В. Г. Кригер,

А. В. Калеиский, В. П. Цапилев, А. А. Звеков И Ползуновскин вестник. - 2008. -№ 3. - С. 66-69.

3. Звеков, А. А. Взаимодействие возбужденных продуктов твердофазных реакций с кристаллической решеткой / В. Г. Кригер, А. В. Калеиский,

A. А. Звеков, А. П. Боровикова // Известия ВУЗов. Физика. - 2009. - Т. 52. -№ 8/2.-С. 284-288.

4. Звеков, А. А. Сравнительное исследование кинетики взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Калеиский, А. П. Боровикова, М. В. Ананьева, А. А. Звеков // Известия ВУЗов. Физика. - 2009. -Т. 52.-№8/2.-С. 289-291.

5. Звеков, А. А. Сравнительный анализ закономерностей взрывного разложения азидов тяжелых металлов при импульсном инициировании /

B. Г. Кригер, А. В. Калеиский, А. П. Боровикова, М. В. Ананьева, А. А. Звеков II -Известия ВУЗов. Физика. - 2009. - Т. 52. - № 8/2. - С. 296 - 299.

6. Звеков, А. А. Цепно-тепловая модель взрывного разложения азидов тяжелых металлов I В. Г. Кригер, А. В. Калеиский, Е. А. Гришаева, А. А. Звеков II Известия ВУЗов. Физика. - 2009. - С. 284 - 288. - Т. 52. - № 8/2. - С. 292 -295.

7. Звеков, А. А. Цепно-тепловая модель взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Калеиский, Е. А. Гришаева, А. А. Звеков II Ползуновскин вестник. - 2009. - № 3. - С. 44 - 47.

8. Звеков, А. А. Взрывное разложение монокристаллов азида серебра при различных диаметрах зоны облучения / В. Г. Кригер, В.П. Ципилев, А. В. Калеиский, А. А. Звеков // Физика горения и взрыва. - 2009. - Т. 45. - № 6. -

C. 105- 107.

9. Звеков, А. А. Тепловая мнкроочаговая модель инициирования взрывчатых веществ импульсным излучением / В. Г. Кригер, А. В. Калеиский, А. А. Звеков IIВ кн. Современные проблемы химической и радиационной физики, под ред. И.Г. Досовского и др. М.: ОИХФ РАН. - 2009. - С. 322 - 325.

10. Звеков, А. А. Новый механизм передачи энергии твердофазной цепной реакции в азнде серебра / В. Г. Кригер, А. В. Калеиский, А. П. Боровикова, А. А. Звеков // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2007. - Т. 4. - № 3. - С. 66 - 72.

11. Звеков, А. А. Моделирование влияния диаметра зоны облучения на скорость взрывного разложения азида серебра / В. Г. Кригер, А. В. Калеиский, А. А. Звеков, А. С. Савилов II Фундаментальные исследования. - 2008. - № 3. -С. 84-86.

Подписано к печати 23.12.2009 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 172.

ГОУ ВПО «Кемеровский госуниверснтет». 650043, г. Кемсропо, ул. Красная, 6. Отпечатано на участке оперативной полиграфии КемГУ.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Звеков, Александр Андреевич

Введение

Глава 1. Кинетические закономерности взрывного разложения ATM в условиях импульсного инициирования (литературный обзор)

1.1 Кинетика взрывного разложения монокристаллических образцов ATM при импульсном инициировании

1.2 Кинетика взрывного разложения поликристаллических образцов при импульсном инициировании

Глава 2. Кинетические закономерности взрывного разложения азида серебра (экспериментальные результаты)

2.1 Методика исследования быстропротекающих процессов в энергетических веществах

2.2 Определение момента механического разрушения образца

2.3 Зарождение и развитие реакции взрывного разложения в зоне воздействия

2.4 Зависимость амплитуды интенсивности взрывного свечения от параметров лазерного импульса

2.5 Методика определения геометрических параметров движущейся волны взрывного разложения

2.6 Выводы главы

Глава 3. Микроочаговая модель инициирования теплового взрыва ATM лазерным излучением

3.1 Микроочаговая модель теплового взрыва ATM

3.2 Разогрев включения лазерным импульсом в инертной среде

3.3 Рассчитанные в рамках модели закономерности взрывного разложения ATM

3.4 Сравнение с экспериментальными данными

3.5 Выводы главы

Глава 4. Механизмы передачи энергии химической реакции кристаллической решетке при взрывном разложении АС

4.1 Дезактивация возбужденных молекул на поверхности твердых тел

4.2 Передача энергии колебательно-возбужденной молекулы азота кристаллической решетке

