The authors gratefully acknowledge continued funding and support for the project from the Atomic Weapons Establishment, AWE Plc. (UK) and Imperial College London.

1. Fabricación de destino y la Asamblea <ol><li> Cilindro de destino de la máquina a las dimensiones deseadas de valores sólidos. </li><li> Preparar la superficie del cilindro mediante la eliminación de las marcas de mecanizado. Una superficie difusa uniforme es preferible para PDV reflexión. Los buenos resultados se han obtenido con un lijado húmedo luz con&gt; 1.200 granos. </li><li> Caracterizar los componentes de destino, es decir, medir lo siguiente: Longitud del cilindro, diámetro y espesor de pared (en varios lugares) Longitud del proyectil, diámetro Longitud Ogive, diámetro Misa de todo lo anterior </li><li> Montar el anillo de montaje del cilindro y el brazo PDV. </li><li> Monte las sondas PDV en los montes y cinemáticos en el brazo PDV. </li><li> Inserte la ojiva en el cilindro de destino para que la parte posterior de la ojiva es al ras con la parte trasera del cilindro (esto debe hacerse en un taller plana). Los tres tornillos M3 están diseñados para mantener la ojiva en el lugar mientras que permite que el cilindro &#39;cáscara away &#39;durante la expansión. </li><li> Colocar el cilindro de destino en el hardware de montaje de manera que la entrada del cilindro es al ras con la cara delantera del anillo de montaje. Asegure el cilindro en su lugar con 6 tornillos prisioneros M4. </li><li> Instalar aparato de calefacción / refrigeración y termopares de bonos a lo largo de la longitud de la pared exterior del cilindro. </li><li> Limpie el / APC (conector de virola, el contacto físico en ángulo) FC conectores en el extremo de las fibras de la sonda PDV con paño de limpieza de fibra y comprobar con un alcance de fibra. Esto es importante para reducir la retrorreflexión. </li><li> El uso de un visible (660 nm) láser de clase 3R o menos alinear las sondas de modo que son normales al cilindro (es decir, la luz reflejada vuelve a caer en la sonda). </li><li> Montar un circuito reflectividad básica utilizando una bomba de circulación. Conecte el láser nm Clase 1 1550 a la entrada 1, la sonda PDV a la entrada 2 y un medidor de potencia de entrada 3. Alinear las sondas PDV a su vez, para que el poder de regresar se maximiza. </li></ol><ol><li> Usando el tapón del cañón y el micrómetro de profundidad alinear el anillo de destino para el extremo del cilindro de inclinación para reducir al mínimo el impacto. </li><li> Instale el sistema de mitigación de fragmentos y la protección de la puerta. </li><li> Coloque el tapón de la alineación de destino en el barril. </li><li> Instale el ensamblaje de destino y alinear al enchufe. </li><li> Instalar el par gatillo maquillaje en el extremo del cañón y conectar con el hardware y el diagnóstico de temporización. Mida la distancia desde el contacto con el gatillo para impacto del proyectil en la ojiva. </li><li> Instale los espejos de inflexión para la fotografía de alta velocidad. </li><li> Alinear los espejos para dar una vista ortogonal del cilindro a través de los puertos de destino de tanques y bloquear en su lugar. </li><li> Alinear la alta cámaras de velocidad y lámparas de flash fuera del tanque de destino. Mirando por el cañón, coloque la cámara de alta velocidad y una lámpara de flash a 3:00 con respecto al cilindro. Coloque la cámara IVV a las 9 horas yotra lámpara de flash a las 12 horas. En esta configuración, la cámara de alta velocidad será adelantado iluminado para el seguimiento de la grieta y el IVV proporcionará imágenes silueteadas para la detección de bordes. </li><li> Conecte la calefacción / refrigeración de equipos para atacar y pasantes de alimentación vacío. </li><li> PRECAUCIÓN: Con las gafas adecuadas y otras precauciones encender los láseres de clase IV, osciloscopios y sistemas de PDV. </li><li> Compruebe los niveles de potencia que se envían a las sondas PDV. Con el sistema de PDV, típicamente utilizar alrededor de 5 mW a cada sonda con 1 mW por canal para la referencia. </li><li> Compruebe la alineación de las sondas PDV con un medidor de potencia. Una vez satisfecho con el uso de la tarjeta IR alineación para medir donde las sondas PDV están buscando en la superficie del cilindro. </li><li> Encienda el láser de referencia y comprobar la calidad de las señales de batido dadas por cada sonda. Ajustar la longitud de onda del láser (s) para establecer la frecuencia de batido cero velocidad deseada (configurar esta alrededor de 5 GHz). </li><li> Una vez satisfecho con el objetivo