Невозмущающие методы диагностики быстропротекающих процессов

 

Невозмущающие методы диагностики быстропротекающих процессов.
Под ред. доктора техн. наук А. Л. Михайлова. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2015

 

Книга написана на основе опыта использования в Институте физики взрыва (ИФВ) РФЯЦ-ВНИИЭФ экспериментальных методик с применением излучений в исследованиях взрывных явлений и детонации, поведения материалов и конструкций при воздействии интенсивных динамических нагрузок.
Описаны методы исследований быстропротекающих процессов с использованием излучений различных видов. Рассмотрены вопросы зондирования объектов с происходящими в них процессами проникающими излученями от внешних источников, вопросы регистрации излучений, сопровождающих изучаемые процессы. Описаны природа и получение различных видов излучений, физические основы взаимодействия с веществом рентгеновского, протонного, синхротронного излучений, а также электромагнитных волн в микроволновом и оптическом диапазонах. Рассмотрены схемы и принципы конструкций приборов и установок, наиболее широко применяемых в исследованиях. Методы теории информации, методы обработки изображений и результатов измерений затронуты лишь частично, поскольку требуют специального и подробного изложения.
Книга адресована научным сотрудникам и инженерам, планирующим и проводящим экспериментальные исследования быстропротекающих процессов с применением излучений, а также будет полезна студентам и аспирантам физических и физико-технических специальностей.

Категория:

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Оптическая диагностика

1.1. Фотографическая и электронная регистрация изображений
1.2. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов скоростными фотокамерами и киноаппаратами
1.2.1. Регистрация с щелевой разверткой
1.2.2. Регистрация процессов высокоскоростными фотографическими и киносъемочными аппаратами
1.2.3. Высокоскоростная растровая фотография
1.2.4. Высокоскоростная фотографическая съемка камерами с оптико-механической коммутацией изображения
1.2.5. Высокоскоростная теневая и интерференционная фотография
1.2.5.1. Метод светящейся точки
1.2.5.2. Теневой метод (шлирен-метод)
1.2.5.3. Интерференционный метод
1.2.5.4. Метод визуализирующих диафрагм
1.2.5.5. Результаты экспериментов
1.2.6. Высокоскоростная фоторегистрирующая аппаратура
1.2.6.1. Разработка фоторегистрирующей аппаратуры для регистрации ядерных взрывов
1.2.6.2. Модификации СФР-2М для научных исследований
1.2.6.3. Скоростные видеофотокамеры с ПЗС- и КМОП-матрицами для научных исследований
1.2.7. Импульсные источники света и световые затворы
1.2.7.1. Импульсные источники света
1.2.7.2. Высокоскоростные световые затворы
1.2.7.3. Электрооптический модулятор света
Список литературы к главе 1

Глава 2. Рентгенография

2.1. Метод импульсной рентгенографии
2.2. Рентгеновские лучи
2.2.1. Открытие и природа рентгеновских лучей
2.2.2. Дифракция рентгеновских лучей. Закон Вульфа – Брэгга
2.2.3. Возбуждение рентгеновских лучей
2.3. Тормозное рентгеновское излучение
2.3.1. Импульсная теория тормозного излучения
2.3.2. Квантовая теория возбуждения тормозного излучения
2.3.3. Измерение энергии рентгеновских лучей
2.3.4. Сплошной спектр тормозного излучения
2.3.5. Интенсивность тормозного рентгеновского излучения
2.3.5.1. Зависимость интенсивности излучения от напряжения
2.3.5.2. Влияние формы кривой напряжения
2.3.5.3. Зависимость интенсивности от тока трубки
2.3.5.4. Зависимость интенсивности тормозного излучения от вещества анода трубки
2.3.5.5. Коэффициент полезного действия рентгеновской трубки
2.3.5.6. Пространственное распределение интенсивности тормозного рентгеновского излучения
2.4. Характеристическое рентгеновское излучение
2.5. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
2.5.1. Фотоэлектрический эффект
2.5.2. Рассеяние рентгеновских лучей – эффект Комптона
2.5.3. Образование пар
2.5.4. Вторичные процессы при взаимодействии рентгеновских лучей с веществом
2.5.5. Ослабление интенсивности пучка однородных рентгеновских лучей вследствие поглощения и рассеяния
2.5.6. Ослабление пучка неоднородных лучей
2.6. Рентгеновские установки – источники излучения
2.6.1. Рентгеновские трубки
2.6.2. Ускорители заряженных частиц
2.6.2.1. Линейный ускоритель
2.6.2.2. Циклические ускорители
2.7. Регистрация рентгеновского изображения
2.7.1. Фотографическая регистрация
2.7.2. Электронно-оптические преобразователи или регистраторы
2.7.3. Приборы с зарядовой связью (ПЗС-камеры)
2.7.4. ADC-регистрация
2.8. Рентгенографический метод во взрывных экспериментах
2.8.1. Постановка и этапы проведения рентгенографических экспериментов
2.8.2. Некоторые направления исследований быстропротекающих процессов методом импульсной рентгенографии
2.9. Импульсный рентгеноструктурный анализ
Список литературы к главе 2