4.3 Передача энергии электронно-возбужденной молекулы азота кристаллической решетке

4.4 Особенности реакции 2N°->3N2 при медленном и взрывном разложении ATM ^

4.5 Выводы главы

Глава 5. Модель твердофазной цепной реакции взрывного разложения ATM

5.1 Бимолекулярная модель твердофазной цепной реакции

5.2 Модернизированная модель твердофазной цепной реакции

5.3 Оценка параметров модели

5.4 Анализ модели при малых степенях разложения

5.5 Кинетика развития реакции с учетом выгорания

5.6 Сравнение с экспериментальными данными

5.7 Выводы главы 5 145 Основные результаты и выводы 146 Заключение 147 Литература

Введение диссертация по химии, на тему "Кинетические закономерности взрывного разложения азида серебра в условиях импульсного лазерного инициирования"

Одной из основных задач химии твердого тела является исследование кинетики и механизмов твердофазного разложения энергетических материалов при воздействии ионизирующего излучения [1-3]. Прогресс в этом направлении позволяет приблизиться к решению задачи обеспечения контролируемой стабильности энергетических веществ. Активное экспериментальное исследование кинетики процессов, приводящих к взрывному разложению азидов тяжелых металлов (ATM) в условиях импульсного инициирования реакции, началось с появлением источников сверхплотного энергетического возбуждения (лазеры и импульсные электронные ускорители). К настоящему времени исследованы зависимости: пороговой энергии инициирования от длительности импульса [4], длительности задержки взрыва от плотности энергии импульса [5,6]; получены кинетические зависимости изменения оптической плотности и предвзрывной проводимости образцов в процессе инициирования [7,8] и т.д. При этом приводимые в литературе значения момента времени, в который происходит механической разрушение образца, и длительности твердофазной стадии разложения значительно отличаются. Дискуссионными остаются не только конкретная модель инициирования ATM, но и природа взрыва [4,7-10].

Так согласно результатам работ [7,8], посвященных взрывному разложению монокристаллов ATM, длительность так называемой «предвзрывной стадии» составляет 600 не 3 мкс. В работе [9] сделан вывод, что длительность стадий, протекающих в твердой фазе, составляет 70 не, а в [10] — 20 не. В работах [11,12], посвященных исследованию импульсного инициирования поликристаллических образцов, напротив был сделан вывод, что свечение и проводимость в процессе взрывного разложения связаны исключительно с разлетом продуктов взрыва. Таким образом, представляется важным исследование кинетики взрывного разложения- и определение i момента механического разрушения кристалла с использованием ряда i независимых методик. Значение времени развития реакции в твердой фазе и экспериментальные кинетические зависимости свечения или проводимости, полученные в течение этого времени, являются необходимыми данными для определения механизма и дискриминирована моделей взрывного разложения.

Существует два основных механизма взрывного разложения: тепловой и цепной. Механизм теплового взрыва основывается на возможности ускорения экзотермического разложения из-за сильной (аррениусовской) зависимостью константы скорости химической реакции от температуры. Модель теплового взрыва ATM была предложена более 30 лет назад [4,11]. В ней предполагается, что реакция взрывного разложения инициируется в близи разогретых лазерным излучением металлических включений, находящихся в объеме энергетического вещества [4,11]. Тогда же были проведены расчеты кинетики инициирования. Следует отметить, что точность данных расчетов не превышала 4% [13]. Ведется' дискуссия по поводу так называемого «парадокса малых частиц» [14], согласно которому, уменьшая радиус включения можно получить сколь угодно большую температуру разогрева. Поэтому представляется важным провести расчеты критериев инициирования в зависимости от длительности импульса в случае включений одного размера и ансамбля включений различного размера. Решение этих задач необходимо для верификации тепловой микроочаговой модели инициирования взрыва импульсным излучением.

Модели твердофазной цепной реакции взрывного разложения ATM были предложены в работах [15,16]. В рамках бимолекулярной цепной модели [15] были качественно и количественно описаны зависимости критической плотности энергии от длительности импульсного воздействия [15], индукционного периода взрыва от плотности энергии инициирования-[15], критической плотности энергии от размера монокристалла [17], вероятностная кривая взрыва [15,18]; предложено объяснение увеличения критической плотности энергии при инициировании в области собственного поглощения [19]. Наиболее слабым местом моделей твердофазных цепных реакций является акт разветвления цепи. В работах [15-19] предполагалось, что существует возможность передачи энергии возбужденных продуктов реакции кристаллической решетке с образованием электронных возбуждений. При этом по аналогии с газофазными цепными реакциями постулировалось, что вероятность образования носителей равна доле неразложившегося вещества. Данный постулат несущественен при рассмотрении критических условий инициирования и кинетики реакции на начальных стадиях процесса, когда выгорание пренебрежимо мало. Однако при анализе кинетики-процесса на поздних стадиях простое перенесение представлений о вероятности разветвления цепи из теории газофазных цепных реакций некорректно. Поэтому исследование механизмов передачи энергии и оценка эффективных констант скорости передачи энергии является необходимым этапом при формулировке микроскопической модели разветвления. Стадии зарождения и обрыва цепи были достаточно подробно исследованы в работах [15-19], поэтому решение отмеченных задач позволит сформулировать детальную модель разветвленной твердофазной цепной реакции.

