第33卷，第10期 2013年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33,No. 10,pp2603-2606
October, 2013
二级炮加载条件下高分辨激光瞬态光谱技术及
液态苯的冲击稳定性研究
赵北京，刘福生，王文鹏，张宁超，冯立，张明建，薛学东
西南交通大学高压科学与技术实验室四川成都610031
摘要报道了二级轻气炮加载条件下高分辨瞬态激光拉曼测试技术，并应用于苯的冲击拉曼光谱研究。实验观测到苯的C—C伸缩振动峰(992cm=1)和C一H伸缩振动峰（3061cm-1)在较低的压力区间（8GPa 以内)其频移随压力呈线性变化。并利用拉受光谱技术澄清了在13GPa左右液态苯的结构变化间题；在压力为9.7GPa时，液态苯已经发生结构变化，并不是文献报道的13GPa，但变化后的产物成分还不清楚。该
测量系统为研究透明及半透明物质在动态加载实验中物质微观结构的变化提供一种有效手段。关键词拉曼光谱；冲击加载；苯；结构变化
中图分类号：0521.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)10-2603-04
究方面，拉曼光谱技术在动高压下的应用才刚刚起步。2010 年本研究小组曾报道过一级轻气炮加载条件瞬态激光拉曼技术。与一级轻气炮相比，二级轻气炮在结构和加载速度上都
物质的微观动力学行为是化学与材料科学领域研究的一个重要问题。冲击加载过程具有加载速率快、压力平衡时间短以及戏测样品的温度变化迅速等特点，是研究物质微观动力学问题的有效手段之一，如结构变化和冲击动力学行为等[1.3]。在气炮加载实验中，实时在线观测物质微观结构的变化对于研究高温高压状态下物质的各种性质有重要的意义。目前应用于动态加载实验的在线测量技术主要有以下几种：光反射方法[3]、光透射方法[6]、VISAR方法[}]和光谱方法(")。但是，前三种测量技术只能间接地反映物质在冲击波作用下宏观性质的变化，不能从微观的尺度上获得有关分子结构变化的信息。面光谱技术可以在皮秒到纳秒尺度内观测物质微观结构的变化，尤其是激光拉曼光谱技术，能对冲击加载过程中分子结构变化和冲击诱导化学变化进行实时在线监测。因此时间分辨拉曼光谱技术[-11]，受到研究者广泛的关注。该方法在研究动态加载过程中分子结构的变化有着独特的优势。但是，由于信噪比的限制，该技术不能满足研究冲击加载过程中原子或分子变化机理的要求，同时，也不能有效的排除在冲击压缩过程中由于样品分解而产生的背景光的干扰。即便如此，国际上也仅有几个研究小组报道过。在国内，光谱技术在高压领域中的应用主要还是在静高压研
有明显的差别，加载速度的不同，对动态拉曼光谱系统的同步性以及信号的收集提出更高的要求。将该技术扩展到二级轻气炮加载条件下，并提高了光谱分辨率和信噪比。同时用该技术对液态苯的冲击稳定性进行研究。
苯作为一种典型的芳香烃有机物，分子结构与很多含能材料有类似之处，比如TNT和TATB。因此，研究动态加载过程中苯分子的响应不仅对有机物苯自身很重要，而且对其他含能材料也有一定的指导作用。在室温常压下，苯有两个较强的拉曼峰；C—C伸缩振动(992cm"1)和C—H伸缩振动(3061cm-")[12)，这两个峰对结构变化和相变都很敏感13]。有关苯在静高压下的研究较多，人们对其高压下分子结构变化及其凝聚相变也有了比较多的认识[14-16]，然而，在动高压实验中利用光谱技术对于苯的研究较少。只有Koba yashi和 Sekinel1]
，Gupta和Root[18]两个研究小组用这种技
术对苯进行过研究。他们在2.5～7.5GPa和4～24GPa压力条件下观察到苯的拉受峰额移随压力呈线性变化，却没有获得苯发生结构相变或化学变化的直接证据。但是，Dick 等[19]在测量苯的Hugoniot数据时发现，液态苯当压力达到 13GPa时确实发生了结构变化。Wang等[2)发现当压力达到 11GPa时，苯分子发生分解。我们注意到Kobayashi等的高
收稿日期：2012-12-14，修订日期：2013-03-18
基金项目：国家自然科学基金项目(10874141)，国家自然科学基金项目（10974160)和中央高校基金项目(SWJTU112T23)资助
作者简介：赵北京，1987年生，西南交通大学理学院硕士研究生
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