Генерация рентгеновского излучения в ходе экзотермической реакции

Томский научный центр СО РАН

1 – фольга титана, 2 –покрытие B, Si, 3 – луч лазера, 4 – зона реакционных превращений, 5 –пучок индуцированного рентгеновского излучения, 6 – черная бумага (120 мкм), 7 – фотопленка, 8 – пятно засветки.

Авторы: канд. физ-мат. наук Кирдяшкин А.И., канд. техн. наук Саламатов В.Г., доктор техн. наук Панченко А. И., доктор физ-мат. наук Минаев С.С.

 Установлен эффект рентгеновской эмиссии в реакциях Ti+xB → TiBx, Ti+ySi → TiSiy, реализуемых в ламинатных системах: фольга Ti (20 мкм) с магнетронным покрытием В (0,15 мкм), фольга Ti (20 мкм) с магнетронным покрытием Si (0,20 мкм). Реакции стимулировали импульсом лазерного облучения локальной поверхности ламината (1х 3 мм) со стороны покрытия. Характеристики лазерного импульса: ti ≈ 0,6мкс, q ≈ 0,7 Дж, λ ≈2,7÷3,1 мкм. За время облучения происходит нагрев, плавление и реакция компонентов ламината на глубину h~ ≈ 0,03 ÷ 0,1 мкм ( – эффективная температуропроводность) с образование боридов и силицидов титана в приповерхностном слое. С противоположной стороны ламината наблюдался выход пучка рентгеновского излучения, который регистрировался на фотопленке (рис. 1, 2). Учитывая прохождение излучения через слой фольги Ti (20 мкм), энергия рентгеновских квантов не менее 1 кэВ. Отметим, что без реализации химических реакций в ламинатах (случаи отсутствия покрытий B, Si или слишком толстых покрытий ~ 1 мкм ˃˃h) лазерный импульс не вызывает рентгеновскую эмиссию.

Полученные результаты важны для понимания закономерностей и механизма горения металлосодержащих систем в связи с широким применением высокоэнергетических металлизированных топлив в ракетной технике и пиротехнике, так и для создания прогрессивных технологий получения тугоплавких химических соединений и функциональных материалов методом синтеза горением.

Рис. 2. Характерная засветка фотопленки пучком рентгеновского излучения индуцированным реакционными превращениями ламинатов Ti–B (a) и Ti – Si(б).

Публикации:

Кирдяшкин А.И., Саламатов В.Г., Максимов Ю.М., Тарасенко В.Ф., Соснин Э.А., Габбасов Р.М. Рентгеновское излучение в процессах горения конденсированных систем с твердофазными продуктами реакции // Доклады Академии наук. 2014. Т. 454. № 1. С. 60.