В качестве объекта исследования был выбран азид серебра (АС) по следующим причинам. Во-первых, методики синтеза и выращивания совершенных монокристаллов азида серебра хорошо отработаны, поэтому он является удобным объектом для экспериментально исследования взрывного разложения при инициировании импульсным излучением. Во-вторых, большое число физико-химических характеристик АС, необходимых для формулировки моделей твердофазного разложения, были исследованы ранее. Изучены энергетическая структура, процессы электрон-дырочного переноса, оптического поглощения, кинетические и спектральные закономерности фотопроводимости, фотохимического и радиационного разложения [3].

Прикладной аспект работы связан с созданием методики экспериментального определения пространственно-временных характеристик волны самораспространяющейся реакции.

Задачи работы:

• Оценка констант скоростей дезактивации продуктов реакции в матрице азида серебра. Модернизация механизма стадии разветвления цепи с учетом особенностей дезактивации молекул в твердой фазе.

• Сравнение с экспериментом зависимости индукционного периода реакции от плотности энергии импульса и кинетических закономерностей взрывного свечения ATM в рамках модернизированной модели твердофазной цепной реакции и микроочаговой модели теплового взрыва.

Защищаемые положения:

1. Результаты экспериментального исследования кинетических закономерностей взрывного разложения монокристаллов АС. Время развития взрывного разложения до начала механического разрушения монокристаллов АС в зоне лазерного облучения составляет 50- 150 не.

2. Теоретические оценки констант скоростей дезактивации возбужденных продуктов твердофазного разложения в матрице АС.

3. Кинетические закономерности разложения, рассчитанные в рамках микроочаговой модели теплового взрыва и модели твердофазной разветвленной цепной реакции. Вывод, что эффективный порядок стадии развития цепи равен двум.

Научная новизна:

1. Впервые сделаны оценки констант скоростей дезактивации электронно- и колебательно-возбужденных молекул азота в матрице АС.

2. Впервые предложен механизм стадии разветвления твердофазной энергетической цепной реакции, учитывающий особенности дезактивации молекул в объеме твердого тела.

3. Впервые предложена методика определения ширины фронта волны взрывного разложения конденсированных энергетических материалов.

Диссертация состоит из пяти глав. В первой главе проведен литературный обзор основных кинетических закономерностей взрывного разложения ATM в условиях импульсного инициирования излучением.

Во второй главе приведены экспериментальные результаты работы. Описана методика эксперимента. Определен момент времени механического разрушения кристалла в процессе взрывного разложения. Рассмотрена методика, позволяющая определить пространственные характеристики движущегося по кристаллу очага реакции и сделана оценка времени протекания разложения при распространении реакции по кристаллу. Рассмотрены отличия кинетики взрывного разложения поли- и монокристаллических образцов ATM.

Третья глава посвящена анализу тепловой микроочаговой модели взрывного разложения ATM. Определены критерии инициирования в случае включений одного размера и ансамбля включений. Приведены результаты численного моделирования кинетики развития реакции. Проведено сравнение с экспериментом.

В четвертой главе рассмотрены основные механизмы взаимодействия возбужденных продуктов твердофазной реакции с кристаллической решеткой АС. Сделаны оценки констант скоростей дезактивации электронно и колебательно возбужденных молекул азота при взаимодействии с регулярной решеткой и электронными возбуждениями.

В пятой главе на основании представлений о дезактивации возбужденных молекул азота в матрице АС сформулирована модель твердофазной цепной реакции. Получено выражение для вероятности разветвления цепи. Рассмотрены основные закономерности развития реакции взрывного разложения. Проведено сравнение с экспериментальными данными и приведено решение обратной кинетической задачи.

