Ударно-индуцированные волны проводимости тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

Л К А Д 3 1,1 И Л НАУК СССР

ордена ленина сибирское отделение ордена трудового красного знамени институт ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А.лаврентьева

удлрно-индущровашые волны проводимости

Специальность: 01.04.17 - химическая физика, в том числе физика горения и Бзрега

Автореферат диссертации ка соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи

Гилев Сергей Данилович

уж 537.311.3 : 539.63

Ново Сибирск-1990

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО АН СССР.

Научный руководитель - доктор физико-математических наук

Е.И.Биченков.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

в.в.Якушев,

кандидат физико-математических наук в.В.Пай

Ведущая организация - Институт физики земли им. 0.КО.Шмидта.

Защита состоится " 1 ¥ л 199Оу. в //"часов

на заседании Специализировашого Совета Д002.55.01 при Институте гидродинамики СО АН СССР по адресу: 630090, Ново-сибирск-90, пр. Лаврентьева, 15.

Отзнвы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим высылать по указанному адресу.

С .диссертацией можно ознакомиться в,библиотеке Института гидродинамики СО АН СССР.

Автореферат разослан "

Ученый секретарь г

Специализированного совета \ Г I (

к.ф.-м.н. ^ Яковлев И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Исследования и практические разработки в области управляемого термоядерного синтеза и получения нових материалов с уникальными свойствами требуют создания в веществе высоких плотностей энергии, необходимых для преодоления активационных барьеров соответствующих химических и ядерных реакций. Решение таких задач привело к созданию и интенсивному развитию в течение последних десятилетий ноеой области научных исследований - физики высоких плотностей "энергии, связанной с созданием и управлением экстремальными потоками энергии в мощных преимущественно импульсных энергетических системах. Большой интерес для практического использования в системах передачи и преобразования электромагнитной энергии представляют индуцированные мощными ударными волнами (.УВ) резкие изменения электропроводности конденсированных веществ, сопровождающиеся возникновением и исчезновением металлической проводимости. Это обширный класс явлений, включающий в себя разнообразные переходы и фазовые превращения, изучение которых помимо несомненного прикладного значения имеет самостоятельный научный интерес.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является изучение ударно-инцуцированных волн проводимости (УИВП): разработка экспериментальных методик исследования УИВП, изучение переходов веществ в УИВП, исследование возможности .применения УИВП в электрофизическом эксперименте.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Дан анализ нестационарных электромагнитных процессов в УИВП. Разработаны новые методы исследования УИВП с точки зрения величины электропроводности и характера ее изменения в УВ. Этими методами исследованы фазовые превращения диэлектрик(полупроводник)-металл, металл-металл, металл-полупроводник. Показана возможность применения УИВП в сильноточном электрофизическом эксперименте для задач ком-■лутации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ состоит в разработке экспериментальных методик измерения проводимости вещества в УВ при разнообразных фазовых превращениях. Получена информация о

переходах в ряде материалов (кремний, иттербий, металлические порошки и губки). Эти данные необходимы для оптимизации ударно-волнового генератора сверхсильных магнитных полей.

АВТОР ЗАЩИПАЕТ:

- проведенный анализ нестационарных электромагнитных процессов в УИВП;

- предложенные экспериментальные методики измерения электропроводности веществ в УВ;

- результаты исследования фазовых превращений диэлект-рик(полупроЕодник)-металл, металл-металл, металл-полупроводник;

- возможность применения УИВП для коммутации сильноточных цепей.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались на научно-практической конференции молодпх ученых (Красноярск, 1985), Всесоюзной школе-семинаре "Фундаментальные проблемы физики ударных волн" (Азау, 1987), 1У Всесоюзном совещании по детонации (Телави, 1988), III Всесоюзной конференции "Импульсные источники энергии" (Ленинград, 1989), на семинарах в Институте физики земли им. 0.10. Шмидта, Институте высоких температур (Москва), Отделении Института химической физики (Черноголовка).

ПУБЛИКАЦИИ. По содержанию диссертации опубликовано 7 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по главам, общих выводов работы, 15 таблиц, 69 иллюстраций, библиографии, включающей 121 наименование, и имеет общий объем 173 страницы.

