物理学家使用激光来研究爆炸

时间：2021-08-10 09:52:03 来源：

爆炸是一种复杂的事件，涉及快速改变温度，压力和化学浓度。在应用物理杂志中的一篇文章中，从AIP发布，一种特殊类型的红外激光器，称为扫过的波长外腔量子级联激光（扫掠 - eCQCL），用于研究爆炸。这种多功能仪器具有广泛的波长调谐范围，允许在爆炸性的火球中测量多种化学物质，甚至大分子。

衡量和监测爆炸过程中戏剧性变化的能力可以帮助科学家了解甚至控制它们。使用粗糙的温度或压力探针放置在爆炸火球内的测量可以提供物理数据，但不能测量可能在爆炸过程中产生的化学变化。取样爆炸的最终产品是可能的，但只有一旦爆炸结束，就提供了信息。

在这项工作中，通过监测它们与光相互作用的方式来检测火球中的分子，尤其是在红外区域。这些测量速度快，可以远离安全距离。由于火球是湍流并且充满强烈吸收物质，因此需要激光。

爆炸是一种复杂的事件，涉及快速改变温度，压力和化学浓度。一种特殊类型的红外激光器，称为扫过波长外腔量子级联激光器，可用于研究爆炸。这种多功能仪器具有宽波长调谐范围，允许在爆炸性的火球中测量多种化学物质。衡量和监测爆炸过程中戏剧性变化的能力可以帮助科学家了解甚至控制它们。该图像显示了扫掠波长外腔量子级联激光器如何在爆炸性爆炸内部吸收的分子吸收的红外光变化。

使用在实验室内置的新仪器，调查人员以更快的速度，更高的分辨率和比以前可能使用红外激光的时间段测量爆炸事件。

“Shepe-ECQCL方法通过将高分辨率可调激光光谱的最佳特征与FTIR等宽带方法相结合，”共同作者Mark Phillips解释来实现新的测量。

这项研究看了四种类型的高能量爆炸物，都放置在特定设计的腔室中，以包含火球。来自扫描-COQCL的激光束通过该腔室引导，同时快速改变激光的波长。通过火球传输的激光在每次爆炸过程中记录以测量红外光被火球中分子吸收的方式的变化。

该爆炸产生物质，例如二氧化碳，一氧化碳，水蒸气和氧化氮。这些都可以通过每个吸收红外光的特征方式来检测。结果的详细分析为调查人员提供了有关在整个爆炸事件中的温度和这些物质的温度和浓度的信息。它们还能够测量由爆炸产生的微小固体颗粒（烟灰）的红外光的吸收和排放。

Shept-ECQCL测量提供了一种研究可以具有其他用途的爆炸性爆炸的新方法。在未来的研究中，调查人员希望将测量值扩展到更多波长，更快的扫描速率和更高的分辨率。

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参考：“使用宽带红外外腔量子级联激光吸收光谱法”表征高爆炸爆炸，Mark C. Phillips，Bruce E.Bernachi，Sivanandan S. Harilal，Brian E. Brumfield，Joel M. Schwallier和Nick G. Glumac，9月3,2019，应用物理杂志。DOI：10.1063/1.5107508

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