动态加载下苯的拉曼光谱研究

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冲击诱导微观变化的机理一直受到人们的广泛关注,但在过去的很多的实验中主要还是对物质在冲击压缩状态下连续介质的测量,如压力、温度、密度等,它们能够有效地提供实验观察物质在冲出加载实验中表现出来的宏观性质的有用信息,但缺乏有效的对实验过程物质微观结构及其变化过程的实时监测手段,故在分析分子材料等含能材料的实验结果,尤其在对相变动力学问题的解释仍存在许多困难。因为在对压力、温度、密度等连续介质力学量的宏观表现有明显变化时才能被测量到,而物质在冲击压缩下的微观变化过程已经进行了相当的程度。而具有时间分辨能力的激光拉曼光谱,能够在纳秒甚至皮秒的时间尺度上对物质微观结构的变化进行实时在线观测,弥补了对宏观变化测量的不足。在冲击波加载实验中搭建能够直接实时监测物质的微观结构变化的激光拉曼测量方法,将对冲击相变动力学等问题研究有更深刻的认识。本文利用新搭建的瞬态激光拉曼测量系统,结合气炮加载技术对有机物苯进行了动态加载下的拉曼光谱观测。得到以下方面的结论:1.在气炮加载实验中搭建了激光拉曼光谱测量技术及其对动态加载下苯的拉曼光谱观测结果的应用。实验表明测量系统稳定,可重复性好。2.利用新搭建了激光拉曼测量系统,对苯的拉曼特征峰伸缩振动C-H(3061cm-1)进行实时在线观测,在单次冲击和多次冲击中的第二次冲击压缩中,压力在0.8-3GPa之间其频移随压力呈线性变化,没有观察到有相变的依据。压力的增加使原子间的键长变短,分子间的相互作用增强,导致频移向高频移动。3.通过设置激光器的出光时刻和样品厚度的设计,可以在多次冲击中一次实验可以获得两个压力下苯的C-H伸缩振动3061cm-1峰的频移,提高实验效率。
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