Автор выражает благодарность научным руководителям д.ф.-м.н., профессору Кригеру В.Г. и д.ф.-м.н., доценту Каленскому А.В. за постановку задач, постоянную помощь и поддержку работы; д.ф.-м.н, профессору Ципилеву В.П. за помощь в проведении экспериментов и Федорову Н.М. за синтез образцов; д.х.н., академику МАНВШ, чл.-корр. РАН Захарову Ю.А., д.х.н., профессору Рябых С.М., д.ф.-м.н., профессору Крашенинину В.И., к.ф.-м.н., доценту Кузьминой Л.В., к.х.н., доценту Пугачеву В.М. за помощь в обсуждении результатов и конструктивную критику; аспирантам Ананьевой М.В., Боровиковой А.П. и Гришаевой Е.А. за помощь в работе над диссертацией.

Заключение диссертации по теме "Физическая химия"

Основные результаты и выводы:

1.С использованием двух независимых методик экспериментально показано, что время развития реакции в облученной зоне до начала механического разрушения кристалла составляет 50 н-150 нс в зависимости от плотности энергии импульса. Экспериментально определенная амплитуда интенсивности взрывного свечения монокристаллов АС не зависит от плотности энергии импульса.

2.Предложена и апробирована методика определения ширины фронта волны взрывного разложения конденсированных энергетических материалов.

3.В рамках микроочаговой модели теплового взрыва рассчитаны основные закономерности импульсного инициирования ATM. Показано, что для включений одного радиуса критерием инициирования при длительности импульса меньше времени теплоотдачи является плотность энергии излучения, при больших длительностях - плотность мощности. В случае ансамбля включений различного радиуса критерий инициирования имеет вид H/ti ~ const с параметром у = 0.405 для азида свинца при любых длительностях импульса. Показано, что закономерности взрывного разложения ATM в условиях импульсного лазерного инициирования не описываются с позиций микроочаговой модели теплового взрыва.

5.Проведены расчеты и сопоставление с экспериментом кинетических закономерностей твердофазной цепной реакции. Показано, что эффективный порядок стадии развития цепи равен двум, значение константы

7 1 рекомбинации носителей составляет (2 6)-10 с" .

Заключение

В представленной работе проведено экспериментальное и теоретическое исследование кинетики взрывного разложения энергетических веществ в условиях импульсного лазерного инициирования на примере азидов тяжелых металлов.

В результате экспериментального исследования кинетических закономерностей взрывного разложения азида серебра был уточнена длительность стадий взрывного разложения, протекающих в еще твердом образце до его механического разрушения. Предложена и апробирована методика исследования процесса распространения волны быстрого экзотермического разложения в конденсированном энергетическом веществе. Данная методика позволяет получить не только скорость движения, но и распределение интенсивности свечения в волне реакции. В результате показано, что характерное время развития взрывного разложения при инициировании реакции лазерным импульсом и при движении очага реакции по нитевидному кристаллу АС практически совпадают. Этот факт свидетельствует, что механизмы химических процессов инициируемых лазерным излучением и имеющих место при движении очага реакции близки.

Проведено исследование микроочаговой модели теплового взрыва конденсированных взрывчатых веществ при инициировании импульсным лазерным излучением. Исследованы критерии инициирования как в случае включений одинакового радиуса, так и в случае ансамбля включений различного радиуса. Хотя расчеты были проведены для азида свинца, их результаты могут быть обобщены на весь класс нелетучих взрывчатых веществ. Показано, что в рамках данной модели не удается описать закономерности взрывного разложения ATM в условиях импульсного инициирования излучением. Однако, микроочаговая модель теплового взрыва может быть полезной при интерпретации закономерностей взрывного разложения бризантных взрывчатых веществ, а также смесевых составов на их основе, при инициировании лазерным излучением.

Рассмотрены процессы дезактивации возбужденных молекул азота при взаимодействии с кристаллической решеткой, сделаны оценки констант дезактивации. Показано, что электронное возбуждение молекулы эффективно передается кристаллу и с высокой вероятностью приводит к генерации электронных возбуждений. Дезактивация колебательно-возбужденных молекул азота приводит к генерации электронных возбуждений со значительно меньшей вероятностью. Более вероятным, в особенности на поздних стадиях разложения, оказывается конкурирующий процесс передачи колебательной энергии свободным или локализованным на дефектах решетки электронным носителям заряда. Необходимо отметить, что в результате значительного различия констант дезактивации вероятность разветвления цепи в случае твердофазных цепных реакций описывается иным выражением, чем в случае газофазных цепных реакций.

