沖擊壓縮氙的物態(tài)方程和瞬時(shí)光譜的研究.pdf

1、物態(tài)方程與光譜數(shù)據(jù)是輻射流體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算機(jī)模擬重要輸入?yún)?shù)，因而，研究沖擊壓縮氣體氙產(chǎn)生高溫稠密等離子體熱力學(xué)性質(zhì)具有明確的應(yīng)用背景和科學(xué)意義。
　　隨著沖擊壓縮技術(shù)的發(fā)展，使原子分子的電離和離解變得可操縱。我們知道，氙的能隙寬度較小，經(jīng)沖擊壓縮可以實(shí)現(xiàn)絕緣體向金屬化的轉(zhuǎn)變，因此，通過(guò)研究沖擊壓縮氙等離子體過(guò)程及狀態(tài)，可以深入認(rèn)識(shí)其原子和離子的結(jié)構(gòu)變化及粒子間相互作用規(guī)律，這是高壓凝聚態(tài)物理延伸到極端條件和微觀層次的發(fā)展趨勢(shì)。

2、r>　　本文以實(shí)驗(yàn)為主，結(jié)合理論分析方法，研究了從不同初始狀態(tài)下沖擊壓縮稠密氣體氙產(chǎn)生等離子體狀態(tài)和光譜特性，獲得了一些規(guī)律性認(rèn)識(shí)。主要內(nèi)容歸納如下:
　　以二級(jí)輕氣炮作為加載工具，用多通道輻射高溫計(jì)(PMT)和光學(xué)多道分析儀(OMA)作為主要診斷手段，實(shí)現(xiàn)三發(fā)初始?jí)毫?.8 MPa及一發(fā)初始?jí)毫?.72 MPa、室溫條件下的沖擊壓縮稠密氣體氙的光譜輻亮度歷史和瞬態(tài)光譜測(cè)量，從而由PMT輸出記錄的光譜輻亮度歷史，可以獲得沖擊波速度

3、，進(jìn)而通過(guò)阻抗匹配計(jì)算出終態(tài)壓力;由CCD記錄OMA輸出，可以獲得發(fā)射及吸收譜，進(jìn)而推斷等離子體溫度和發(fā)生電離情況;通過(guò)測(cè)量獲得了約2.3～15.8 GPa，30～50 kK的溫壓范圍Hugoniot物態(tài)方程。
　　從測(cè)量氙等離子體460-680 nm范圍光譜特征來(lái)看，是在連續(xù)譜上疊加幾條（一系列）分離的原子（或離子）的線狀譜線和共振吸收譜線;在此波段范圍和實(shí)驗(yàn)條件下存在589.33 nm和670.48 nm強(qiáng)的共振吸收。從測(cè)量中

4、也發(fā)現(xiàn)隨著溫度和密度升高，共振吸收譜線增多，說(shuō)明原子電離增加。同時(shí)在假定等離子體發(fā)光體為Planck灰體情況下，從測(cè)量瞬態(tài)輻射光譜曲線包絡(luò)線擬合得出等離子體的溫度，從而可以為建立微觀與宏觀聯(lián)系提供信息，為輔助分析沖擊溫度奠定基礎(chǔ)。
　　用Saha方程加德拜修正模型建立上述實(shí)驗(yàn)達(dá)到壓力溫度范圍內(nèi)Xe稠密等離子體的物態(tài)方程理論計(jì)算方法，描述因溫度效應(yīng)導(dǎo)致Xe多次電離化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，預(yù)測(cè)寬區(qū)域溫壓范圍Xe的物態(tài)方程，實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果與他人實(shí)