[发明专利]含能材料宏观参数快速检测光谱系统

说明书

本发明涉及一种含能材料宏观参数快速检测光谱系统，属于含能材料检测领域。该系统将激光脉冲作用于含能材料，诱导爆轰，通过微区光谱和动态光谱图像获取宏观爆轰参数，利用激光诱导爆轰微区光谱技术实现爆炸参数快速智能测量，并可同步获取组分和爆炸参数等的定量关系，为含能材料性能改进提供依据。该装置包括LIPS光源、LIPS光谱收集系统、激光外差干涉测速模块、气体检测模块、动态图像采集模块、电动三维台。本发明通过智能算法建立激光光谱与炸药参数间的关系，实现爆炸参数快速检测和效能分析。该测试系统体积小、集成度以及工业化程度高、可获取信息种类多，对于含能材料的研究及产物分析具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种含能材料宏观参数快速检测光谱系统，属于含能材料检测领域。

背景技术

目前，新型高性能含能材料不断涌现，不同含能材料都需要通过检测其爆炸性能来合理评估其价值，目前含能材料构效关系的研究手段很少，科学仪器缺失，考虑安全生产和此类材料的研究需求，含能材料的测量分析需要一种快速实时的微量样品消耗的新方法新装置，满足爆炸物参数的快速检测以及构效关系研究的广泛需求。利用激光与微量爆炸物相互作用，获得其基本参数和信息是一种很好的技术选择：因此，对含能材料及爆炸物的评测和研究手段提出了更高的要求，急需更快捷，安全可靠，简单易行的检测技术支撑各种含能材料的快速检测、性能评估，机理研究，来填补行业空白。

本发明中所测宏观指标包括爆速、激光感度和样品中元素种类及含量。目前参数测量应用中止燃烧实验装置，该装置由点火器、半密闭爆发器、泄压片及其他附件组成，实验时将一定量的被测试发射火药和点火药包装入端口带有铜质片泄压片的半密闭爆发器中。其中半密闭爆发器，是研究火药在定容条件下燃烧时压力变化规律的一种测试系统。现有技术测量宏观性能参数的方法，需要大量样品，人为实爆来完成。成本极高，可控性差，危险性强；因此，急需一种快速安全智能爆炸物的评测分析系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有高性能含能材料性能评测对爆速、感度等宏观指标的测量需要大量样品人为干预，危险性高、可控性差、检测准确度不高等问题，提供一种含能材料宏观参数快速检测光谱系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

含能材料宏观参数快速检测光谱系统，包括：LIPS光源、密闭气室、LIPS光谱收集系统、激光外差干涉测速模块、气体检测模块和动态图像采集模块；整个系统拟集成各个模块，通过智能算法建立激光光谱与炸药参数间的关系，实现宏观性能参数快速检测和效能分析。

连接关系：密闭气室的左侧为第五激光窗口镜片，材质为熔融石英，透过光谱范围为190nm-2400nm，激光器光斑的位置位于熔融石英玻璃的中心，在样品的前方放置一个聚焦透镜，将LIPS光源光束聚集在样品上，产生等离子体；样品放置在电动三维台上，电动三维台与LIPS光源进行同步工作，电动三维台与LIPS光源由延时脉冲发生器的一个通道进行触发；在密闭气室的Z轴方向，通过法兰盘连接LIBS光谱收集系统，该系统包括双透镜收集镜组，光纤，光谱仪，电脑。在密闭气室的正X轴方向为动态图像采集模块，密闭气室的正X轴方向的面上装有第三窗口镜片，用ICCD24采集动态图像；在密闭气室的负X轴方向为激光外差干涉测速模块，632.8nm激光器的入射方向为X轴正方向，在激光器的前方装有第一半透半反镜，将激光束分为垂直的两束，一束为探测光，一束为参考光，在探测光和参考光汇聚的地方加上雪崩二极管，将雪崩二极管的信号接入示波器。气体检测模块外接真空六通法兰检测腔，检测腔由真空六通法兰拼接而成，可根据需求改变其长度，一个检测腔装有电化学气体传感阵列模块，传感器呈环形排列置于法兰盘内，法兰盘可与真空六通法兰相连接；样品室通过不锈钢真空管与分子泵相连，真空管上装有压力表和真空阀，可观察和控制整个装置的真空度，样品室下部有进气口，上部有出气口，可用于排除气体产物；气体传感器外接显示屏，用于实时显示气体浓度。

所述LIPS光谱收集系统实时采集LIPS光源照射在样品上诱导出的等离子体，然后通过双透镜收集镜组耦合到光纤中，再传输到光谱仪当中获取光谱，对样品元素含量进行定量分析；