содержание работы

Введение и Глава I. Проблема регистрации проводимости вещества в УВ была поставлена тридцать лет назад в работах Бриша A.A., Тарасова М.С., Цукермана В.А. и потому может быть отнесена к числу классических задач физики УВ. В результате усилий большой группы исследователей таких как Ал-дер Б., ГатилоЕ Л.А., Ершое А.П., Килер Р., Кулешова Л.В., Митчел А., Набатов С.С., Павловский М.Н., Постнов В.И., Яку-

шеа В.Б. и многих других разработан ряд методик, позволяющих проводить корректные измерения электрических параметров веществ в условшгх .ударного нагружения. Вместе с тем, нерас-смотренни\:и остались вопросы связанные с откликом проводника с током на воздействие УВ, за время прохождения УВ по нему. Пусть х0 - толщина образца,а - электропроводность, а - скорость фронта УВ. Характерными временами процесса являются: х^0ах0 - время-электромагнитной релаксации, т2= Х0Л> время прохождения УВ по образцу. Отношение этих двух времен определяет собой главный параметр процесса - магнитное число Ре:;нольдса Ееи= т1/т2= ц0ствх0 . Когда Не ■< I состояние образца в каждый момент Бремени является электрически равновесным. Известные данные по измерениям проводимости веществ за время прохождения УВ по образцу относятся в основном к этому случаю. Для металлической проводимости не > I и задача об отклике образца долота быть проанализирована с позиций классической электродинамики. Как следствие неразработанности проблемы в настоящее время отсутствуют методики регистрации еысокой проводимости ( а > 10 Ом м-*) с хорошим временным разрешением («10+100 не). Именно такие параметры характерны для фазовых переходов .диэлектрик-металл, леталл-металл, металл-полупроводник в УВ.

Проблема имеет наибольшую остроту .для переходов диэ-!ектрик-металл. С электротехнической точки зрения схема из-лерения проводимости при таких переходах включает в себя юточник тока, шунт и исследуемый образец. Время перерас-феделения тока в цепи шунт-образец равно % = ь/й , где ь [ й - индуктивность и сопротивление цепи шунт-образец. При [змерении высокой проводимости и крайне мало, а ь остается юметной, что при небольших Бременах воздействия УВ приводит : ограничению сверху на величину измеряемой проводимости, предельные значения составляют - Ю^Ом м-* для однократно-'о и ~ 10®0м~*м~"1' для многократного ударного сжатия. Для на-,еяшой регистрации переходов диэлектрик-металл необходимо однять верхний предел измеряемой проводимости на один-два оря.дка. Осуществить это мокно, изменив конструкцию измери-ельной ячейки (рис. I). Шунт I в виде широкой полоски ме-аллической фольги располагается на поверхности исследуемого

Рис. I. Измерительная ячейка для исследования переходов .диэлектрик-металл в ударной волне.

образца 2. Здесь 3 и 4 - изолирующие прокладки, а 5 - электроды для съема напряжения. Ударная волна входит, в образец через шунт. При этом ток, первоначально протекавший по шунту, диффундирует вглубь вещества, сжатого УВ. Для рассмотрения вопроса о возможности измерения проводимости в таких условиях должна быть поставлена и решена соответствующая задача о .диффузии тока из шунта в ударно-сжатый образец.

Предельно простым для анализа является случай отсутствия скин-эффекта в измерительной ячейке. В предположении постоянства общего тока нетрудно получить следующее выражение для проводимости образца

о = г 1а— (1<1)

2 (и-ин (.V ] к и

х^, х2 и а>] , а2 - толщина и проводимость шунта и образца, соответственно, I) - волновая скорость, и - массовая скорость, V - регистрируемое напряжение на электродах. Зависимость (1.1) справедлива при не слишком высокой проводимости ( а < Ю5 Ом_1м-1).

В Главе II рассмотрен ряд модельных задач о нестационарных электромагнитных процессах в ударно-иддуцированных волнах проводимости. В плоской постановке проанализированы следующие системы прово,дников:

I) образец, сжимаемый УВ, за фронтом которой появляется проводимость;

2) шунт-образец, снимаемы!; УВ;

3) шунт-провоцящий образец;

4) проводящий образец, сжимаемый УВ.