Вместе с тем исследование механизмов взаимодействия возбужденных продуктов твердофазных реакций с кристаллической решеткой нельзя считать завершенным. Сделанные оценки констант скоростей дезактивации касались в основном случая заряженного центра, содержащего возбужденные молекулы азота, который соответствует бимолекулярной модели цепной, реакции. Оценки для случая нейтрального центра, соответствующие биэкситонной модели, были сделаны не полностью. Решение данных задач позволит выяснить природу носителя цепи, определить является ли он дыркой или экситоном. Также не проанализирована роль передачи энергии возбужденных продуктов реакции кристаллической решетке при распространении волны реакции, что важно при формулировке модели этого процесса.

Впервые сформулирована модель твердофазной реакции, опирающаяся на микроскопические представления о передачи энергии возбужденных продуктов кристаллической решетке. Показано, что в рамках цепной модели удается удовлетворительно описать зависимость индукционного периода взрыва от плотности энергии импульса, вероятностную кривую взрыва, кинетику взрывного свечения. При сравнении с экспериментом показано, что реакция разветвления цепи является реакцией второго порядка по концентрации носителей.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата физико-математических наук, Звеков, Александр Андреевич, Кемерово

1. Боуден, Ф. Быстрые реакции в твердых веществах / Боуден Ф., Иоффе А. 1.М.: Мир. - 1962. - С. 247.

2. Fair, Н. D. Energetic Manerials. vol. 1. Physics and chemistry of the inorganic azides/ Fair H.D., Walker R.F.II New York - London. — Plenum Press. - 1977.-382 p.

3. Александров, Е. И. Исследование влияния длительности возбуждающего импульса на чувствительность азида свинца к действию лазерного излучения / Е. И. Александров, В. П. Ципшев И Физика горения и взрыва. 1984. - Т. 20. - № 6. - С. 104 - 108.

4. Александров, Е. И. Инициирование азида свинца лазерным излучением / Е. И. Александров, А. Г. Вознюк II Физика Горения и Взрыва. -1978. Т. 14. - № 4. - С. 86-91.

5. Захаров, Ю. А. Предвзрывные явления в азидах тяжелых металлов / Б. П. Адуев, Э. Д. Алукер, Г. М. Белокуров, Ю. А. Захаров, А. Г. Кречетов И М.: ЦЭИ «Химмаш». 2002. - С.116.

6. Aluker, Е. D Early stages of explosive decomposition of energetic materials / E. D. Aluker, B. P. Aduev, A. G. Krechetov, A. Yu. Mitrofanov, Yu. A. Zakharov II Focus on Combustion Research. — New York: Nova Publishers. -2006.-P. 55-88.

7. Алукер, Э.Д. Разлет продуктов взрыва азида серебра / Э. Д. Алукер, А. Г. Кречетов, А. Ю. Митрофанов, А. С. Пашпекин II Химическая физика. -2008. Т. 26. - № 11. - С. 44-46.

8. Скрипин А. С. Кинетические характеристики процесса взрывного разложения азидов тяжелых металлов при лазерном импульсномвозбуждении/ А. С. Скрипим, В. П. ЦипилевП Изв. вузов. Физика. — 2009.-№8/2.-С. 316-319.

9. Корепанов, В. И. К вопросу о кинетике и механизме взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. И. Корепанов, В. М. Лисицын, В. И. Олешко, В. П. Ципилев II Физика горения и взрыва. 2006. - Т. 42. - № 1. - С. 106-119.

10. Ципилев, В. П. К вопросу о механизме зажигания азидов тяжелых металлов лазерным моноимпульсным излучением / В. П. Ципилев, В. М. Лисицын, В. И. Корепанов и др.// Известия ТПУ. — 2003. — Т. 306. — № 6. С. 46-53.

11. Ассовский, И.Г. Физика горения и внутренняя баллистика // М.: Наука. 2005. - С. 272 - 282.

12. Кригер, В. Г. Инициирование азидов тяжелых металлов импульсным излучением / В. Г. Кригер, А. В. Каленский II Хим. Физика. — 1995.-№4.-С. 152-160.

13. Кригер, В. Г. Собственно-дефектная модель разложения азидов тяжелых металлов I В. Г. Кригер, А. В. Каленский, В. В. Велък II Известия Вузов. Физика 2000. - Т. 43. - № 11. - С. 118 - 123.

14. Kriger, V. The effect of crystal size on initiation of decomposition of heavy metal azides by pulse radiation / V. Kriger, A. Kalensky II Chem. Phys. Reports. 1995. - V. 14 (4). - P. 556 - 564.

15. Кригер, В. Г. Пороговая энергия инициирования азида серебра эксимерным лазером / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, В. В. Коньков II Материаловедение. № 7. - 2003. - С. 2 - 8.

