冲击物理温度是**弹药性能测试、 极端环境材料状态的重要参量, 温度的精准获取在**建设和工业制造领域有重要意义。 冲击过程由于持续时间短、 较难接触式测量以及温度范围广等特性, 常规测温方法较难满足要求。 利用多光谱辐射测温法, 获取材料辐射强度值, 以普朗克辐射定律为基础建立温度反演模型, 从而获取目标的冲击物理温度值。 实际中, 由于不同目标发射率存在一定随机性, 在模型反演温度时误差较大。 冲击压缩下材料的结构可能发生相变, 发射率随之变化, 因此直接将发射率模型假定用于冲击物理温度求解, 很难准确的获取温度值。 基于约束优化理论, 将多光谱测温实验中温度求解问题转为约束优化问题。 针对每个通道获取到的温度值应该相同, 将物体发射率限制在特定范围, 利用约束优化算法计算获取目标温度和发射率, 克服了未知发射率对于冲击物理温度求解的障碍。 同时, 将平衡优化器算法（EO）与序列二次规划法（SQP）相结合应用于温度模型的求解中, 避免了单一算法求解稳定性差和速度慢的缺点, 提高了温度反演的效率和准确性。 对四种常见的发射率模型在3 000 K时的发射率数据进行了仿真验证, 结果表明温度反演误差均小于1%, 反演时间小于3 s。 最后利用本算法对冲击压缩下金属铜的温度进行了反演, 并与最小二乘法和内点罚函数法进行了对比, 结果表明所提出的方法得到金属铜的冲击物理温度值更接近理论计算结果。 因此, 该方法为其他未知发射率模型目标的冲击物理温度值获取, 提供了一种有效的反演方法。

材料的冲击辐射温度是高温-高压作用下状态方程研究的重要物理参量,对**研制、科学研究和工业制造意义重大。针对冲击辐射温度具有瞬时非接触、测量环境噪声复杂、温度反演发射率不可测等特点,设计了一种新的温度反演方法,以提高温度获取精度。根据约束优化理论,将乘子罚函数法与粒子群算法相结合,实现两种模型的串联,并改进粒子群-乘子罚函数算法。结果表明该混合模型求解方法充分结合了两种单一算法的优势,提高了冲击辐射测试数据的温度反演精度与运算效率,为研究材料冲击辐射的真实温度提供了保障。

冲击压缩过程中蓝宝石的发光辐射现象与其在高压下的透明性、结构相变密切相关。采用密实金属与蓝宝石窗口直接接触的靶结构,在二级轻气炮加载平台上研究了蓝宝石在高于兆巴压力(100 GPa)区域的发光辐射特性。利用多通道辐射高温计得到了含有金属界面辐射的典型的发光辐射信号,通过辐射输运模型得到了蓝宝石自身的辐射强度。结果表明:在兆巴以上压缩区域,蓝宝石的辐射温度随压力变化出现明显的拐折,在87 GPa压力附近蓝宝石发生冲击压缩结构相变。

冲击压缩过程中透明晶体的发光现象与材料的微观损伤及其结构变化密切相关,利用轻气炮加载结合多通道辐射高温计以及ICCD瞬态光谱测量系统,在400~800 nm的可见光波段获得了蓝宝石晶体的发光光谱;研究表明蓝宝石的冲击发光呈典型的热辐射特征,其热辐射温度与该压力下蓝宝石的熔化温度之间存在明显的关联性。最后,结合辐射温度和光谱分布形态研究了蓝宝石剪切带发光的机理。

本文报道了一种用于气炮动态加载实验中的在线光散射测试技术.该实验技术具有技术简单、激发光源工作电压低、光源响应时间短、光源输出功率稳定的优点.利用该实验技术研究了水在多次冲击压缩过程中的相变行为,发现当水被冲击压缩到约2 GPa以上时,其透明性开始下降.经分析认为水的透明性下降是由水的液-固相变引起的.

拉曼光谱技术已经成为静高压实验中诊断物质微观结构的重要手段之一。本文主要综述拉曼光谱技术在动态加载实验中的发展及应用现状。拉曼光谱技术和气炮加载技术相结合, 由于采集信号时间短、杂散光强等, 其技术难度比较大。迄今, 仅有少数几个气炮加载实验室具备冲击拉曼光谱诊断能力。本文首先介绍了气炮加载拉曼光谱技术的发展历程, 然后通过对现有文献的分析, 总结出当前该技术的瓶颈。最后陈述了拉曼光谱在研究动态加载过程中透明介质微观结构变化方面的优势。

报道了二级轻气炮加载条件下高分辨瞬态激光拉曼测试技术, 并应用于苯的冲击拉曼光谱研究。 实验观测到苯的C—C伸缩振动峰（992 cm-1）和C—H伸缩振动峰（3 061 cm-1）在较低的压力区间（8 GPa以内）其频移随压力呈线性变化。 并利用拉曼光谱技术澄清了在13 GPa左右液态苯的结构变化问题; 在压力为9.7 GPa时, 液态苯已经发生结构变化, 并不是文献报道的13 GPa, 但变化后的产物成分还不清楚。 该测量系统为研究透明及半透明物质在动态加载实验中物质微观结构的变化提供一种有效手段。

利用二级轻气炮驱动铜飞片以2.21 km·s-1的速度撞击铝合金低温靶, 产生速度为18.76 km·s-1的一维冲击波作用于等比例冷凝的一氧化碳和氮均匀混合液体样品。 同时, 借助增强光电耦合传感器及瞬态摄谱技术捕获到冲击压力为33.5 GPa下样品完全离解成等离子体时的线状光谱。 分析这些数据可知, 文章所述的六通道光谱系统能可靠地测量和记录介质的冲击压缩-发光过程； 其中主要产物的发射谱线表明, 一氧化碳和氮均质体已经发生了化学反应和相变。 此外, 与中心波长较高的谱线强度相比, 488 nm通道的光谱强度明显较高的事实, 也证明高密度碳氢液体在冲击压力作用下确实存在从“光学薄”到“光学厚”的转变。

对蓝宝石Al2O3晶体在高压下的热传导系数这一在的理论和实验仍处于探索中的问题,本文从较严格的固体理论出发,考虑到晶格声子的最小平均自由程、Debye温度、Gruneisen参数以及冲击温度在冲击压缩状态下的变化,进而对在高压实验中最常用的窗口材料蓝宝石Al2O3晶体的导热系数进行了理论分析,计算结果较好解释了实验结果.

利用单粒子点电荷模型研究了RCo₅中一系列稀土离子,包括轻离子Pr3+,Nd3+和重离子Tb3+,Dy3+,Er3+的磁晶各向异性.计算分析表明过渡族元素对晶场的贡献和晶场高阶项不可忽略,虑及过渡族元素和晶场高阶项对晶场的贡献后,得到的各稀土离子的磁晶各向异性常数及其随温度变化都与实验一致的结果,此结果还特别解释了以前不能解释的轻稀土离子Pr3+的易锥向取向.