[发明专利]炸药晶体溶解度与介稳区宽度测定系统及方法

说明书

本发明为一种炸药晶体溶解度与介稳区宽度测定系统及方法。包括激光发生接收装置与微流控芯片装置；激光发生接收装置包括激光器、反射镜、分光镜、光阑和能量计；微流控芯片装置包括芯片支架和微流控芯片；利用芯片支架将微流控芯片置于光阑与能量计的中间，调整芯片支架高度使激光束打在微流控芯片的圆形结晶腔室中心位置，通过脉冲激光的增强和衰减判断炸药晶体的溶解度和介稳区宽度。本申请的测试系统结构简单，适用于实验室级别的分析检测，且利用该测试系统测定炸药晶体溶解度与介稳区宽度所消耗的炸药原料极少，可降低药剂的损耗；在此基础上，测定方法在保持高精度优点的同时，还具有测量时间短，温度反馈灵敏及时等优点。

技术领域

本发明属于含能材料领域，具体涉及一种炸药晶体溶解度与介稳区宽度测定系统及方法。

背景技术

炸药的晶体结构形态是影响其能量释放、安定性、相容性、力学与环境适应性的重要因素。获得综合性能优异炸药晶体的关键步骤之一，是对其结晶过程进行监测，使结晶过程清晰可控，为结晶过程的控制提供理论支撑。结晶过程从热力学角度出发可以看做是从一个固液平衡态到另一个固液平衡态的过程，这个过程中存在着能量的产生和消耗，这种能量的转化作为结晶的推动力。因此，研究炸药结晶热力学是控制与理解炸药结晶过程的重要一步。

目前，国内外对结晶热力学的研究主要集中在对晶体溶解度、介稳区宽度等热力学参数的测定上。其中，使用的测定方法主要分为间接法与直接法。间接法即采用折射率、电导率、浊度等物理量来判定过饱和溶液中出现首批晶核导致物性改变的方法，但其有着测量精度不高、晶核出现时刻难以判定等缺点；直接法即采用目测、激光等手段来直接判定过饱和溶液产生首批晶核的方法，虽然其有着方法简单、精度较高等优点，但其仍是在宏观尺度下进行的测量。而对于临界晶核这种尺寸处于纳米级的物质来说，一种尺度更接近于其自身尺寸的测定方法明显更为适用。

近年来，随着人们对芯片实验室(LOC)、微全分析系统(μTAS)、微机电系统(MEMS)等技术的关注和投入，研究者们发现，当微流控和光学两个独立的部分结合在一起时，两部分之间可产生协同作用，其功能远远大于单独一种技术或者简单两种技术的加和，可实现更多的功能和应用，继而提出了光流控这一概念。光流控的应用可分为两方面，一方面是利用光来控制流体的特性和运动，主要是利用光学或者基于微机电系统光学器件来控制流体的特性，例如：光镊、光控微阀等；另一方面则是利用微流控来控制光，例如：微流体透镜、流体光纤等。光流控方法的出现为炸药结晶热力学参数的测定提供了新的思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光流控技术的炸药晶体溶解度与介稳区宽度测定方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种炸药晶体溶解度与介稳区宽度测定系统，包括激光发生接收装置与微流控芯片装置；

激光发生接收装置包括激光器、反射镜、分光镜、光阑和能量计；

微流控芯片装置包括芯片支架和微流控芯片；

利用芯片支架将微流控芯片置于光阑与能量计的中间，调整芯片支架高度使激光束打在微流控芯片的圆形结晶腔室中心位置，通过脉冲激光的增强和衰减判断炸药晶体的溶解度和介稳区宽度。

进一步的，激光器型号为Nd:YAG脉冲激光器，波长为1064nm，脉宽为65ns，最大脉冲能量800mJ。

进一步的，所述微流控芯片为单进口、单出口的单通路PMMA芯片，其进口通道与出口通道均与圆形腔室相切并连接，且进口通道与出口通道处在同一直线上，其中，进口通道的末端与圆形腔室的下半部相切，出口通道的起始端与圆形腔室的上半部相切。

进一步的，芯片进口通道与出口通道的宽度与深度均为0.48～0.52mm，圆形腔室的直径与深度分别为9.98～10.02mm与0.48～0.52mm，圆形腔室中埋有微型温度传感器，用于芯片中溶液温度的实时测量。

一种采用上述的系统测定溶解度的方法，包括如下步骤：