В задаче № I ток первоначально Течет по поверхности образца. Удьрная волна входит в образец через эту поверхность. В задаче й 2 имеется две области: шунт и образец (первоначально непроводящий). 3 начальный момент времени через шунт в образец входит УВ, индуцирующая в нем некоторую проводимость. В задаче № 3 к шунту с током подключается проводящий образец конечной толщины. В задаче № 4 проводник с током изменяет сбою проводимость под действием входящей УВ. Предполагалось, что I) проводимость изменяется скачком за фронтом УВ и в дальнейшем остается неизменной, 2) общий ток в системе проводников постоянен. Математическая формулировка задач включает в себя систему уравнений диффузии (для задачи I -одно уравнение) с соответствующими граничными и начальными условиями цля магнитного поля. Граничное условие на фронте УВ выражает "Еыораживание" магнитного поля в проводящую фазу. Для примера приведем постановку задачи № 2, моделирующей измерительную ячейку предложенную в Главе I:

а 1ч -1 я

(2.1)

ЭЬ2 1

(2.2)

Ъ2(тг(1-и/11),-с) = -1, т < х/зс,,

Ъ2( (1-и/В)х2/х1 ,т ) = -1, тг > х^зс,, Ъ1(0,т) = Ъ2(0,т),

Ъ,(-1,г) = 1,

'1

(2.3)

(2.4) (2.4а)

(2.5)

Ы |§=0 '

(2.6)

(2.7)

Здесь использованы безразмерные параметры

В. ц i х2 t х хР г и 1

V "в;1 во= -ST» "ir> w 5= iq. [1- J -

отношение толщин сжатого образца и шунта, Re^^Dx^ - магнитное число Рейнольдса, s^g/a^ - отношение проводимостей образца и шунта С в0 - магнитное поле на свободной поверхности шунта). Уравнение (2.1) описывает .диффузию поля в области шунта ( I £0 ), а (2.2) - в области образца ( I <t(1-U/d}). Граничные условия (2.3)-(2.6) выражают непрерывность электрического и магнитного полей, начальное условие (2.7) задает равномерное распределение тока до прихода УВ.

Численными методами получены решения задач в ввде распределений плотности тока о = - эъ/д£ в системах проводников, а также в вице зависимостей электрического поля на границах прово,цящих областей от времени Е(т) . Такие зависимости интересны тем, что они подобны разверткам напряжения с этих границ.

Результаты решения задач № 1,2,4 демонстрируют .совместное влияние эффектов .диффузии тока и .движения УВ. Для задач $1,2 характер распределения плотности тока в образце качественно может быть описан значением безразмерного параметра, имеющего смысл некоторого магнитного числа Рейнольдса

2 Г и 1 2

При г < I ток распределен равномерно по слою ударно-сжатого образца, при г~1 скин-эффект становится заметным, а при г ~ 10 происходит отрыв фронта УВ от "волны" диффузии. При г > I ток оказывается сосредоточенным в небольшой части проводящего образца. На основании проведенного анализа сделан вывод о том, что измерения проводимости, в которых не учитывается влияние скин-эффекта, могут приводить к большим ошибкам в величине проводимости.

Глава III посвящена экспериментальным аспектам исследований УИВП. Описана система нагружения, обеспечивающая

плоскостность УВ лучше чем 40 не е диапазоне интенсивноетей 2*20 ГПа. Система включает в себя генератор плоской волны с взрывной линзой в форме гиперболоида вращения, а также аттенюатор давления в виде набора материалов с резко отличающимися ударными импедансами. Давление в измерительной ячейке определялось на основе известных ударных адиабат материалов и контролировалось тщательно оттестированным манганиновым датчиком. Разработана электромагнитная методика контроля неплоскостности УВ с высоким временным разрешением. Для этого используется деформация электрического контура или силовых линий магнитного поля движущимся проводником. Рассмотрены три варианта постановки измерений: датчик во внешнем, в собственном магнитном поле, а также датчик дистанционно разнесенный с измерительной петлей. Время разрешения методики ограничивается конечной шириной фронта УВ. Контроль неплоскостности УВ может в том же эксперименте совмещен с измерениями электрических свойств вещества. Ток в ячейке создавался разрядом емкости в ЬС-контуре (величина тока до 700 А). Характерное время регистрации проводимости составляло. 0,2-5-0,5 мкс.

