通过红外成像仪测量透明材料的辐射特性,可以在微观或细观获得材料发生动量和能量转化过程中的动力学特性和晶体结构变化的相关信息。本文利用二级轻气炮加载平台发射高速弹丸,与实验靶碰撞后形成一维平面冲击波并对样品进行压缩,样品在冲击波压缩下的发光信息通过光线束的导入,再利用多通道辐射高温计测试系统获得透明材料的辐射信号。
测试方法:样靶装配过程考虑以下因素①选中冲击辐射相对较弱的不透明材料作为基板;②对基板与透明窗口接触的表面进行精密抛光加工处理,平整度和光洁度提出更高要求;③借助合理的预压方案,消除接触界面处空气间隙;④对飞片、基板、样品尺寸进行优化,避免边侧稀疏波以及追赶波对样品压缩区域辐射测量的影响。实验测得蓝宝石单晶36.5GPa,8通道红外成像仪辐射高温计采集其冲击后的辐射并由光纤束采集,并由示波器记录。根据冲击发光测试实验原理,实验中得到的多通道高温计信号是物质辐射的光信号通过光电转换传感器转变的电信号。透明材料被冲击到高温高压状态且处于热力学平衡时,辐射发光信号由高温计接收,通过辐射物理模型拟合后获得温度值。基于多通道辐射高温计测量系统,通过对系统的优化,在36.5GPa压力处得到蓝宝石单晶辐射温度与静高压试验和理论计算结果保持了高度一致,将该温度与绝热剪切带辐射模型相关联,进一步证明了蓝宝石冲击辐射的物理机理问题。
结论:冲击压缩下蓝宝石单晶的辐射温度与其高压熔化温度一致,证明了该材料的冲击剪切带辐射机理。本方法为研究脆性透明材料冲击发光机理和界定其高压熔化线提供了一种有效实验途径。