Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Импульсное инициирование взрывчатых веществ (ВВ) 11
Глава II. Аппаратура и методика эксперимента 38
Глава III. Радиолюминесценция кристаллов тетранитропентаэритрита при возбуждении импульсными пучками электронов 74
Глава VI. Динамика акустических волн и спектрально-кинетические характеристики взрывного свечения кристаллов тэна 95
Заключение 133
Литература 137
- Импульсное инициирование взрывчатых веществ (ВВ)
- Аппаратура и методика эксперимента
- Радиолюминесценция кристаллов тетранитропентаэритрита при возбуждении импульсными пучками электронов
- Динамика акустических волн и спектрально-кинетические характеристики взрывного свечения кристаллов тэна
Введение к работе
Актуальность исследований. Тетранитропентаэритрит (ТЭН) -твердотельное бризантное взрывчатое вещество (ВВ), относящееся к классу нитроэфиров. Бризантные ВВ используются для решения широкого круга прикладных задач. В частности, ТЭН применяется в качестве штатного ВВ как отдельно, так и в составе композитов с другими ВВ.
Горение и детонация исследуются уже более 100 лет. В плане практического применения ВВ в виде воздействия взрыва на окружающую среду наиболее важным было изучение физики детонационных процессов, описывающей взрывное разложение на макроуровне. Механизм же процессов, происходящих на самых ранних стадиях взрывного разложения, для решения этого класса задач был не очень существенным.
Однако потребности техники вызвали необходимость развитие работ по управлению чувствительностью ВВ и связанную с этим проблему безопасных методов работы с ними. Для решения этих задач необходимо сознательное воздействие на самые ранние стадии, т.е. предвзрывные процессы, происходящие еще в не разрушенной кристаллической решетке. Поэтому на первый план в этом направлении выдвигаются специфические твердотельные эффекты.
Анализ предвзрывных явлений проводился в самых ранних работах по детонации [1-3]. Однако экспериментальное изучение этих явлений долгое время сдерживалось недостаточным временным разрешением регистрирующей аппаратуры, поскольку для регистрации предвзрывных процессов требуется как минимум наносекундное временное разрешение. Поэтому первые работы в этом направлении появились только в 90х годах прошлого века с развитием техники импульсного радиолиза и фотолиза и применением ее к исследованию взрывного разложения ВВ [4-Ю].
В настоящее время накоплен большой объем экспериментальных данных по предвзрывным явлениям в азидах тяжелых металлов [8-Ю].
Экспериментально показано, что ключевую роль на начальном этапе развития химической самоподдерживающейся реакции играют электронные возбуждения и дефекты кристаллической решетки. Показана возможность управления чувствительностью азидов тяжелых металлов путем предварительной радиационной обработки, которая перераспределяет каналы локализации электронных возбуждений [11,12]. Началось изучение этих процессов и в бризантных взрывчатых веществах [13-15]. Однако уровень понимания процессов, протекающих на предвзрывной стадии в бризантных ВВ в настоящее время находится в зачаточном состоянии, поскольку бризантные ВВ являются гораздо более сложными объектами исследования в сравнении с азидами тяжелых металлов.
В связи с выше изложенным, необходимо систематическое экспериментальное исследование предвзрывных процессов в бризантных ВВ в реальном масштабе времени для расшифровки физико-химических процессов, протекающих на начальной стадии взрывного разложения. Этим и определяется актуальность данной диссертационной работы.
Цели и задачи работы Общей задачей работы является исследование люминесценции кристаллов ТЭНа при инициировании наносекундными пучками электронов с целью изучения процессов происходящих на предвзрывной стадии, и приводящих к развитию самоподдерживающейся химической реакции взрывного разложения. Решение этой общей задачи потребовало решения следующих конкретных задач:
исследовать спектры радиолюминесценции кристаллов ТЭНа при возбуждении пучками электронов в довзрывном режиме;
исследовать спектрально-кинетические характеристики взрывного свечения кристаллов ТЭНа при инициировании электронным пучком.
7 Научная новизна
впервые в широком температурном интервале 12-300 К проведено экспериментальное исследование спектрального состава радиолюминесценции монокристаллов и поликристаллов ТЭНа при возбуждении электронными пучками пикосекундной длительности;
впервые проведено исследование спектрально-кинетических характеристик взрывного свечения кристаллов ТЭНа при инициировании взрыва наносекундным электронным пучком.