Глава 1У посвящена исследованию фазового перехода диэлектрик (полупроводник) -металл (на примере кремния, алюминиевых порошков). В Главе II дан анализ нестационарных электромагнитных процессов в системе шунт-образец, моделирующей предложенную измерительную ячейку. Решение сформулированной задачи зависит от трех безразмерных параметров Веп, к , з . При постановке эксперимента два первых параметра известны, т.к. они определяются начальными условиями и ударно-волновыми свойствами вещества, параметр э - неизвестен. Задача определения проводимости образца а2 является обратной задачей к сформулированной в Главе II проблеме диффузии тока: необходимо найти коэффициент в дифференциальном уравнении, от значения которого зависит само решение. Для нахождения проводимости образца производилось сопоставление экспериментальной зависимости напряжения на электродах с набором расчетных зависимостей электрического поля на поверхности шунт-образец Е^)/Е0 = £(1;, а2) , соответствующих различ-

ным значениям о2. Кривая f(t, а2), наилучшим образом согласующаяся с экспериментальной зависимостью дает искомую величину а2. Полученное таким образом значение проводимости описывает результаты эксперимента с некоторой точностью, которая может быть оценена по отклонению экспериментальной кривой от расчетной с учетом ошибок измерений. Влияние скин-эффекта в измерительной ячейке ухудшает точность восстановления проводимости образца (по сравнению с равновесным случаем). Вместе с тем, анализ показал, что потеря точности не носит катастрофического характера. Так возможна регистрация проводимости вплоть до проводимости меди с точностью 15 %.

Принципиальным является вопрос о допустимости представления волны проводимости в виде скачка с неизменной величиной проводимости далее. Задача восстановления проводимости по информации с одной из проводящих границ является с математической точки зрения некорректной. Задача может быть разрешена если определить класс функций, в котором ищется решение. Максимально простым является представление волны проводимости в виде скачка. В этом случае число "подгоночных" параметров в процедуре восстановления проводимости уменьшается до одного. Вместе с тем, допущение о постоянстве проводимости можно проконтролировать экспериментально. С этой целью восстановление а2 проводилось для экспериментов с разными временами наблюдения. Близость найденных величин а2 свидетельствует об отсутствии существенного изменения проводимости у исследованных веществ за фронтом УВ. Временное разрешение скачка проводимости определяется в этом случае установлением режима однократного сжатия образца после расщепления падающей УВ на шунте ( ~Ю0 не .для типичных условий эксперимента).

На рис.2,а,б приведены характерные осциллограммы, полученные е опытах с пористым кремнием. Условия экспериментов отличались давлением УВ и, соответственно, значением проводимости. Точками показаны результаты обработки осциллограмм в переменных (VQ/v - 1, t ). На рис.2,а экспериментальные точки с хорошей степенью точности ложатся на прямую линию, что в соответствии с (I.I) указывает на постоянство проводимости (а?= 6*10^ ОьГ^м"^). Отклонение экспериментальных то-

Рис. 2. Измерение проводимости пористого кремния.

а - низкая проводимость (Р=4,6 ГПа, °2= 6,1°4

Ом-1м-1). б - высокая проводимость (Р = 14,6 ГПа, ог =

9-Ю5 Ом^м"1). Точки - результаты обработки осциллограмм в переменных

(у0/У - 1,

чек от прямой на рис.2,б связано с влиянием скин-эффекта. Пунктиром на рис.2,б показана расчетная зависимость напряжения на границе шунт-образец (получена в ходе решения обратной задачи, с2= 9-105 Кривая I представляет расчетную зависимость в переменных {у^/у - 1, t ). О точности восстановления проводимости можно судить по кривым 2 и 3, полученным в расчетах для значений проводимости, отличающихся от найденной на 15 % в большую и меньшую сторону. Процедура подбора свободного-параметра а является достаточно тру-

цоемкой, поэтому в работе широко применялась машинная обработка данных эксперимента. Разработано математическое обеспечение процедуры восстановления проводимости.