de alignment, la ubicación del disparador, la cámara y la alineación del espejo, la alineación de la sonda PDV y la ubicación y el marco de mitigación del cierre del depósito de destino. </li><li> Retire el tapón de la alineación; instalar el proyectil. </li><li> Cámaras de instalación e iluminación (velocidad de cuadro, la exposición, los tiempos) y realizar la prueba de imagen. Velocidades de cuadro típicas son alrededor de 250.000 fotogramas / seg para ambas cámaras, con una exposición de alrededor de 0,5 microsegundos. La primera imagen está normalmente programada para coincidir con el momento del impacto. </li></ol> Preparación 3. Firing <ol><li> Instale los diafragmas de nalgas que son aplicables a la presión de cocción necesario. </li><li> Cierre la recámara y comenzar la evacuación de los tanques de destino. Trate de mantener un nivel de vacío en la región de 50 mTorr. </li><li> Realice la configuración definitiva de todos los diagnósticos (retrasos osciloscopio, disparadores, ajustes de la cámara, etc.). Osciloscopios Set para PDV en 50 microsegundos por división, 25 PSEC por punto y un predisparo de 20% para dar una ventana de 500 microsegundos. Dispare la oscilloscopes y cámaras de tiempo tal que cero coincide con el momento del impacto. </li><li> Prueba de disparo final; verificación horarios son exactas. </li><li> Encienda el láser; cámaras de brazo. </li><li> Cerrar habitación; enclavamientos asegurar láser y de alta presión están en la posición correcta. </li><li> Comience calefacción / refrigeración según sea necesario utilizando el software LabVIEW. </li><li> Cargue la pistola a la presión de disparo requerida. </li><li> Cuando a la presión, hacer una verificación final que todos los sistemas de diagnóstico están armados. </li><li> Aislar el aparato de calefacción o refrigeración. </li><li> Countdown &quot;3, 2, 1 FUEGO.&quot; </li><li> Ventile los tanques de objetivo y de captura. </li><li> Guarde todos los datos del osciloscopio y de la cámara. </li></ol> Foto 4. Publicar <ol><li> Apague los láseres y esperar a que el arma para igualar plenamente a la atmósfera. </li><li> Abra el depósito de destino, recoger todos los fragmentos de metal y resolver el Ti-6Al-4V. </li></ol> Análisis 5. Datos <ol><li> Realizar análisis STFT en el os PDVdatos cilloscope para reducir la velocidad de la historia según el análisis de Ao y Dolan 12. </li><li> Proceso de datos de imágenes de alta velocidad con software tal como se menciona en la tabla de equipos. La filmación de las cámaras de alta velocidad va a proporcionar el tiempo y la tensión en la falla y permitir el análisis de la formación de grietas y el crecimiento. Las imágenes silueteado de la IVV proporcionan una clara ventaja para examinar el perfil de deformación completa del cilindro. </li><li> Medir y pesar fragmentos recuperados. Seleccione fragmentos con características interesantes, tales como fracturas detenidos y prepararlos para la microscopía. <ol><li> Sección, montaje y pulir los fragmentos; luego analizar en el microscopio electrónico. Electron retrodispersión de difracción se proporciona información sobre la textura y microestructura junto imágenes de electrones secundarios para investigar las superficies de fractura e identificar el modo de fallo. </li></ol></li></ol>

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	<li>Jones, D. R., Chapman, D. J., Eakins, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gas+gun+based+technique+for+studying+the+role+of+temperature+in+dynamic+fracture+and+fragmentation.">A gas gun based technique for studying the role of temperature in dynamic fracture and fragmentation.</a> J. Appl. Phys. 114, 173508 (2013).</li><li>Liao, S. C., Duffy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adiabatic+shear+bands+in+a+Ti-6Al-4V+titanium+alloy.">Adiabatic shear bands in a Ti-6Al-4V titanium alloy.</a> J. Mech. Phys. Solids. 46 (11), 2201-2231 (1998).</li><li>Mott, N. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragmentation+of+shell+cases.">Fragmentation of shell cases.</a> Proc. R. Soc. Lond. A. 189 (1018), 300-308 (1947).</li><li>Hoggatt, C. R., Recht, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fracture+behavior+of+tubular+bombs.">Fracture behavior of tubular bombs.</a> J. Appl. Phys. 39 (3), 1856-1862 (1968).</li><li>Banks, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fragmentation+behavior+of+thin-walled+metal+cylinders.">The fragmentation behavior of thin-walled metal cylinders.</a> J. Appl. Phys. 40 (1), 437-438 (1969).