16. Рябых, С. М. Возбуждение взрыва инициирующих взрывчатых веществ излучением // Актуальные проблемы фото- и радиационной физико-химии твердых кристаллических неорганических веществ. — Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. С. 54 - 123.

17. Hagan, J. Т. Low initiation lazer initiation of single crystals of P-lead azide / J. T. Hagan, M. M. Chaudhri IIJMS. V. 16. - 1981. - P. 2457 - 2466.

18. Адуев, Б. 77. Предвзрывная проводимость азида серебра / Б. П. Адуев, Э. Д. Алукер, Г. М. Белокуров, А. Г. Кречетов II Письма в ЖЭТФ. — 1995. Т. 62. - В. 3. - С 203 - 204.

19. Адуев, Б. 77. Спектры предвзрывного оптического поглощения азида серебра / Б. 77. Адуев, Э. Д. Алукер, Г. М. Белокуров, А. Г. Кречетов и др. И Письма в ЖТФ. Т.24. - № 16. - 1998. - С. 31 - 34.

20. Адуев, Б. 77. Кинетика предвзрывной проводимости азида серебра / Б. 77. Адуев, Э. Д. Алукер, Г. М. Белокуров, А. Г. Кречетов, А. Ю. Митрофанов II Письма в ЖТФ. 1999. - Т. 25. - В. 22. С. 44 - 48.

21. Алукер, Э. Д. Влияние плотности энергии инициирующего импульса на кинетику предвзрывных процессов в азиде серебра Э. Д. Алукер, Г. М. Белокуров, А. Г. Кречетов, А. Ю. Митрофанов, А. С. Пашпекин II Письма в ЖТФ. 2004. - Т. 30. - В. 18. - С. 42 - 45.

22. Алукер, Э. Д. Спектрально-кинетические характеристики продуктов взрывного разложения азида серебра / Э. Д. Алукер, Б. 77. Адуев, С. С. Гречин, Е. В. Тутщин II письма в ЖТФ. — 2005. Т31.-В. 15.-С. 7 - 11.

23. Адуев, Б. 77. Влияние температуры на скорость нарастания предвзрывной люминесценции азида серебра / Б. 77. Адуев, А. Г. Кречетов, Е. В. Тупицин, С. С. Гречин, Д. Э. Алукер II Физика горения и взрыва. 2005. - № З.-С. 106- 109.

24. Адуев, Б. П. Дивакансионная модель инициирования азидов тяжелых металлов/ Б. 77. Адуев, Э. Д. Алукер, А.Г. Кречетов II Физика горения и взрыва. 2004. - № 2. - С. 94 - 99.

25. Реди, Дж. Действие мощного лазерного излучения // М.: Мир, -1974.-486 с.

26. Орленко, Л. П. Физика взрыва и удара // М.: Физматлит. 2006.304 с.

27. Олешко, В.И. Пороговые явления в твердых телах при взаимодействии с сильноточными электронными пучками: дис. . докт. физ. мат. / — наук. Томск. - 2009. 357 с.

28. Кригер, В. Г. Кинетика взрывного разложения азида серебра / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, В. П. Ципилев, А. П. Боровикова II Ползуновский веотник. 2006. - № 2-1. - С. 77 - 82.

29. Ципилев, В. П. Стенд для исследования кинетики взрывного разложения конденсированных сред при воздействии импульсов лазерного излучения // Известия ТПУ. 2003. - Т. 306. - № 4. - С. 99 - 103.

30. Иванов, Ф. И О выращивании нитевидных кристаллов азидов серебра и свинца / Ф. И. Иванов, Л. Б. Зуев, М. А. Лукин, В. Д. Мальцев И Кристаллография.- Т. 28. №1- С. 194 - 195.

31. Звеков, А. А. Разделение процессов развития реакции и разлета продуктов взрывного разложения азида серебра/ В. Г.' Кригер, А. В. Каленский, В.П. Ципилев, А. П. Боровикова, А. А. Звеков II Труды VI

32. Международной научной конференции "Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах". — Томск: Изд. ТПУ. 2008. - С. 578-584.

33. Звеков, А. А. Сравнительное исследование кинетики взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Каленский,

34. A. 77. Боровикова, М. В. Ананьева, А. А. Звеков II Известия ВУЗов. Физика. — 2009. Т. 52. - № 8/2. - С. 289 - 291.

35. Звеков, А. А. Закономерности распространения реакции взрывного разложения кристаллов азидов серебра и свинца / А.П. Боровикова, В.Г. Кригер, А.В. Каленский, В.П. Цшилев, А.А. Звеков II Ползуновский вестник. — 2008. № 3. -С. 66 - 69.