Результаты измерений электропроводности кремния представлены на рис.3. Здесь кривая I - данные экспериментов с пористым кремнием ( р = 10 Кг/м^). Для сравнения здесь же показаны результаты измерений проводимости кремния близкой плотности, выполненные Т.Машимо, И.Кимура, К.Нагаяма (кривая 2). В области высоких давлений (~ 10 ГПа) значения проводимости, найденные по предложенной нами методике, оказываются на порядок выше. Расхождение связано с влиянием переходных электрических процессов в измерительной ячейке, неучтенном японскими исследователями. Анализ проведенных экспериментов показал: I) появление проводимости с точностью 10 не соответствует моменту еь:хоца в образец УВ; 2) проводимость кремния в сжатом состоянии остается постоянной со Бременем; 3) точность определения проводимости оценивается в 10 %. Сопоставление' результатов экспериментов с однократным и многократным режимами нагружения показало, что при Р > 10 ГПа проводимость пористого кремния носит металлический характер и, как показывает анализ термодинамического состояния образ-

Рис. 3. Проводимость кремния в условиях ударно-волнового нагружения. Кривые 1,3 - результаты настоящей работы. Здесь же 2 - Т.Машимо, И. Кимура, К.Нагаяма, 198-1; 4 - Г.Розен-берг, 1980; 5 -у.Банци, Д;,:.:[аспер, 1970.

ца, связана с плавлением вещества в УВ.

10■ 106

10* ю2 1

С, о? -V1

7

г 9

1 * Г V

ш < </

Н 8 12 16 Р,ГПл

Кривая 3 на том же рисунке представляет данные экспериментов с монокристаллическим кремнием. Приведены известнее из литературы расчетная зависимость а(Р) (кривая 4) вместе с экспериментальными точками, а также результаты статических исследований - кривая 5. Наши результаты показывают: I) в динамических условиях переход в проводящее состояние происходит при меньших давлениях; ?) при том же давлении проводимость ударно-сжатого вещества выше, чем в статических условиях; но 3) максимальная электропроводность е 2+3 раза меньше. Такой ход зависимости а(Р) в области перехода связан с влиянием нагрева, а также с большей дефектностью кристаллической структуры ударно-сжатых образцов. Эксперименты, проведенные в режимах однократного и многократного сжатия, дали одинаковые результаты, что связано с относительно слабь-м температурным разогревом монокристалла. Исследования показали обратимость перехода полупроводник-металл при разгрузке образца. Начиная с точки излома ( Р ~ 12 ГПа) обратному переходу присущ значительный гистерезис.

Несмотря на близость по порядку величины значений проводимости ударно-сжатых пористых и сплошных образцов, механизмы возникновения проводимости в них существенно отличаются. Как показывают исследования, проводимость пористого кремния появляется в результате сильного температурного нагрева вещества, для монокристалла основную роль в возникновении проводимости играет давление.

В работе проанализировано влияние на результаты экспериментов краевых эффектов: неодномерность электромагнитного поля в образце, ударно-волновые краевое эффекты, эффекты связанные с регистрацией напряжения с границы шунта. Экспериментально исследовано- переходное электрическое сопротивление многослойных систем (константан-константан, константан-медь, кремний-кремний). Показано, что эти эффекты не сказывались существенно на результатах измерений проводимости.

Проведено исследование электропроводности пористого алюминия в УВ (пудра ПАП-1 и порошок ПА-4). Найденная зависимость а (Р) для пудры имеет сложный характер и включает два участка: I) роста, 2) спада проводимости. Максимальное значение проводимости составляет ~ 2,5»10® Первый

участок связан с установлением электрического контакта между отдельной порошинками, покрытыми непроводящими пленками. Второй участок соответствует потере проводимости за счет частичного испарения веданта;., в 73.

Глава У посвящена исследованию переходов металл-металл, металл-полупроводник. В Главе II рассмотрена задача о нестационарных электромагнитных процессах в проводящем образце, сживаемо:«1: УЗ. Ее решение определяется безразмерными параметрами Не^ = 11оа10хо, Б = а^/а^, и/И ( х0 - толщина образца). Развивая идеологию предыдущей Главы предложен метод измерения электропроводности металлического образца, основанный на сопоставлении экспериментальной зависимости напряжения на одной из поверхностей образца У(Ю/У0 с набором расчетных зависимостей электрического поля на этой поверхности .

Данным методом проведено исследование перехода металл-металл в никелевой губке большой пористости (плотность 190* 570 Кг/м^). По мере распространения УВ по образцу напряжение на губке возрастает е 20*30 раз,- что свидетельствует о переходе ее в состояние с плохой проводимостью. На последней стадии сжатия образца наблюдается расхождение между экспериментом и расчетом, что связано с размытием фронта УВ.

