当强脉冲X光、电子束或者激光等高能流密度粒子束辐射材料时,由于瞬时的大量能量沉积而在材料表面形成高温高压。如果粒子束的辐照能强度足够高,可使靶材受照部分表层产生溶化甚至汽化,出现物质喷射现象,同时给靶结构施加一反冲的喷射冲量。该冲量的产生会在靶材内部形成一热激波并向里传播,在内自由面反射时可使靶层裂。倘若喷射冲量足够大,还会引起结构的动屈曲,导致结构的失效和破坏。因此,研究脉冲辐射下材料的喷射冲量的耦合特性是抗辐射冲击中的关键问题之一。研究正是试图对一种多孔疏松结构材料的电子束辐射冲量耦合特性进行实验研究,以便为其今后的应用打下基础。
采用微型红外通光式传感器和直接测量特定时间间隔的探头原理来测量电子束喷射冲量。探头原理如图1所示。在平板靶的中心安装一传信杆,在传信杆的另一端加工有6个等间距的圆环。在传信杆的2侧安装有两套微型红外发光二极管和光电三极管,发光管和光电管在各加有一定的偏置电压时便分别发射红外光和将接收的红外光转换为电信号。当靶-传信杆组件向后运动时,传信杆上的圆环依次通过光束区,而形成一系列与圆环相对应的通光-断光交替出现的现象,从而使光电管输出一系列的电脉冲信号。圆环的间距为L,则由脉冲系列可判读出特定的时间间隔Δti,从而求得喷射冲量I。如果靶面受辐射的电子束能注量F已知,则靶材的电子束喷射冲量耦合系数β=I/F,β表征单位能通量产生喷射冲量的大小,β越小,表明材料的抗辐射冲击性能越好。
综合实验结果,在实验能注量范围内对多孔疏松结构材料的实测值进行统计处理,得出如下结论:当电子束的平均能量为0.551MeV,能注量为257±34J/cm2时,多孔疏松结构材料的冲量耦合系数为1.73±0.26Pa·s/(J·cm2)。