36. Манжиров А. В. Методы решения интегральных уравнений / А.

37. B. Манжиров, А. Д. Полянин IIМ.: «Факториал», 1999. - 272 с.' . . 154

38. Zvekov, A. The new mechanism of chain reaction propagation / V. Kriger, A. Kalensky, A. Borovikova, A. Zvekov И VII Voevodsky Conference "Physics and chemistry of elementary chemical processes": Abstracts. Chernogolovka,. June 24-28. 2007.- C. 81 82. •

39. Kriger, V. Propagation of the chain reaction wave along the silver azide crystal / V. Kriger, A. Kalensky, A. Borovikova, V. Tsipilev II Известия вузов. Физика. 2006. - № 10. - P. 248 - 250.

40. Звеков, А. А. Размерные эффекты твердофазных цепных реакций /

41. B. Г. Кригер, А. В. Каленский, А. А. Звеков, А. 77. Боровикова, М. В. Ананьева П Тезисы докладов XIV Симпозиума по горению и взрыву. — Черноголовка, 2008.-С. 101.

42. Карабанов, Ю. Ф. Зажигание инициирующих взрывчатыхвеществ импульсом лазерного излучения / Ю. Ф. Карабанов, В. К Боболев И Доклады АН СССР. 1981. - Т. 256. - № 5. - С. 1152 - 1155.

43. Phung, P. V. Initiation of explosives by high-energy electrons // The Journal of Chemical Physics. 1970. - V. 53. - № 7. - P. 2906 - 2913.

44. Кригер, В. Г. Локальный разогрев азидов тяжелых металлов импульсным излучением / В. Г. Кригер, А. В. Каленский //6-я Межд. конф. Радиационные Гетерогенные Процессы (1995. Кемерово): Тез. Докл. 4.1. С. 96 - 97.

45. Звеков, А. А. Тепловая микрооочаговая модель инициирования взрывчатых веществ импульсным излучением / В. Г. Кригер А. В. Каленский,

46. A. А. Звеков II Современные проблемы химической и радиационной физики. М.: ОИХФ РАН. 2009. - С. 322 - 325.

47. Семенов, Н. Н. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения // М.: Наука. — 1969. — 95 с.

48. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике // М. :Наука. - 1973. - 502 с.

49. Звеков, А. А. Сравнительный анализ закономерностей взрывного разложения азидов тяжелых металлов при импульсном инициировании /

50. B. Г. Кригер, А. В. Каленский, А. 77. Боровикова, М. В. Ананьева, А. А. Звеков II Известия ВУЗов. Физика. Т. 52. - № 8/2. - С. 296 - 299.

51. Карабукаев, К. 777. Химические процессы в азидах серебра и свинца под действием мощного импульсного излучения: Дис. . канд. хим. / наук. Кемерово. - 1987. - С. 152.

52. Каленский, А. В. Моделирование граничных условий при квантово-химических расчетах азидов металлов в кластерном приближении / А. В. Каленский/Л. Г. Булушева, В. Г. Кригер, Л. Н. Мазалов И Журнал структурной химии. Т. 41. - №3. - 2000. - С. 605 - 608.

53. Kriger, V. The MNDO Simulation of the Reaction 2N3-3N2 / V. Kriger, A. Kalensky, L. Bulusheva II XIH-th International Symposium on the Reactivity of Solids (1996. Hamburg/Germany): Abstract. Hamburg. - 1996. - P.

54. Кригер, В. Г. Квантово-химическое моделирование реакции 2N3—»3N2 / В. Г'. Кригер, А. В. Каленский, Л. Г. Булушееа 1/9-я Межд. конф. по радиационной физике и химии неорганических материалов (1996. Томск): Тез. Докл. — Томск. 1996. - С. 224 - 225.

55. Звеков, А. А. Новый механизм передачи энергии твердофазной цепной реакции в азиде серебра / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, А. 77. Боровикова, А. А. Звеков // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2007. - Т. 4. - № 3. - С. 66 - 72.

56. Тюрин, Ю. И. Аккумулирующие свойства водорода в твердом теле / Ю. И. Тюрин, И. 77. Чернов // М.:Энергоиздат. 2000. - 285 с.

57. Тюрин, Ю. И. Хемовозбуждение поверхности твердых тел / Ю. И. Тюрин // Томск: Изд-во Том. Ун-та. 2001. - 622 с.

58. Крылов, О. В. Неравновесные процессы в катализе / О. В. Крылов, Б. Р. Шуб // М.: Химия. 1990. - 288 с.

