МОДЕЛИ ФОТОХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫЕ КОМПОЗИЦИИ

Дудырев А.С., Осташев В.Б., Благовещенский В.В., Головчак А.Н.

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)

Многолетние исследования, проводимые в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте, позволяют сделать серьезный анализ возможных механизмов, реализующих процесс фотохимического воздействия лазерного излучения (ЛИ) на энергонасыщенные композиции. Исследования проводились на непрерывном CO₂- (l=10,6 мкм), и неодимовом (l=1,06 мкм), работающем в моноимпульсном режиме и режиме модулированной добротности лазерах. На основании имеющегося материала проанализированы возможные варианты развития процесса при возбуждении как чисто тепловых, так и колебательных степеней свободы молекул. В первом приближении механизмы взаимодействия распадаются на чисто тепловое, ударное воздействия и многофотонный процесс взаимодействия с колебательными энергетическими уровнями.

Длительное тепловое воздействие на энергонасыщенные системы приводит к развитию процесса по двум возможным направлениям. В случае недостатка энергии для инициирования экзотермической реакции в объеме поглощающей зоны, энергия, утилизированная в виде теплового движения молекул, инициирует развитие химической реакции в зоне локальной неоднородности, как следствие сильной нелинейности теплофизических характеристик. Более интенсивное воздействие, недостаточное, тем не менее, для выхода процесса из чисто тепловой зоны приводит к возникновению экзотермической реакции непосредственно в зоне воздействия. Следствием такого механизма является более устойчивое инициирование процесса, однако слишком узкая реакционная зона может привести к срыву процесса из-за невозможности его адаптироваться к самопроизвольному течению реакции в следствии больших удельных энергопотерь.

Особый интерес представляют механизмы взаимодействия лазерного излучения с энергонасыщенными композициями, когда воздействие происходит на частоте, близкой к частоте поглощения колебательной связи. В этом случае разрушение данной связи приводит к образованию активных реагентов. Переход к данному механизму обеспечивает резкое повышение чувствительности составов.

Импульсное воздействие (l=1,06 мкм) может проходить по механизму 'волны отдачи'. При быстрой эвакуации вещества из зоны поглощения вследствие фазовых переходов, либо прямого разложения, в зоне возникает ударная волна по параметрам сходная с детонационной волной. Адаптация этой волны к процессу развития химической реакции определяет возникновение в среде детонации или взрывного горения. Однако неадаптивность зоны вполне может привести к срыву процесса и затуханию реакции.