</li><li>Warnes, R. H., Duffey, T. A., Karpp, R. R., Carden, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+technique+for+determining+dynamic+metal+properties+using+the+expanding+ring.">Improved technique for determining dynamic metal properties using the expanding ring.</a> Los Alamos Scientific Laboratory Report. , (1980).</li><li>Niordson, F. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+unit+for+testing+materials+at+high+strain+rates.">A unit for testing materials at high strain rates.</a> Exp. Mech. 5 (1), 29-32 (1965).</li><li>Grady, D. E., Benson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragmentation+of+metal+rings+by+electromagnetic+loading.">Fragmentation of metal rings by electromagnetic loading.</a> Exp. Mech. 23 (4), 393-400 (1983).</li><li>Winter, R. E., Prestidge, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+the+measurement+of+the+high+strain+rate+ductility+of+metals.">A technique for the measurement of the high strain rate ductility of metals.</a> J. Mat. Sci. 13 (8), 1835-1837 (1978).</li><li>Vogler, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragmentation+of+materials+in+expanding+tube+experiments.">Fragmentation of materials in expanding tube experiments.</a> Int. J. Imp. Eng. 29, 735-746 (2003).</li><li>Strand, O. T., Goosman, D. R., Martinez, C., Whitworth, T. L., Kuhlow, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compact+system+for+high-speed+velocimetry+using+heterodyne+techniques.">Compact system for high-speed velocimetry using heterodyne techniques.</a> Rev. Sci. Inst. 77, 083108 (2006).</li><li>Ao, T., Dolan, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SIRHEN:+A+data+reduction+program+for+photonic+Doppler+velocimetry+measurements.">SIRHEN: A data reduction program for photonic Doppler velocimetry measurements.</a> Sandia National Laboratories Report. , (2010).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Este método permite la investigación de los materiales a altas tasas de carga de tracción en un amplio intervalo de temperaturas, desde criogénico a ~ 1000 K, único a este diseño. Sin embargo, esto se suma ciertos desafíos a la configuración experimental y ejecución. En primer lugar, para optimizar el control de temperatura del inserto de ojiva necesita ser mecanizado a partir de un material adecuado. 4340 acero se utiliza aquí, aunque cualquier acero de alta dureza a alta temperatura debería ser suficiente. ...

El fracaso dinámico de un material es un aspecto importante de su comportamiento mecánico general, y tiene relevancia para numerosas industrias, incluyendo la automoción, aeroespacial, y militar para nombrar unos pocos. Mientras que el fracaso a bajas tasas de deformación se estudia típicamente a través de pruebas de tensión convencionales, en los que una muestra larga y delgada se carga en la tensión de los extremos, a altas velocidades de deformación una geometría / configuración de este tipo requiere una muestra a ser muy pequeña con el fin de mantener una equilibrio pseudo-mecánica durante toda la prueba. En el aspecto de una sola grieta, el material circundante se relajó, deteniendo eficazmente el desarrollo de sitios de fallo adyacentes. Esto limita el número de fracturas que se pueden observar de forma simultánea en un mismo experimento, y evita que la información importante con respecto a las estadísticas de fracaso que se determinen. La prueba de cilindro en expansión es una técnica bien establecida para la caracterización de la manera en que materials fallar y fragmento bajo alta carga de velocidad. En la prueba, un cilindro hecho del material de interés se carga de manera uniforme a lo largo de su circunferencia interior, el lanzamiento de una onda de tensión a través de la pared y haciendo que el cilindro se expanda. Pronto esta onda radial disipa y una tensión uniforme aro de tracción alrededor de la circunferencia domina. A medida que la tasa de estrés y la tensión es la misma alrededor del cilindro el comportamiento de fractura y fragmentación se rige únicamente por las propiedades del material. La prueba alivia el problema antes mencionado como los típicamente grandes circunferencias muestra promueven la iniciación de varios sitios de falla bajo tensión uniforme 1. El objetivo principal en el desarrollo de esta técnica experimental era permitir el estudio del papel de la temperatura en el comportamiento de fractura y la fragmentación de un cilindro de expansión. El control de la temperatura de la muestra permitirá que para la investigación de cómo la resistencia a la tracción dinámica, el mecanismo de fractura, y Fragmentación comportamiento