Практическая значимость Полученные результаты позволяют использовать обнаруженную люминесценцию в качестве зонда для исследования начальных стадий взрывного разложения ТЭНа при других способах инициирования. В связи с этим, в перспективе могут найти применение при разработке новых методов управления чувствительностью бризантных ВВ и безопасных методов работы с ними.
Защищаемые положения.
Спектры радиолюминесценции кристаллов тетранитропентаэритрита при 300 К содержат полосы свечения с максимумами при 3,1 эВ и 2,4 эВ. Энергетический выход указанных полос люминесценции не зависит от температуры в интервале 12-f300K. Сопоставление с экспериментальными данными по фотолюминесценции позволяет связать полосу 3,1 эВ со свечением экситона, а полосу 2,4 эВ - со свечением первичного продукта радиолиза N02.
Спектры люминесценции кристаллов тетранитропентаэритрита при инициировании взрыва наносекундным пучком электронов наряду с полосами свечения с максимумами при 3,1 эВ и 2,4 эВ содержат полосу свечения с максимумом при 1,5 эВ, предположительно связанную с
— *
продуктом разложения кристалла (NO3 ). Полоса свечения 1,5 эВ может быть использована в качестве зонда при исследовании кинетики развития химической самоподдерживающейся реакции в микросекундном временном диапазоне.
3. Экспериментальные, а также литературные данные свидетельствуют, что первым этапом химического разложения кристалла тетранитропентаэритрита, при плотности возбуждения более ЮДж/см является распад экситона с образованием метастабильных продуктов радиолиза, дальнейшие превращения которых приводит к развитию самоподдерживающейся реакции взрывного разложения.
Апробация работы. Материал диссертации доложен на IX Международной конференции "Физико-химические процессы в неорганических материалах", Кемерово, 2004; VII seminar «New trends in research of energetic materials», Pardubice, Czech Republic, 2004; II и III Всероссийских конференциях «Энергетические конденсированные системы», Черноголовка, 2004, 2006; Международной конференции «VII Забабахинские научные чтения», Снежинск, 2005; «X Международной школе-семинаре по люминесценции и лазерной физике», Иркутск, 2006; 9-ой международной научной конференции «Физика твердого тела», Караганда, 2006.
Результаты диссертации изложены в 10 научных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 87 рисунков и 2 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 102 наименования.
Первая глава представляет собой литературный обзор. Приводятся литературные данные по предвзрывным явлениям, которые обнаружены и хорошо изучены в азидах тяжелых металлов (ATM). Описаны экспериментальные данные по предвзрывнои проводимости, предвзрывнои
9 люминесценции, пространственно-динамическим характеристикам свечения, обнаружению «горячих точек» и распространению цепной реакции взрывного разложения.
Приведена модель звена цепной реакции и дивакансионная модель инициирования ATM.
Во второй части приведен обзор работ по инициированию бризантных ВВ при различных способах: ударно-волновом, лазерном и электронно-пучковом.
Рассмотрены немногочисленные работы по предвзрывной проводимости и люминесценции бризантных ВВ.
Вторая глава посвящена методике и технике эксперимента. Вначале
главы дана краткая характеристика исследуемых образцов, которые были
синтезированы в Кемеровском филиале Института химии твердого тела и
механохимии СО РАН. Далее приведены схемы аппаратурных комплексов
для регистрации спектрально-кинетических характеристик
радиолюминесценции и взрывного свечения образцов с использованием ускорителей электронов пико и наносекундной длительности. Приведены методики калибровок регистрирующего тракта по длинам волн, спектральной чувствительности, методика обработки спектров свечения, методика фиксирования начала процесса инициирования. Описана экспериментальная ячейка для спектрально-кинетических измерений, ячейки и методики измерения параметров пучка электронов, измерения динамики акустических волн в кристаллах при возбуждении электронным пучком. Описана процедура оценки плотности поглощенной энергии, температуры и давления в облученном объеме образца.
В третьей главе описаны эксперименты по исследованию спектров радиолюминесценции поликристаллов и монокристаллов ТЭНа при плотностях возбуждения 5-Ю' Дж/см , когда вклад радиационно-химического разложения минимален. Также описаны эксперименты по
10 измерению спектров радиолюминесценции в предпорговом режиме при
плотности возбуждения 5 Дж/см .
Приведены спектры фотолюминесценции и спектры возбуждения фотолюминесценции монокристаллов ТЭНа. В конце главы дан анализ экспериментальных результатов.