В проведенных опытах характер изменения напряжения для образцов различной пористости был одинаков, однако после выхода УВ на диэлектрическую стенку поведение сигналов существенно отличалось: если для плотной губки вырабатывалось но-Еое стационарное состояние, то для образцов с плотностью 190 Кг/м1"* осциллограмма представляла собой нарастающий сигнал (Ущаи!/Уо~70, время роста ~1,7 мкс). Оценки состояния сжатых образцов показали, что для низкоплотной губки выполняется энергетический критерий полного испарения вещества. Наблюдаемое время роста сигнала связано, по нашему мнению, с установлением термодинамического равновесия в материале губки (толщина слоя 5 мкм). Мы рассматриваем полученные экспериментальные результаты как свидетельство перехода металл-пар.

Исследование перехода металл-полупроводник выполнено на примере иттербия. Образцы в вцце полосок фольги размещались

между пластинами из гетинакса. Найденная зависимость сопротивления иттербия от давления УВ имеет четыре характерные области: I) максимума сопротивления при I ГПа < Р< 2,5 111а, 2) минимума при 2,5 ГПа < Р < 4 ГПа, 3) возрастания при Р > 4 ГПа, 4) плато при Р > 10 ГПа. Первый максимум сопротивления соответствует переходу иттербия в полулроЕОдящее состояние. Об этом говорит сопоставление результатов, полученных при разных начальных температурах (77° и 290°К). Максимальная перестройка сопротивления составила 25 раз (Т0 = 77°К) и ограничена, главным образом, сильным ударным разогревом иттербия. Полученные экспериментальные данные позволили провести оцежу ширины энергетической щели полупрово,дникового состояния иттербия ( ДЕ^. = 0,04 эВ). Участок спада в зависимости н(Р)/но связан с обратным превращением в металлическое состояние. Участок плато, как показал анализ состояния образца и вида фазовой диаграммы, соответствует плавлению ударно-сжатого иттербия.

Проведенные исследования УШЗП показали, что в условиях ударно-волнового нагружения и последующей разгрузки проводимость многих веществ может изменяться на несколько порядков за времена 101-100 не, как в сторону увеличения, так и уменьшения. Этот эффект может быть использован в ряде задач сильноточной импульсной техники. Так ранее УИВП были применены .для генерации сверхсильных магнитных полей. Одной из важнейших проблем техники сильных токов является создание быстродействующего коммутатора. УИВП могут быть применены .для создания малоинерционного коммутатора на новом физическом принципе - коммутация тока с использованием фазовых превращений в УВ.

Достоинства коммутатора на волнах проводимости очевидны: [) прерывание тока происходит без физического разрыва цепи, следовательно, отсутствуют условия для образования .дуг, 2) наличие высокого давления в области разрыва цепи обеспечива-зт высокую электрическую прочность при выключении, 3) время коммутации определяется временем прохождения волны по рабо-}ему веществу и может быть весьма малым (десятки наносекунд щя тонких образцов), 4) возможность совмещения двух функций - включения и выключения тока.

*

Поставлены модельные эксперименты, показавшие принципиальную возможность создания коммутатора на Еолнах проводимости. Использовались переход .диэлектрик-металл в порошковом кремнии, переход металл-полупроводник в иттербии и переход в плохо проводящее состояние никелевой губки, пропитанной взрывчатым веществом. В после,днем случае перестройка сопротивления составляла ~ 100 раз за время ~ 0,3 мкс, при этом сопротивление в сжатом состоянии определялось проводимостью продуктов детонации ( ~0,7 Ом).

Основные результаты работы:

I. Проведен анализ нестационарных электромагнитных процессов в ударно-индуцированных волнах проводимости. Промоделированы переходы с разнообразными начальными условиями и характером изменения проводимости. Показано, что измерения проводимости не учитывающие возможного елияния нестационар-ностп переходных электромагнитных процессов в измерительной ячейке приводят к большим ошибкам в величине проводимости.

¿. Разработана экспериментальная методика регистрации электропроводности при фазовых переходах .диэлектрик-металл в УВ, обеспечивающая измерение проводимости~10^+10^ с

точностью 15 % при Бремени разрешения ~ 100 не. Это позволило на два порядка поднять предельное значение измеряемой проводимости по сравнению с известными методами. Предложенная методика в значительной степени решает классическую задачу о регистрации переходов диэлектрик-металл.

