激光驱动复合飞片的换能规律研究(2)

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致谢 25

参考文献 26

1 绪论

1.1 本论文研究的目的和意义

激光辐照物质，当激光功率密度或能量密度达到一定阈值后，被辐照物质会发生烧蚀、熔化甚至气化现象。激光的这种作用被广泛地应用在激光加工、激光切割、激光医疗等领域。同样，当激光辐照含能材料，会引起含能材料的点火或起爆。

按照激光起爆方式的不同主要分为激光直接起爆和激光驱动飞片起爆，按照激光传输方式的不同主要分为空间几何光束传输和光纤传输。目前，研究者更倾向于基于光纤传能的激光驱动飞片起爆技术的研究。部分学者认为激光直接起爆为一个爆燃转爆轰的过程(DDT)，从脉冲发出到实现起爆的作用时间较长，而激光驱动飞片点火是冲击波转爆轰过程(SDT)，作用时间很短、响应速度快、满足现代引信的需求。光脉冲通过一个封装后的光纤传输，对电磁辐射、温度和压力钝感；另外，允许复杂几何的多点同步点火；光纤化学性质稳定，贮存期更长。这些优点成为基于光纤传能的激光驱动飞片起爆技术研究的源动力。论文网

激光驱动飞片冲击起爆技术具有很强的抗电磁环境能力。激光驱动飞片冲击起爆技术采用光导纤维传输激光能源作为驱动能源，由于光能和光纤不受电和电磁干扰的影响，因此从根本上排除了电磁危害，同时直接使用钝感炸药作为起爆目标，避免了使用起爆药所带来的各种安全问题。在激光驱动飞片技术中，飞片靶是主要的组成部

分。飞片靶是在透明基底上粘接或淀积金属或非金属薄膜制备而成，其结构主要包括单层膜结构和复合多膜结构，复合多层膜主要由激光烧蚀层、隔热层和飞片层组成。

激光驱动飞片冲击起爆技术一旦成熟，该技术形成的产品就可以成为现役敏感火工品的替换选择之一，应用在弹药、运载火箭、武器作战平台等系统，可以很大程度上提高火工品的本质安全性。激光驱动飞片冲击起爆技术可以缩短起爆时间，为点火提供更加精确的时间控制。另外，激光驱动飞片冲击起爆技术具有很强的抗电磁环境潜力。同时，直接使用钝感炸药作为起爆目标，避免了使用起爆药所带来的各种安全问题。文献综述

1.2 国内外研究进展

1.3 本论文主要研究内容

了解并掌握复合飞片的制备方法，掌握激光驱动飞片技术的原理与主要应用方向，了解多普勒测速技术的原理，获得激光驱动复合飞片的速度规律，获得飞片的冲击坑形貌，最终获得激光驱动复合飞片的换能规律。

因此，本文拟重点开展以下几方面的工作：

1.采用磁控溅射法制备CuO/Al2O3/Al、CuO/Al/Al2O3/Al两种复合飞片，并对其进

行相应的薄膜厚度、SEM表征。

2.采用PDV技术对飞片进行速度测量，采用共聚焦显微镜技术测试撞击坑形貌。获得复合飞片实物样品，获得复合飞片的速度规律图表、飞片撞击坑图片。

2 激光飞片换能元的制备与表征

2.1 实验装置与方法

本实验中的飞片靶的制备采用的是真空磁控溅射镀膜法。使用该方法镀膜[23]，可以很容易的控制镀膜沉积速度和厚度，镀膜重复性好（所需要的膜层厚度可以多次重复性再现，称为膜厚重复性）。薄片与基片的附着能力强，制备合金膜和化合物膜时靶材组分与沉积到基体上的膜材组分极为接近，膜层纯度高质量好，可以方便的制备多层不同种类的薄膜，并且保证镀膜的均匀性。