Una explosión es un evento complejo que involucra temperaturas, presiones y concentraciones químicas que cambian rápidamente. En un documento en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing, un tipo especial de láser infrarrojo, conocido como láser de cascada cuántica de cavidad externa de barrido de longitud de onda barrido-ECQCL, se utiliza para estudiar explosiones. Este instrumento versátil tiene un amplio rango de sintonización de longitud de onda que permite la mediciónde múltiples sustancias químicas, incluso moléculas grandes, en una bola de fuego explosiva.
La capacidad de medir y monitorear los cambios dramáticos durante las explosiones podría ayudar a los científicos a comprenderlos e incluso controlarlos. Las mediciones utilizando sondas de temperatura o presión resistentes colocadas dentro de una bola de fuego en explosión pueden proporcionar datos físicos pero no pueden medir los cambios químicos que pueden generarse durante la explosiónEs posible tomar muestras de los productos finales de una detonación, pero solo proporciona información una vez que termina la explosión.
En este trabajo, las moléculas en la bola de fuego se detectan al monitorear la forma en que interactúan con la luz, especialmente en la región infrarroja. Estas mediciones son rápidas y se pueden tomar a una distancia segura. Dado que las bolas de fuego son turbulentas y están llenas de sustancias que absorben fuertemente, se necesitan láseres.
Usando un nuevo instrumento construido en su laboratorio, los investigadores midieron eventos explosivos a velocidades más rápidas, a resoluciones más altas y por períodos de tiempo más largos de lo que era posible anteriormente usando luz láser infrarroja.
"El enfoque barrido-ECQCL permite nuevas mediciones al combinar las mejores características de la espectroscopía láser sintonizable de alta resolución con métodos de banda ancha como FTIR", explicó el coautor Mark Phillips.
El estudio examinó cuatro tipos de explosivos de alta energía, todos colocados en una cámara especialmente diseñada para contener la bola de fuego. Un rayo láser del ECQCL barrido se dirigió a través de esta cámara mientras variaba rápidamente la longitud de onda de la luz láser. La luz lásertransmitido a través de la bola de fuego se registró a lo largo de cada explosión para medir los cambios en la forma en que las moléculas de la bola de fuego absorben la luz infrarroja.
La explosión produce sustancias como dióxido de carbono, monóxido de carbono, vapor de agua y óxido nitroso. Todo esto puede detectarse por la forma característica en que cada uno absorbe la luz infrarroja. El análisis detallado de los resultados proporcionó a los investigadores información sobre la temperatura y las concentraciones de estas sustanciasdurante todo el evento explosivo. También pudieron medir la absorción y emisión de luz infrarroja de pequeñas partículas sólidas hollín creadas por la explosión.
Las mediciones barridas de ECQCL proporcionan una nueva forma de estudiar las detonaciones explosivas que podrían tener otros usos. En futuros estudios, los investigadores esperan extender las mediciones a más longitudes de onda, velocidades de exploración más rápidas y resoluciones más altas.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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