3. Разработана методика измерения проводимости при фазовых переходах металл-металл, металл-полупроводник. Методика позволяет проводить измерения проводимости в условиях однократного сжатия образца.

4. Исследованы фазовые превращения диэлектрик(полупро-водник)-металл в условиях ударного сжатия и разгрузки. Сняты зависимости электропроводности от давления ударной волны в кремнии (порошок и монокристалл), пористом алюминии.

5. Исследован переход металл-металл (на примере высокопористой никелевой губки). Зафиксирован переход из металли-

ческого состояния образца в состояние с большим сопротивлением, -которое на фазе разгрузки монет,быть связано с парообразным состоянием вещества.

6. Исследовано фазовое превращение металл-полупроводник (на примере иттербия). Измерена зависимость электросопротивления иттербия от давления е широком диапазоне интенсивнос-тей ударных волн и для двух начальных температур: Т = 77° и 300°К. Особенности поведения зависимости k(P)/r связаны с фазовыми превращениям в полупроводниковое состояние, обратным переходом и плавлением ударно-сжатого образца. На основании полученных данных оценена ширина запрещенной зоны полупроводникового состояния = 0,04 эВ.

7. Показана принципиальная возможность создания быстродействующего коммутатора тока с использованием фазовых переходов в ударных волнах.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь и поддержку в выполнении настоящей работы Трубачеву А.1.1., Бичен-<ову Е.И., Реснянскому А.Д., Скоробогатих Н.Г., Овсянникову З.Л., Теленковой Н.В., Горюнову Э.В..

Основные результаты .диссертационной работы содержатся в ¡ле.дующих публикациях:

1. Гилев С.Д., Трубачев A.M. Измерение высокой проводимости кремния в ударных волнах //'Школа-семинар "Фундаментальные проблемы физики ударных волн", Азау, 1987. Тезисы докладов. - Черноголовка, 1987. Т.2. 4.1. С.114-115.

2. Гилев С.Д., Трубачев A.M. Измерение высокой электропроводности кремния в ударных волнах // ПМТФ. 1988. № 6. С. 61-67.

3. Гилев С.Д. Скин-эффект в веществе, приобретающем под действием ударной волны высокую проводимость// Взрывные и нестационарные процессы в сплошных средах (Динамика сплошной среды, J& 88). - Новосибирск, 1988. С. 31-46.

4. Гилев С.Д., Трубачев A.M. Метод измерения электропро-

водности вещества в ударных волнах // 1У-ое Всесоюзное совещание по детонации, Телави, 1988. Доклады. - Черноголовка, 1988. Т.2. С. 8-12.

5. Биченков Е.й., Гилев С.Д., Трубачев A.M. Ударно-индуцированные волны проводимости в электрофизическом эксперименте // ПМТФ. 1989. 2. С.'132-145.

6. Гилев С.Д., Трубачев A.M. Ударно-индуцированные еолны прово,димости и электрофизический эксперимент - // Ш-я Всесоюзная конференция "Импульсные источники энергии", Ленинград, 1989. Тезисы докладов. - М.,1989. С.215-216.

7. Гилев С.Д. Контроль неплоскостности ударной еолны электромагнитным методом // Гидродинамика взрыва. Динамика многофазных сред (Динамика сплошной среды, $ 93, 94). - Новосибирск, 1989. С. 26-31.

8. A.C.I052I04 СССР. МКИ Н 01 Н 39/00. Взрывной переключатель / С.Д.Гилев, A.M.Трубачев // Открытия. Изобретения. 1989. № 31 (приоритет от 16.07.81, зарегистрировано в Госреестре 1.07.83).

9. А.с.1039404 СССР. МКИ Н 01 Н 39/00. Взрывной переключатель / С.Д.Гилев, A.M.Трубачев /'/' Открытия. Изобретения. 1989. 1Ь 31 (приоритет от 16.07.81, зарегистрировано в Госреестре 3.05.83).

Подписано в печать 24.10.90. Формат бумаги 60x84 I/I6 Заказ 119. Бесплатно

Объем 1,1 п. л.

уч.изд.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано на ротапринте Института гидродинамики СО АН СССР.

630090, Новосибирск-90, пр. Лаврентьева 15.