В четвертой главе описаны эксперименты по исследованию взрывного разложения кристаллов ТЭНа. Вначале главы приведены данные по определению порога взрывного разложения монокристаллов ТЭНа и проведена оценка объемной плотности поглощенной энергии пучка электронов в образце. Далее представлены результаты по исследованию динамики акустических волн во взрывном режиме и спектрально-кинетических характеристик взрывного свечения кристаллов ТЭНа. В конце главы дан анализ экспериментальных результатов.
В заключении сформулированы основные результаты и выводы по данной работе.
Импульсное инициирование взрывчатых веществ (ВВ)
История исследований по физике взрыва насчитывает уже более века. За это время сложились традиционные методические и методологические подходы [16-19], в основе которых лежит временная последовательность актуальных событий при взрыве: инициирование (обычно импульсное), т.е. воздействие, приводящее к запуску реакции взрывного разложения, индукционный период, в течении которого в образце не происходит существенного энерговыделения и, собственно, взрыв (быстрое энерговыделение, сопровождающееся диспергированием и испарением образца).
Явления на стадии собственно взрыва являются предметом изучения хорошо разработанной области исследований - физики детонационных и ударных волн [18, 20]. Явления, происходящие на стадии инициирования изучены в экспериментальном плане, в основном, только с точки зрения влияния параметров инициирующего импульса на вероятность взрыва и длительность индукционного периода [21-23]. Хуже всего обстоит дело с индукционным периодом. Уровень экспериментальной информации о процессах, происходящих в образце в течение индукционного периода, характеризует часто используемое определение индукционного периода как промежуток времени после инициирующего импульса, в течение которого в образце не происходит видимых изменений. Совершенно очевидно, однако, что понимание физики процессов, происходящих на начальных стадиях зарождения и развития реакции взрывного разложения, т.е. во время воздействия инициирующего импульса и в течение индукционного периода, принципиально необходимо для построения полной и непротиворечивой картины такого сложного явления, как взрыв.
Ясно, что поскольку актуальные процессы происходят в еще неразрушенном образце, то адекватное описание их на микроуровне в случае твердых энергетических материалов может быть дано только в рамках представлений современной физики твердого тела. Экспериментальное же исследование этих процессов, происходящих в образце во время инициирующего импульса и в течение индукционного периода, требует проведение исследований в реальном (10"9 - 10"5 с) масштабе времени.
Начало теоретических исследований в этом направлении относится к 80-90 гг прошлого века и связано с расчетами зонной структуры энергетических материалов и влияния на эту структуру деформации и точечных дефектов [24, 25].
Примерно в это же время было начато экспериментальное исследование предвзрывных процессов, основанное на использовании хорошо зарекомендовавших себя в радиационной физике методов [26] импульсного радиолиза и фотолиза [8, 27].
При импульсном инициировании во взрывном свечении ATM, т.е. свечении, сопровождающем их взрывное разложение, четко выделяются две разделенных во времени стадии [28,29]. Эта закономерность иллюстрируется данными для азида серебра, приведенными на рис. 1.1.
На первой стадии наблюдается свечение со сплошным спектром (первые два пика на кинетических кривых рис. 1.1 а), на второй - с линейчатым спектром (третий пик на кинетических кривых рис. 1.1 а). Амплитуда первого пика на рис. 1.1 а сильно зависит от энергии инициирующего импульса, амплитуды же второго и третьего пика не зависят от энергии инициирования.
Свечение на первой стадии (пики 1 и 2 на рис. 1.1 а) имеют сплошной спектр. При сравнении наблюдаемых сплошных спектров со спектром абсолютно черного тела, оказалось, что спектры свечения в первом и втором пиках совпадают и существенно различаются со спектром абсолютно черного тела. Это свидетельствует о нетепловом характере наблюдаемого свечения и позволяет уверенно связать свечение на первой стадии с люминесценцией образца до его диспергирования в процессе взрывного разложения, т.е. с предвзрывной люминесценцией [10].
Аппаратура и методика эксперимента
В качестве объектов исследования использовались кристаллы ТЭНа, синтезированные в Кемеровском филиале Института химии твердого тела и механохимии СО РАН. В экспериментах по измерению люминесценции ТЭНа использовались как монокристаллы, с характерными размерами 4x2,5x1 мм, так и поликристаллы, прессованные из порошка ТЭНа при давлении 1,8 ГПа. В экспериментах по измерению акустического сигнала использовались однородные монокристаллы с размерами 4x3 мм и толщиной l-f-2 мм. Молекулярное строение ТЭН (пентаэритрит-тетранитрат или тетранитропентаэритрит) или PETN (Pentaerythritol Tetranitrate) относится к бризантным взрывчатым веществам из класса нитроэфиров.
