Устройство для сжатия вещества

 

Изобретение относится к технике высоких давлений, в частности к устройствам, в которых для создания высоких импульсных давлений на образец используется магнитное поле мегагауссного диапазона, и может быть использовано в физике высоких давлений для изучения свойств веществ при сильных сжатиях и для получения веществ с новыми свойствами. Целью изобретения является повышение давления. Устройство для сжатия вещества содержит взрывомагнитный генератор, состоящий из соленоида 1 с изолирующим слоем 2 и обратным выводом 3 и кольца взрывчатого вещества (ВВ) 4 с системой инициирования 5. Проводящая оболочка выполнена двухслойной со слоями 7 и 8 и с образцом вещества 8 внутри нее, причем слой 7 выполнен из материала с большей плотностью и меньшей проводимостью, чем материал внешнего слоя. При работе устройства внешний слой экранирует объем вещества 9 от магнитного поля и создает давление его на образец, а внутренний слой обеспечивает прирост давления. 1 ил.

Изобретение относится к технике высоких давлений, а более конкретно к устройствам, в которых для создания высоких импульсных давлений на образец используется магнитное поле мегагауссного диапазона, и может быть использовано в физике высоких давлений для излучения свойств веществ при сильных сжатиях и для получения веществ с новыми свойствами. Целью изобретения является повышение давления. На чертеже изображен общий вид устройства для сжатия вещества давлением импульсного магнитного поля мегагауссного диапазона в разрезе. Устройство для сжатия вещества содержит источник магнитного поля, представляющий собой взрывомагнитный генератор сверхсильных магнитных полей, состоящий из проволочного многозаходного многослойного соленоида 1 с изолирующим слоем 2 и обратным выводом 3 и кольца взрывчатого вещества (ВВ) 4 с системой инициирования 5 сходящейся цилиндрической волны детонации. Проводящая оболочка выполнена из слоев 6, 7 с образцом вещества 8 внутри. Слои 6, 7 выполнены из материалов с разной плотностью: наружный слой из материала проводимостью (3-6)˙10⁵ Ом^-1 см^-1, а внутренний толщиной 0,3-0,6 общей толщины оболочки - из материала большей плотности по отношению к материалу наружного слоя, т.е. 16-22 г/см³. Соленоид с помощью кабельной линии 9 подсоединен к мощной конденсаторной батарее 10. При разряде конденсаторной батареи 10 на соленоид 1 в нем создается начальное магнитное поле, а в заряде ВВ 4 с помощью системы инициирования 5 возбуждается сходящаяся цилиндрическая волна детонации так, чтобы она вышла на поверхность соленоида к моменту максимума начального магнитного поля. Под действием давления продуктов детонации ВВ плотно упакованные проволочки соленоида замыкаются, и соленоид превращается в сплошной проводящий цилиндр-лайнер, который, схлопываясь к центру, усиливает начальное магнитное поле. Быстрорастущее магнитное поле не проникает в полость слоев 6, 7 с образцом 8, в результате чего оболочки сжимаются под действием давления магнитного поля. Скорость стенки оболочек в процессе сжатия возрастает до тех пор, пока противодавление в веществе образца не начнет тормозить оболочку и тогда благодаря накопленному стенкой оболочки количеству движения в веществе образца в дополнение к магнитному давлению образуется прирост давления, величина которого в основном определяется плотностью вещества тяжелого слоя 7 проводящей оболочки. Предлагаемое устройство для сжатия вещества давлением сверхсильного магнитного поля состоит из проволочного многозаходного многослойного соленоида с внутренним и внешним диаметром 139 мм и 152 мм соответственно, кольца ВВ толщиной 180 мм и внешним диаметром 300 мм и проводящей оболочки в виде двухслойной цилиндрической трубки с внутренним и внешним диаметром 13 мм и 17 мм соответственно. Внутренняя оболочка толщиной 1 мм выполнена из вольфрамового сплава типа ВНМ(ВНД) плотностью ≈ 17 г/см³ и проводимостью ≈ 10⁵ Ом^-1 см^-1, внешняя оболочка толщиной 1 мм выполнена из меди проводимостью ≈ 6 ˙10⁵ Ом^-1 см^-1. Для некоторого увеличения максимального магнитного поля (с ≈6 МГс до ≈8 МГс) и в основном для исключения влияния неустойчивостей формы лайнера на симметрию оболочки с образцом между проволочным соленоидом и проводящей оболочкой установлен второй каскад генератора МК^-1, цилиндр из плотно упакованных медных проволочек, уложенных параллельно оси цилиндра. Экспериментально сравнивают давления, определяемые по сжатию алюминия, в однослойной оболочке в виде медной трубки с внутренним и внешним диаметрами 13 мм и 17 мм соответственно и в двухслойной оболочке в виде трубки с теми же размерами, внутренний слой которой выполнен из вольфрамового сплава типа ВНМ (ВНД) плотностью ≈ 17 г/см³ и имеет толщину 1 мм, а внешний толщиной 1 мм выполнен из меди. Максимальные значения давления составляют в однослойной оболочке ≈360 ГПа в двухслойной ≈470 ГПа или на 30% больше. Найдено, что при изменении толщины вольфрамового слоя в таком устройстве сжатия от 0,6 мм до 1,2 мм прирост давления составляет соответственно ≈10% и 20% максимального давления, достигаемого в устройстве сжатия с однослойной медной оболочкой тех же размеров. Кроме того, при введении тяжелого слоя увеличивается контраст изображения границы между трубкой и образцом в рентгеновских лучах, что увеличивает точность рентгенографических методик измерения сжатия образца.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ВЕЩЕСТВА, содержащее источник магнитного поля и проводящую оболочку с образцом вещества внутри нее, отличающееся тем, что, с целью увеличения давления, оболочка выполнена двухслойной с внутренним слоем толщиной 0,3 - 0,6 общей толщины, причем внутренний слой выполнен из материала с большей плотностью и меньшей проводимостью, чем материал внешнего слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1