Глава 3. Протонография

3.1. Протонография и рентгенография
3.2. Взаимодействие заряженных частиц с веществом
3.2.1. Характеристики излучений и их прохождение через вещество
3.2.2. Особенности взаимодействия протонов с веществом
3.3. Характерные типы взаимодействия протонов высокой энергии с веществом
3.3.1. Ионизационные потери
3.3.2. Многократное кулоновское рассеяние
3.3.3. Ослабление потока протонов из-за ядерного взаимодействия
3.4. Физические основы ускорения протонов
3.4.1. Источники заряженных частиц
3.4.2. Принцип действия ускорителя протонов
3.5. Протонографическая регистрация быстропротекающих процессов
3.5.1. Ускоритель протонов У-70
3.5.2. Протонографический комплекс ПРГК
3.5.3. Аппаратура ПРГК для проведения взрывных опытов и регистрации изображений
3.5.3.1. Размещение измерительной аппаратуры
3.5.3.2. Система регистрации протонографических изображений
3.5.3.3. Защитные устройства
3.6. Эксперименты ИФВ на ускорителе У-70
3.6.1. Исследования процесса обжатия металлических шаров сходящимися сферическими ударными волнами
3.6.2. Исследования механизма формирования кумулятивной струи и динамики ее взаимодействия с различными преградами
3.6.3. Исследование развития неустойчивости Рэлея – Тейлора
3.6.4. Развитие возмущений при схождении цилиндрической оболочки
3.6.5. Исследование ударно-волнового инициирования и распространения детонации в конденсированных ВВ
Список литературы к главе 3

Глава 4. Лазерная диагностика

4.1. Физические процессы в лазерных измерительных системах
4.1.1. Волновые процессы
4.1.2. Интерференция
4.1.3. Эффект Доплера
4.1.4. Лазерное излучение
4.2. Метод лазерного измерения волновых скоростей
4.3. Лазерные доплеровские измерительные системы
4.3.1. Интерферометр смещения
4.3.2. Лазерный дифференциальный интерферометр
4.3.3. Оптически-симметричные интерферометры VISAR и ORVIS
4.3.4. Лазерный интерферометр Фабри – Перо
4.3.5. Лазерный гетеродин-интерферометр
4.3.6. Генератор зондирующего излучения
4.4. Особенности регистрации скорости контактной границы
4.5. Многоканальные интерферометрические системы
4.6. Применение лазерных интерферометрических систем в ударно-волновых исследованиях
Список литературы к главе 4

Глава 5. Микроволновая диагностика

5.1. Физические основы микроволновой интерферометрии
5.2. Принцип работы радиоинтерферометра. Экспериментальное оборудование
5.3. Основные результаты экспериментальных исследований с применением микроволнового метода
5.3.1. Исследование процессов метания металлических ударников продуктами взрыва
5.3.2. Исследование распространения детонации в зарядах взрывчатых веществ
5.3.3. Исследование процессов ударно-волнового инициирования взрывчатых веществ
5.3.4. Исследование адиабатического (изэнтропического) расширения продуктов взрыва
5.3.5. Исследование ударно-волновой сжимаемости диэлектриков
5.3.6. Исследование процессов горения
5.3.7. Исследование процессов разгона ударников в ствольных системах
5.3.8. Исследование динамики конструкций
Список литературы к главе 5

Глава 6. Исследования с использованием синхротронного излучения

6.1. Сведения о синхротронном излучении
6.1.1. Синхротронные источники рентгеновского излучения и детекторы для его регистрации
6.1.2. Экспериментальная станция для исследования взрывных процессов на накопителе ВЭПП-3
Список литературы к разделу 6.1
6.2. Измерение распределения плотности за фронтом детонации зарядов ВВ
6.2.1. Постановка экспериментов
6.2.2. Результаты измерений распределения проходящего излучения
6.2.3. Восстановление массы вещества вдоль луча СИ
6.2.4. Измерение кривизны фронта детонации
6.2.5. Восстановление распределения плотности на фронте детонации
6.2.6. Оценка точности методики
6.3. Скоростная томография плотности, скорости и давления
6.3.1. Схема эксперимента
6.3.2. Томография плотности
6.3.3. Пространственное распределение плотности ПВ, скорости и давления за фронтом детонационной волны
6.3.4. Заключение
Список литературы к разделам 6.2, 6.3
6.4. Измерение малоуглового рентгеновского рассеяния
6.4.1. Малоугловое рентгеновское рассеяние на наночастицах
6.4.2. Постановка экспериментов
6.4.3. Результаты измерений малоуглового рентгеновского рассеяния
Список литературы к разделу 6.4
6.5. Методы рентгеновской микроскопии и микротомографии с использованием синхротронного излучения
6.5.1. Рентгеновская микроскопия
6.5.2. Рентгеновская микротомография
6.6. Дифракционные методики
Список литературы к разделу 6.6