59. Лущик, Ч.Б. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах / Ч.Б. Лущик, А.Ч. Лущик // М.: Наука. 1989. -264 с.

60. Ландау, Л. Д. Квантовая механика (нерелятивистская теория) / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц // М.: Физматлит. 2000. - 808 с.

61. Звеков, А. А. Взаимодействие возбужденных продуктов твердофазных реакций с кристаллической решеткой / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, А. А. Звеков, А. 77. Боровикова // Известия ВУЗов. Физика. -Т. 52.-№8/2.-С. 284-288.

62. Волькенштейн, Ф. Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции // М.: Наука. — 1987. 431 с.

63. Захаров, Ю. А. Энергетика и природа электронных зон азида серебра / Ю. А. Захаров, А. В. Колесников, А. Е. Черкашин // Изв. АН СССР. Сер. "Неорг. м-лы." 1979. - № 7. - С. 1283 - 1288.

64. Давыдов, А. С. Теория твердого тела // М.: Наука. — 1976. — 639 с.

65. Кэй, Д. Справочник физика-экспериментатора / Д. Кэй, Т. Лэби II М.: Изд-во иностранной литературы. 1949. - 300 с.

66. Рабинович, В. А. Краткий химический справочник / В. А. Рабинович, 3. Я. Хавин II Ленинград: Изд. Химия. 1977. — 376 с.

67. Бонч-Бруевич, В.Л. Физика полупроводников // М.: Наука. 1977. -671 с.

68. Кригер, В. Г. Кинетика и механизмы реакций твердофазного разложения азидов тяжелых металлов: дис. . докт. физ. мат. / - наук. Кемерово. - 2002. 369 с.

69. Прохоров, А. М. Физический энциклопедический словарь / А. М. Прохоров, Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов и др. //М.: Сов. энциклопедия. 1984. - 944 с.

70. Окабе, X Фотохимия малых молекул // Пер.с англ. М.: Мир. -1981.-504 с.

71. Hayon, Е. Hydrazoic acid solution photolysis investigation / E. Hayon, M. Simic IIJ. Am. Chem. Soc. 1970. - V. 92. - P. 7486.

72. Крёгер, Ф. Химия несовершенных кристаллов // М.: Мир. 1969. - 654 с.

73. Каленский, А. В. Кинетика и механизм разветвленных твердофазных цепных реакций в азидах серебра и свинца: дис. . докт. физ: -мат. / наук. Кемерово. - 2008. 278 с.

74. Звеков, А. А. Цепно-тепловая модель взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, Е. А. Гришаева, А. А. Звеков II Известия ВУЗов. Физика. 2009. - С. 284 - 288. - Т. 52. - № 8/2.-С. 292-295.

75. Звеков, А. А. Цепно-тепловая модель взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, Е. А. Гришаева, А. А. Звеков II Ползуновский вестник. 2009. - № 3. - С. 44 - 47.

76. Звеков, А. А. Диффузионная модель разветвленной цепной реакции взрывного разложения азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, А. А. Звеков, М. В. Ананьева, А. П. Боровикова // Химическая физика. 2009. - Т. 28. - № 8. - С. 67 - 71.

77. Диамант, Г. М. Неравновесная проводимость в процессефотохимической реакции в азиде серебра: дис. . канд. физ. мат. / — наук. Кемерово. - 1988. 164 с.

78. Каленский, А. В. Инициирование азидов тяжелых металлов импульсным излучением: дис. . канд. физ. мат. / - наук. Кемерово. - 1997. 148 с.

79. Бонч-Бруевич, B.JI. Коэффициенты рекомбинации при наличии кулоновского барьера / B.JI. Бонч-Бруевич II В кн. Физика Твердого Тела. Сборник статей II. Ленинград: Изд. АН СССР. - 1959. - С. 182 - 186.

80. Алукер, Э. Д. Влияние радиационной обработки на чувствительность азида серебра / Э. Д. Алукер, Д. Э. Алукер, Д. Р. Нурмухаметов, В. Н. Швайко II Физика горения и взрыва. — 2006. — № 2. — С. 116-120.

81. Рябых, С. М. Критерий возбуждения взрывного разложения азида серебра импульсным излучением I С. М. Рябых, В. С. Долганов II Физика Горения и Взрыва. 1992. - Т. 28. - № 4. - С. 87 - 90.

82. Каленский, А. В. Кинетические закономерности импульсного инициирования азидов тяжелых металлов / В. Г. Кригер, А. В. Каленский, Ю. А. Захаров II Известия вузов. Черная металлургия. 1996. - № 2. - С. 7074.