del material se ve afectada. Por ejemplo, en metales, un aumento de temperatura puede causar un cambio de la frágil a la fractura dúctil, con capacidad de trabajo más de plástico antes de fallar en última instancia. Algunos materiales, tales como Ti-6Al-4V también pueden exhibir localización de cizallamiento adiabática 2. Si bien la muestra se deforma, la obra plástica genera calor. Si la tasa de ablandamiento como resultado de este aumento de la temperatura es mayor que la tasa de endurecimiento por trabajo de la deformación, una inestabilidad puede formar donde una gran cantidad de deformación plástica se produce en un (banda de cizallamiento adiabática) banda muy localizada. Esta respuesta se promueve en Ti-6Al-4V debido a su pobre conductividad térmica, y potencialmente puede limitar su eficacia para aplicaciones tales como armadura ligera. Este nuevo enfoque de pruebas debe satisfacer dos criterios principales. En primer lugar, el método debe producir una velocidad de deformación radial del orden de 10 4 seg -1, típicamente visto en balística yeventos de impacto, para permitir la comparación con estudios anteriores que emplean esquemas más tradicionales de carga. En segundo lugar, el mecanismo de accionamiento tiene que ser afectado por la temperatura de la muestra para garantizar la coherencia entre los experimentos. Mecanismos de expansión del cilindro iniciales utilizaron cargas explosivas, ya sea simplemente llenar el cilindro de muestra 3-5 directa o mediante un controlador intermedio. En este último caso se utiliza un tampón 6, donde se coloca la muestra sobre un cilindro de acero que a su vez contiene una carga explosiva. La limitación obvia es que a medida que el cilindro de muestra contiene el material de accionamiento (en la forma del explosivo) calentar el cilindro también se calentará la carga. Si bien esto puede no causar directamente la iniciación de la carga de muchos tipos de explosivos contienen un material aglutinante polimérico que se derrita a cabo desde el cilindro de muestra. Del mismo modo, algunos explosivos se vuelven muy sensibles cuando se enfría. Esto significa que las unidades de explosivos no son adecuados para el estudio de la temperatura. Una alternativamétodo utiliza la fuerza de Lorentz para la expansión - la muestra se coloca sobre una bobina de conductor 7, 8 A Corriente de alta se inyecta en esta bobina conductor (cable de cobre calibre normalmente pesado), induciendo una corriente opuesta en la muestra.. Estas corrientes opuestas han asociado los campos magnéticos que actúan uno contra el otro, la presión magnética de conducir la muestra hacia fuera desde la cara interior. Una vez más, el calentamiento del material afectará negativamente a la bobina de accionamiento de cobre dentro de la muestra. Pistolas de gas se han utilizado para la expansión del cilindro desde finales de 1970 9. En estos experimentos, el material utilizado para la inserción en el cilindro es un polímero, la unidad viene como un resultado de tanto el proyectil e insertar deformación en el impacto. Este inserto es típicamente un caucho o de plástico 10, la resistencia y la ductilidad de los cuales se verá gravemente afectada por la temperatura. Calefacción hará que la pieza de inserción demasiado suave, y la refrigeración será hacer que se comporte de una manera frágil por lo que falla prematuramente. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; A diferencia de las técnicas de expansión del cilindro anteriores, el método descrito aquí es el primero en proporcionar una unidad de carga repetible en un amplio rango de temperaturas (100-1.000 K). Nuestra técnica es única en el hecho de que el material utilizado para la conducción de la expansión (en nuestro caso el proyectil) es separada desde el cilindro hasta el punto de impacto. En consecuencia, no se ve afectada por la temperatura inicial del cilindro de la muestra y proporciona una carga repetible. La geometría experimental consiste en un acero ojiva montado en el interior del cilindro de destino, con la punta situado a mitad de camino a lo largo de la longitud del cilindro. Una sola pistola de gas luz de la etapa se utiliza para lanzar un proyectil de policarbonato con una cara cóncava en el cilindro a velocidades de hasta 1.000 m / seg -1. El eje del objetivo es de cilindro está cuidadosamente alineado con el eje del cilindro de gas-gun para facilitar una carga repetible y uniforme. El impacto y la posterior flujo del poproyectil lycarbonate alrededor de la ojiva de acero pseudo-rígida, impulsa el cilindro en la expansión de la