动态加载下拉曼光谱技术在苯的液-固相变研究的应用

发布时间：2021-07-22 03:38

　　在一级轻气炮中利用纳秒时间分辨能力的激光拉曼光谱测量技术研究苯在多次冲击加载下C-H伸缩振动拉曼光谱的变化。拉曼光谱结果显示,在多次冲击加载中第1次冲击时只发生拉曼频移和峰宽展宽;而在第3次冲击加载压力为2.98 GPa时,拉曼峰出现双峰现象,分析认为苯发生固相变化:为苯的冲击相变动力学研究提供重要的实验数据。 

【文章来源】：机电技术. 2020,(06)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

实验原理示意图

如图2所示为实验A的实验信号，横坐标为拉曼频移，纵坐标为拉曼强度。为了更直观比较拉曼光谱在实验前后的变化，对实验前的光谱强度进行按比例缩小，使得实验前后的拉曼强度相当，但这不影响光谱形状和峰位的变化。实验A的（1）为样品实验前信号，（2）为在第一次受到冲击加载时的拉曼光谱信号。从实验结果可以看出没有出现峰的分裂或新峰的产生，只有发生了峰位频移和峰宽变宽，这是由于苯分子随着压力的增加，分子间的距离变短，分子之间的相互作用增强导致，这与笔者之前的研究结果一致[27]。鉴于程小理等人[22]用光透射方法在多次冲击加载下观察苯的透射率变化时，样品在第1次冲击时，透射率没有发生变化，而在第2次冲击时光的透射率开始发生了下降，笔者利用光透射法重复这样的实验，得到的结果与程小理等人的研究结果一致：样品在第2次冲击时发生结晶固相变化，使得光的透射率发生下降且在第3次、第4次冲击下降更明显。为了保证采集的样品已经开始处于相变过程中，把拉曼光谱的采集时间设置在第3次冲击加载时，实验B获取的实验信号如图3所示，其中a为实验前信号、b为实验后的信号。从实验信号来看出现2个峰。文献[8]得到了静压下C-H伸缩振动峰，在发生固相变化时，此峰出现了类似的双峰，即峰发生分裂；而在动态加载下没有得到与在静压下观察的现象，这可能是由于信噪比，背景光、光谱分辨率等影响，导致没有得到相变的信息。而从相图分析[15]，借助热力学计算，第1次冲击时M点（0.75 GPa,172℃），样品还没有进入固相区，而第3次冲击时N点（2.98 GPa,285℃）已经下入了固相区，如图4所示。为此分析认为样品在第3次冲击时已经达到了相变的条件，从而导致拉曼光谱信号发生双峰的现象。由于没有新峰的产生，本文没有对相变后的成分进行分析，今后将对测量系统进行优化提高信噪比和收集效率，对样品做更详细的研究。图3 实验B拉曼光谱信号

实验B拉曼光谱信号

【参考文献】：
期刊论文
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[2]瞬态激光拉曼光谱测量系统及其在苯冲击压缩实验中的应用[J]. 陈源福,刘福生,张宁超,赵北京,王军国,张明建,薛学东.  高压物理学报. 2013(04)
[3]冲击加载过程中苯的液—固相转变[J]. 程小理,刘福生,李永宏,彭小娟,张明建.  物理学报. 2011(09)
[4]气炮加载实验中光学窗口透射率测量技术及其应用[J]. 李永宏,刘福生,程小理,马海云,张明建,薛学东.  高压物理学报. 2010(06)
[5]利用光分析方法测量液态CO多次冲击Hugoniot状态方程[J]. 郑雪萍,刘福生,张明建,陈先猛,孙悦.  高压物理学报. 2008(04)
[6]高速弹丸的磁感应测速方法[J]. 施尚春,陈攀森,黄跃.  高压物理学报. 1991(03)



本文编号：3296357