Методика очистки и получения монокристаллов ТЭНа Производные: азотная кислота (конц.), пентаэритрит. В сосуд наливается азотная кислота и постепенно добавляется пентаэритрит, при этом температура не должна подниматься выше 5С, затем смесь выдерживают ещё в течение 15 мин. при 5С, периодически помешивая. После этого смесь медленно выливается в воду со льдом, фильтруется, осадок сушится при комнатной температуре. При сушке ТЭНа и его упаковке необходимо снять все статическое электричество, т.к. ТЭН хорошо электризуется. Монокристаллы ТЭНа получали путем двойной перекристаллизации из ацетона. В качестве исходного сырья использовался ТЭН с температурой плавления не ниже +139С и кристаллической плотностью не менее 1,700±0,005 г/см . Для перекристаллизации использовался ацетон с температурой кипения не ниже +56С. Замечено, что при перекристаллизации при теплой комнатной температуре (выше 22С) монокристаллы ТЭНа получаются более прозрачными.
Идентификация ТЭНа проводилась по двум параметрам: по температуре плавления (Тпл = 414,46 К) и по ИК-Фурье спектрам. На рис.2.2. приведен типичный ИК-спектр, полученный для образцов ТЭНа, взятых из нескольких операций кристаллизации. Основные характеристические линии в ИК-Фурье спектрах исследуемых продуктов совпадают с данными для ТЭНа [91].
Были сняты кривые светопропускания нескольких кристаллов ТЭНа, отличающихся размерами, дефектностью, качеством поверхности. Вне зависимости от перечисленных особенностей кривые светопропускания исследованных образцов ТЭНа имели характерный вид - состояли из двух практически прямолинейных участков, переход между которыми имел пороговый характер.
По результатам проведенных работ можно сделать следующие выводы: 1. В предложенной постановке (подготовки образцов) на данном приборе можно производить оценку таких оптических свойств кристаллов, как - прозрачность, светопоглощение кристаллов на длинах волн от 190 до ПООнм. 2. В результате измерений светопропускания кристаллов ТЭНа различной прозрачности, полученный широкий диапазон светопропускания от 5 до 58 % в видимой области длин волн (350 - 660 нм), также свидетельствует о неоднородности прозрачности кристаллов ТЭНа (как между отдельными кристаллами, так и внутри одного кристалла). 3. Кристаллы ТЭНа, практически, не пропускают ультрафиолетовую область длин волн. Край фундаментального поглощения находится в интервале от 300 нм до 330 нм. Таким образом, оптическая ширина запрещённой зоны лежит в пределах 3,76 -г 4,13 эВ. 4. Наблюдается небольшое увеличение светопропускания в ближней инфракрасной области длин волн X « 950 нм.
В этих экспериментах использована традиционная схема, применяемая во многих химических и физических лабораториях, включающая, источник возбуждения, монохроматор для выделения узких спектральных интервалов, фотоумножитель для преобразования оптического сигнала в электрический и осциллограф для регистрации сигнала.
В этом случае при воздействии импульса возбуждения регистрируется свечение образца в определенной точке спектра, а регистрация полного спектра осуществляется путем сканирования длины волны монохроматора при многократном облучении.
Основное требование в этих экспериментах - отсутствие деградации физико-химических свойств образца, которые могут привести к трансформации измеренных спектров люминесценции.
В связи с этим во всех экспериментах необходима проверка спектров свечения на воспроизводимость при многократном возбуждении. Функциональная схема установки представлена на рис.2.4. В качестве источника возбуждения использовался ускоритель электронов ГИН-540 (1). Исследуемый образец (3) устанавливался на кристаллодержателе в вакуумированной экспериментальной камере (2) (см. раздел 2.3.7.).
Свечение образца (3), возникающее в результате воздействия пучка электронов (е"), с помощью линзы (4) собирается на входную щель монохроматора МДР-3 либо ДМР-4 (5) в зависимости от исследуемого спектрального интервала. Далее свет выделенной длины волны преобразуется фотоумножителем 18 ЭЛУ-ФК или 18 ЭЛУ-ФМ (6) и регистрируется запоминающим осциллографом TDS 3032b (7). Запуск развертки осциллографа (7) осуществляется от емкостного делителя генератора импульсного напряжения ускорителя электронов (1).