pared interior. La geometría de la inserción de ojiva y la cara cóncava del proyectil fueron cuidadosamente optimizadas utilizando simulaciones por ordenador hidro-código para generar la expansión deseada del cilindro. El uso de acero de aleación 4340 para la ojiva permite la experimentación con el cilindro a temperatura como su fuerza es mucho mayor que el proyectil de policarbonato sobre el rango de temperatura de interés, asegurando el mecanismo de accionamiento se mantiene constante. Ojivas recuperadas a partir de experimentos con calefacción y enfriamiento sólo se presentan deformación mínima como consecuencia del impacto. El calentamiento y enfriamiento del cilindro de la muestra se lleva a cabo por la instalación de hardware de control de temperatura en un rebaje mecanizado en la parte trasera del inserto de ojiva. Para enfriar la muestra a temperaturas criogénicas (~ 100 K), el rebaje en la ojiva está sellado con un tapón de aluminio y nitrógeno líquido es fguido través de la cavidad. A medida que el cilindro de destino tiene una gran superficie de contacto con la ojiva de la muestra se enfría por conducción. Para calentar el cilindro objetivo a temperaturas cercanas a 1000 K, un calentador de cerámica y nicromo resistivo se coloca en el rebaje ojiva. Una alta fuente de alimentación de corriente proporciona hasta 1 kW, el calentamiento de la ojiva y el cilindro. El cilindro y ojiva son térmicamente aisladas de la meta de montaje en el único gas-gun etapa mediante el uso de espaciadores cerámicos MACOR. El tanque también se mantiene bajo vacío moderado (&lt;0,5 Torr) durante el experimento que ayuda a la manipulación térmica. Con el fin de diagnosticar el proceso de fragmentación de la botella, el diseño experimental incluye múltiples canales de frecuencia de conversión de PDV, para medir la velocidad de expansión en los puntos a lo largo del cilindro. PDV es una técnica relativamente nueva interferometría con base 11, la fibra óptica, que permite la medición de velocidades de superficie durante los eventos altamente dinámicos. Durante una medición PDV, Doppler cambió la luz reflejada de una superficie móvil de interés utilizando una sonda de fibra óptica se combina con la luz un-desplazado, creando una frecuencia de batido que es directamente proporcional a la velocidad de la superficie en movimiento. En esencia, un sistema de PDV es un interferómetro de Michelson rápido utilizando los avances en la tecnología de las comunicaciones en el infrarrojo cercano (1.550 nm) para grabar frecuencias de batido en la gama de los Ghz. El sistema de montaje para los 100 mm de longitud focal PDV sondas utilizadas en el estudio actual se asegura de que están aislados de la temperatura del cilindro y proporciona una fácil alineación. Una ventaja adicional del uso de las sondas 100 mm de distancia focal es que proporcionan acceso óptico suficiente para permitir fotografía de alta velocidad para medir el perfil de expansión de todo el cilindro. La disposición y ubicación de los cuatro sondas, AD, a lo largo del cilindro se muestran en la Figura 1 Dos cámaras de alta velocidad se emplean aquí.; una cámara de video de alta velocidad Phantom V16.10 operando a 250.000 fps y una cámara 12/24 encuadre IVV UHSi, la captura de 24 imágenes. La cámara IVV está a contraluz de tal manera que el cilindro se ilumina en silueta permitiendo el borde expansión radial del cilindro para realizar un seguimiento con precisión. La cámara Phantom es frontal iluminado imágenes del proceso de iniciación fracaso y la fragmentación. La fotografía de alta velocidad puede ser correlacionada con la velocimetría de dar tensión y velocidad de deformación a lo largo de toda la muestra. La formación de imágenes de alta velocidad también permite una medida exacta de la cepa fracaso y los patrones de fractura a lo largo de la superficie. La técnica experimental presentado en la sección siguiente protocolo proporciona un medio de controlar la temperatura de la muestra en un experimento cilindro en expansión, a través del cual diferentes mecanismos de fractura pueden ser activados o suprimidos. Esta técnica conducirá a una comprensión más amplia del papel de la temperatura en escenarios de carga dinámica.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1154">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:268px;">Item</td>
			<td style="width:235px;">Company / Manufacturer</td>
			<td style="width:344px;">Part Number</td>
			<td style="width:307px;">Comments / Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">1550 nm CW Laser</td>
