火工药剂宽带THz光谱的检测与分析

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随着当前人们对公共安全的关心程度日益加强，火工药剂的检测与分析变得越来越重要了。火工药剂是爆炸物的核心组成成分，研究火工药剂对于研究爆炸物有着重要意义。虽然火工药剂的饱和蒸气压一般非常低，具有挥发性低的特性，很难通过他们在空气中的含量进行探测；但是火工药剂在爆炸物体表面及其周围物质中的残留则可以持续存在相当长的时间，从而可以通过检测火工药剂或其相关化合物的残余来探测爆炸物的存在。由于太赫兹具有高透视性、低能性和指纹谱等特性，并且许多火工药剂分子的转动和振动能级都位于太赫兹波段，因此可以用太赫兹时域光谱技术获得火工药剂的时域谱、频谱和吸收光谱等信息，从而建立数据库。通过Gaussian软件对火工药剂进行分子理论模拟分析，可以观察出火工药剂分子在各个频段的振动情况，进而可以分析火工药剂的吸收峰形成的原因以及吸收峰所处的频率。
　　本文主要是用太赫兹时域光谱技术对五种不同的火工药剂进行检测，利用Gaussian09软件对五种不同的火工药剂进行分子结构理论模拟分析，然后通过Gaussian View观察火工药剂分子在各个频段的振动情况。主要的研究工作如下：
　　（1）本论文详细具体地介绍了太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统的结构组成以及其工作原理。我们实验室有自主搭建的透射式THz-TDS系统，测出的THz光谱图频率可以达到3THz，它的信噪比非常高且得到的实验结果非常的理想。与此同时，全面地介绍了THz-ABCD系统的结构组成以及其工作原理，这套系统所测得的光谱图的频率可以达到1OTHz，但是6T Hz以上的图谱信燥比低且误差比较大，所以一般选取6T Hz以内的光谱进行实验研究。
　　（2）本论文利用THz-ABCD系统对湿度为15％水蒸气进行检测，得到它的宽带THz吸收光谱图，把它的特征吸收峰摘录出来去除火工药剂的可疑吸收峰。用THz-ABCD系统对五种不同的火工药剂HMX（1，3，5，7-tetranitroperhydro-1，3，5，7-tetrazocine）、RDX（1，3，5-trinitroperhydro-1，3，5-triazine）、PETN（pentaery-thritotetranitrate）、LLM-105（2，6-diamino-3，5-diamino-3，5-dinitrop-yrazine-1-oxidated）、TATB（1，3，5-triam ino-2，4，6-trinitrobenzene）进行检测，得到它们的时域光谱跟频域光谱，通过计算得到它们的频率范围为0.5～6.0THZ的宽带THz吸收光谱。
　　（3）用Gaussian09软件分别对HMX、RDX、PETN、LLM-105、TATB这五种火工药剂的分子进行结构模拟优化以及吸收频率的计算，选用的方法是密度泛函理论（DFT），选用的基组是6-31G和6-311G。通过Gaussian View得到理论模拟的吸收光谱图，同时可以观察到在吸收峰位置处的分子振动跟转动情况，然后与实验结果进行对比，以此来进行指认吸收峰的归属以及形成的原因。

著录项

作者
段俊杰;
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作者单位

西安理工大学;

展开▼
授予单位西安理工大学;
学科物理学
授予学位硕士
导师姓名施卫;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类爆炸物、火工品;
关键词
火工药剂; 太赫兹时域光谱; 分子结构; 吸收频率; 吸收光谱图;

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