Спектры люминесценции регистрировались в спектральном интервале 1,14-3,5 эВ. Временное разрешение измерительного тракта определяется импульсными характеристиками применяемого осциллографа и фотоумножителя и составляет 2,5 не.
Для измерения температурной зависимости интенсивности люминесценции использовалась микрокриогенная система КВО. 1572.00.000 (Омский завод «Криогенмаш»), совмещенная с вакуумной камерой ускорителя. Данная система позволяет варьировать температуру на образце в интервале 124-300 К.
Радиолюминесценция кристаллов тетранитропентаэритрита при возбуждении импульсными пучками электронов
Целью экспериментов, описанных в первой части этой главы было исследование радиолюминесценции кристаллов тетранитропентаэритрита в условиях, когда заведомо не возникает химическая реакция, т.е. изучение воздействия непосредственного действия электронного пучка на образец. В этих экспериментах использовалась методика, описанная в разделе 2.2. При этом энергия возбуждения выбиралась минимальной, чтобы избежать радиационной деградации кристаллов при многократном облучении, но тем не менее достаточная для надежной регистрации сигнала люминесценции. Эти условия были выполнены при энергии возбуждения 5-Ю Дж/см .
Во второй части главы описаны эксперименты при энергии возбуждения 5 Дж/см , при которой самоподдерживающаяся химическая реакция, приводящая к взрывному разложению еще не развивается, однако облучение импульсами такой энергии приводит к механической деградации образцов буквально через 2-3 импульса. В связи с этим, данные эксперименты проводились с помощью аппаратуры, описанной в разделе 2.3, поскольку интенсивность свечения достигала величины, достаточной для регистрации стрик-камерой «Взгляд - 2А».
Кроме того, описаны вспомогательные эксперименты по измерению спектров фотолюминесценции и спектров возбуждения фотолюминесценции, которые необходимы для идентификации некоторых полос радиолюминесценции при анализе полученных результатов. Для этой цели использовался прибор «Флюорат-02-Панорама», который позволяет вести измерения выше указанных характеристик, а также спектров пропускания в спектральном интервале 210-840 нм. 3.1.
Спектры радиолюминесценции измерялись при использовании экспериментальной методики на базе ускорителя ГИН-540 с разрядником-обострителем (раздел 2.2.). Длительность импульса люминесценции во всем спектральном и температурном интервале не превышала временного разрешения регистрирующего тракта.
Спектр люминесценции при 300 К (рис.3.1.) представляет собой широкую неэлементарную полосу. Отметим, что спектр люминесценции воспроизводился после многократного облучения более 500 импульсов. В предположении, что элементарные составляющие оказываются гауссианами, т.е. зависимость интенсивности люминесценции / от энергии кванта Е имеет вид: 1 = Ійе (3 1) где Ет-энергия фотонов в максимуме полосы; Е-текущая координата по оси энергии фотонов;а- ширина полосы свечения на половине амплитуды, была проведена соответствующая математическая обработка результатов, представленных на рис.3.1. Оказалось, что спектр можно описать двумя элементарными составляющими (рис.3.2.). Максимумы полос люминесценции Ет находятся при 3,1 эВ и 2,4 эВ и имеют ширины 0,8 эВ и 0,6 эВ соответственно. Было произведено измерение спектров люминесценции поликристаллов ТЭНа при аналогичном возбуждении и температуре 12 К. Результат представлен на рис.3.3. Из рис.3.3. более отчетливо видно, что спектр свечения складывается из двух элементарных составляющих. Математическая обработка, аналогичная обработке спектра свечения при 300 К, представлена на рис.3.4.
Спектры люминесценции монокристаллов ТЭНа измерялись при помощи той же методики. Как и в предыдущем случае, длительность импульса люминесценции во всем спектральном и температурном интервале не превышала временного разрешения регистрирующего тракта.
Спектр люминесценции при 300 К представлен на рис.3.5. В отличие от поликристаллов здесь отчетливо выделяется полоса свечения при 380 нм и широкополосное свечение в длинноволновой области. Математическая обработка спектра по методике, описанной в предыдущем параграфе, представлена на рис.3.6. Было выделено три полосы, две из которых совпадают с обнаруженными ранее в поликристалле, и полоса с максимумом при 3,3 эВ и шириной 0,18 эВ.
Измерение спектра люминесценции при 12 К показало, что интенсивность коротковолновой полосы резко возрастает, причем максимум полосы смещается на 370 нм, в то время как остальная часть спектра слабо изменяется с температурой (рис.3.7а.).
