ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2016, № 2 · РАДИОТЕХНИКА

Исследование кинетики термического разложения энергетических материалов с использованием спектроскопии высокого разрешения терагерцевого частотного диапазона

В.Л. Вакс1,2, Е.Г. Домрачева1,2, Г.А. Соегова1, А.А. Яблоков1,2, И.А. Лукьяненко3, Ю.В. Шейков3

1 Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского, Россия
2 Институт физики микроструктур РАН, Россия
3 ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», Институт физики взрыва
Полный текст УДК 535.343.4, 543.421/.422 EDN VOWSTZ

Аннотация

В настоящее время актуальной проблемой является исследование кинетики химических реакций для решения задач физики взрыва, определения параметров роста hi-tech структур и др. Кинетика процессов термического разложения энергетических материалов (на примере нитрата аммония) и детектирование продуктов разложения, как при комнатной температуре, так и при их нагреве в линейном и изотермическом режимах, а также исследование стадийности процессов разложения были изучены с использованием метода терагерцевой спектроскопии высокого разрешения. Зарегистрированы линии поглощения аммиака, закиси азота, азотной кислоты. Определены время и температура выхода каждого из продуктов разложения, а также порядок реакции. Показана перспективность применения метода терагерцевой спектроскопии высокого разрешения для исследования кинетики термического разложения энергетических материалов, определения стадийности процесса и построения достоверных кинетических моделей.

  • terahertz frequency range
  • high precise non-stationary spectroscopy
  • high energy substances
  • Kinetics of thermal decomposition
  • ammonium nitrate
  • терагерцовый диапазон частот
  • нестационарная спектроскопия высокого разрешения
  • энергетические материалы
  • кинетика термического разложения
  • нитрат аммония
Abstract (in English)

Nowadays studying the kinetics of chemical reactions is very important for solving problems of detonation physics, growth of hi-tech structures, etc. With using the high precise THz spectroscopy the kinetics of thermal decomposing the high energy materials (by the example of ammonium nitrate) and detecting the decomposition products both at room temperature and at heating in linear and isothermic modes as well as staging of decomposition processes have been studied. The absorption lines of ammonium, nitrous oxide and nitric acid have been registered. The yield time and yield temperature of the decomposition products as well as the number of reaction have been determined. The prospective of using the high precise THz spectroscopy for studying the kinetics of thermal decomposing the high energy substances, determining the process staging and developing the reliable kinetic models has been shown.

Для цитирования

Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Соегова Г.А., Яблоков А.А., Лукьяненко И.А., Шейков Ю.В. Исследование кинетики термического разложения энергетических материалов с использованием спектроскопии высокого разрешения терагерцевого частотного диапазона // Журнал радиоэлектроники. – 2016. – № 2.

Литература

  1. S. Loebbecke, M. Kaiser, G. A. Chiganova, Energetic Materials / ed. Teipel U. - Wiley, Weinheim, 2005, p. 367.
  2. А. Н. Таланова, Н. А. Мирошниченко, О. М. Балякина и др. Комплексный дифференциально-термический, термогравиметрический, инфракрасный спектрометрический анализ для исследования совместимости ВВ с конструкционными материалами. Материалы XV Харитоновских чтений, Саров, 2013.
  3. J. S. Lee, C. K.Hsu, C. L. Chang, A study on the thermal decomposition behaviors of PETN, RDX, HNS and HMX // Thermoch. Acta, 392-393, p. 173, 2002.
  4. Г.Б.Манелис, Г.Н.Назин, Ю.И.Рубцов, В.А.Струнин. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ и порохов, М.: «Наука», 1995г.
  5. T. B. Brill, P. E. Congwer, G. K. Williams. Thermal Decomposition of Energetic Materials. 66. Kinetic Compensation Effects in HMX, RDX, and NTO // J. Phys. Chem., v. 98, p. 12242, 1994.
  6. Ю.Шу, Б.Л.Корсунский, Г.М.Назин. Механизм термического разложения вторичных нитраминов // Успехи химии, т. 73, вып. 3, с. 320, 2004.
  7. K.A.Akinade, R.M.Campbell, D.A.C.Compton. The use of a simultaneous TGA/DSC/FT-IR system as a problem-solving tool // J. Mater. Sci., v. 29, p. 3802, 1994.
  8. B. Zhu, Y. Chen, K. Deng et al. Terahertz Science and Technology and Applications // PIERS Proc., Beijing, p. 1166, 2009.
  9. Г.Г.Девятых, П.Г.Сенников, Спектроскопическое определение и изучение молекулярного состояния примеси воды в высокочистых летучих неорганических веществах // Успехи химии, т. 64, вып. 9, с. 872, 1995.
  10. V.Vaks, E.Domracheva, E.Sobakinskaya, M.Chernyaeva, Sub-THz Spectroscopy for Security Related Gas Detection, Chapter 24 in book: Terahertz and Mid Infrared Radiation: Detection of Explosives and CBRN (Using Terahertz) / eds. M.F. Pereira and O. Shulika, NATO Science for Peace and Security Series B: Physics and Biophysics, Springer Science Business Media Dordrecht 2014, 196p.
  11. Yablokov A.A., Anfertev V.A., Revin L.S. et al. Two-Frequency THz Spectroscopy for Analytical and Dynamical Research // IEEE Transaction on Terahertz Science and Technology, vol. 5 (5), p. 845 - 851, 2015.