粗面端を持つ光ファイバーを用いたレーザー起爆法に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875192
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 永山 邦仁 九州大学, 工学研究院, 教授 (20040446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中原 基直 福岡大学, 情報工学部, 助教授 (00148909)
• Keywords: 粗面 / 蒸着 / 起爆 / パルスレーザー / レーザーアブレーション

Research Abstract

昨年度に粗面の効果を確認したので、引き続き、微量のPETN爆薬を用いた起爆実験をおこなった。レーザー光の吸収をさらに高めるために、レーザー集光面は粗面化した後さらにアルミニウムの蒸着をおこなった。爆薬は10ミリグラム程度の量を用いた。200ミリジュール、4ナノ秒の赤外レーザーの集光により起爆を確認した。起爆過程は、イメージコンバーターカメラによる自発光の履歴および爆薬の容器となっているアクリル板中の爆轟誘起の応力波面のレーザーシャドウグラフ写真撮影により明らかにした。起爆条件は、レーザーエネルギーおよび集光径を変化させて調べた。レーザーエネルギーあるいはイラディエンスの値だけでは整理できないことがわかった。以上の実験は、0.5ミリ厚、径6ミリの薄い円板状に爆薬をつめて試験したので、爆轟波面は起爆点から円状に伝播する。
試しに、1ミリ角で12ミリ長さの細い領域に爆薬をつめ、1端から起爆したところ次第に定常爆轟に達する様子が撮影された。この微量の爆薬でも定常爆轟が生じることは驚くべきことである。これらの試験から明らかになったこととして、レーザー集光時から反応をあらわす自発光が生じるまで、200-500ナノ秒の時間遅れが存在することである。ただし、設定された実験条件に対してのばらつきは大きくないと推定された。
シャドウグラフの撮影より、起爆はレーザー集光側で生じるのではなく、かならずそれと反対側のアクリル容器壁から生じていることがあきらかになった。アブレーションによる高温金属蒸気が爆薬を圧縮圧搾して対面壁へ押し付ける過程で反応が生じるものと考えられる。

Research Products

• [Publications] K.Nagayama, K.Inou, M.Nakahara: "Initiation of PETN high explosive by pulse laser-induced high-temperature plasma"Proceedings of 4^<th> International Symposium on Impact Engineering. 2. 515-519 (2001)