Математический анализ с выделением элементарных составляющих спектра в данном эксперименте провести затруднительно в связи с очень большой интенсивностью коротковолновой полосы, которая более чем в 20 раз превышает интенсивность свечения в соседних точках спектра.
Динамика акустических волн и спектрально-кинетические характеристики взрывного свечения кристаллов тэна
Как известно, взрывное разложение энергетических материалов имеет пороговый характер, т.е. образцы взрываются только в том случае, когда энергия воздействия достигает некоторой величины, которую называют пороговой. Эта величина в общем случае имеет статистический характер, что связано с индивидуальными особенностями образцов и особенностями зарождения химической реакции взрывного разложения. Как правило, за величину порога принимают энергию инициирования, при которой вероятность взрыва достигает величины 0,5 [15].
В экспериментах, описанных в этом разделе, не ставилась задача определения набора большой статистики и построения зависимости кривой вероятности взрывного разложения от энергии инициирования, поскольку этот эксперимент в наших условиях достаточно трудоемок. И, кроме того, вблизи порога взрывного разложения, как выяснилось в эксперименте, проявляется конкурирующий механизм, приводящий к хрупкому разрушению образцов, подобно тому, как это происходит в стабильных кристаллах [95].
Поскольку основной целью работы являлось исследование спектрально-кинетических характеристик взрывного свечения кристаллов ТЭНа, то было проведено измерение минимальной величины плотности потока энергии, при которой вероятность взрыва при воздействии первого импульса облучения достигает 100% величины. Эксперимент проводился следующим образом. Образец устанавливался в вакуумной камере ускорителя на уровне оптической оси установки, для того, чтобы плотность потока энергии была одинакова с той, которая использовалась в оптических экспериментах, описанных в последующих разделах. Использовалось экспериментальная ячейка, описанная в разделе 2.3.7. Изменение плотности потока энергии производилась регулированием длительности импульса пучка электронов, при помощи срезающего разрядника. Расчет плотности потока энергии проводился по методике, описанной в разделе 2.4.2. Плотность потока энергии варьировалась в пределах 24-20 Дж/см , при этом плотность мощности во всех экспериментах составляла величину 0,5 ГВт/см2. Обнаружено, что при плотности потока энергии 5 Дж/см видимых изменений в кристалле после воздействия первого импульса не происходит, однако при воздействии 5-f-lO импульсов возбуждения происходит механическое разрушение образца до порошкообразного состояния.
При плотности энергии 5 Дж/см на поверхности кристалла наблюдаются кратерообразование уже после первого импульса возбуждения, после облучения 34-5 импульсами происходит механическое разрушение образца до порошкобразного состояния. При возбуждении в этом диапазоне возникает свечение, интенсивность которого достаточна для регистрации стрик-камерой. Особенности спектров свечения в этом диапазоне плотностей возбуждения описано выше в разделе 3.2.
При плотности потока энергии возбуждения Е 10 Дж/см наблюдается либо механическое разрушение образца, либо взрывное разложение уже в первом импульсе. О взрывном разложении можно судить по падению вакуума и отсутствии порошка в экспериментальной камере. При достижении плотности возбуждения Е и 15 Дж/см образцы взрывались в первом импульсе уже со 100% вероятностью. Именно при этой плотности возбуждения проведены эксперименты, описанные в последующих разделах.
Вначале эксперимент проводился при плотности возбуждения 1Дж/см, когда не сказывается механическое разрушение образца, по крайней мере в первых импульсах, и не возникает химическая реакция приводящая к взрывному разложению. Плотность энергии возбуждения в этих экспериментах, тем не менее, относительно высока, однако снижение ее оказалось невозможным, что связано с чувствительностью регистрирующего тракта. На рис.4.1. приведен импульс сжатия-растяжения, полученный на короткой развертке осциллографа. Для определения профиля распределения поглощенной энергии по глубине образца было необходимо определить скорость термоупругой волны в монокристалле ТЭНа. Для этого регистрировался акустический отклик образца на длинной развертке осциллографа. Типичная осциллограмма представлена на рис.4.2. На этом рисунке импульс 1 возникает под действием электронного пучка, часть которого попадает непосредственно на алюминиевую акустическую задержку, поскольку площадь исследуемого образца была меньше площади торца задержки, на которую наклеивался образец. Импульс 1 служит репером, соответствующим, времени прихода пучка электронов на свободную поверхность образца.