			<td style="width:235px;">NKT Photonics</td>
			<td style="width:344px;">Koheras Adjustik</td>
			<td style="width:307px;">x 2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">1550 nm Power Amplifier</td>
			<td style="width:235px;">NKT Photonics</td>
			<td style="width:344px;">Koheras Boostik HPA</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="42" rowspan="2" style="height:42px;width:268px;">Delay Generators</td>
			<td style="width:235px;">Quantum Composers</td>
			<td style="width:344px;">9500+ Digital Delay Pulse Generator</td>
			<td style="width:307px;">8 output version</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Stanford Research Systems</td>
			<td style="width:344px;">DG535 Digital Delay Generator</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">16 Channel Digitiser</td>
			<td style="width:235px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:344px;">U1056B Chassis + 4 X U1063A Digitiser</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="42" rowspan="2" style="height:42px;width:268px;">High Bandwidth Oscilloscopes</td>
			<td style="width:235px;">Teledyne LeCroy</td>
			<td style="width:344px;">WaveMaster 816Zi-A</td>
			<td style="width:307px;">Expansion Velocity, Gen 3 PDV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Tektronix</td>
			<td style="width:344px;">DPO71604C</td>
			<td style="width:307px;">Projectile Velocity, Gen 1 PDV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="84" rowspan="4" style="height:84px;width:268px;">High Speed Imaging Systems</td>
			<td style="width:235px;">Vision Research</td>
			<td style="width:344px;">Phantom v16.10</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Invisible Vision</td>
			<td style="width:344px;">IVV UHSi-24</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Zeiss Optics</td>
			<td style="width:344px;">Planar T* 1,4/85</td>
			<td style="width:307px;">85mm Prime Lens</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:235px;">Nikon</td>
			<td style="width:344px;">AF-S Nikkor 70-200mm f/2.8 ED VR II</td>
			<td style="width:307px;">70-200mm Telephoto Lens</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Flash Lamp</td>
			<td style="width:235px;">Bowens</td>
			<td style="width:344px;">Gemini Pro 1500W</td>
			<td style="width:307px;">x 2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">PDV Probe</td>
			<td style="width:235px;">Laser 2000</td>
			<td style="width:344px;">LPF-04-1550-9/125-S-21.5-100-4.5AS-60-3A-3-3</td>
			<td style="width:307px;">x 4 (Custom order)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:268px;">PDV System</td>
			<td style="width:235px;">Built in-house by the Institute of Shock Physics</td>
			<td style="width:344px;">Custom Build</td>
			<td style="width:307px;">3rd Generation (Upshifted) 8 Channel Portable PDV System</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Control Software</td>
			<td style="width:235px;">National Instruments</td>
			<td style="width:344px;">LabVIEW 2013</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Control Hardware for heating</td>
			<td style="width:235px;">National Instruments</td>
			<td style="width:344px;">NI-DAQ 6009 USB</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Heating Power Supply</td>
			<td style="width:235px;">BK Precision</td>
			<td style="width:344px;">BK1900</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Thermocouple Logger</td>
			<td style="width:235px;">Pico Technology</td>
			<td style="width:344px;">TC-08</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:268px;">100 mm Single Stage Light Gas Gun</td>
			<td style="width:235px;">Physics Applications, Inc. (PAI)</td>
			<td style="width:344px;">Custom Build</td>
			<td style="width:307px;">Capable of at least 1000 meters per second with ~ 2 kg projectile</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Image analysis software</td>
			<td style="width:235px;">National Institutes of Health</td>
			<td style="width:344px;">ImageJ</td>
			<td style="width:307px;">Open source, free</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Image analysis software</td>
			<td style="width:235px;">Mathworks</td>
			<td style="width:344px;">MATLAB r2014a</td>
			<td style="width:307px;">With image processing toolboxes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Material sectioning saw</td>
			<td style="width:235px;">Struers</td>
			<td style="width:344px;">Accutom-50</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Electron Microscope</td>
			<td style="width:235px;">Zeiss</td>
			<td style="width:344px;">Auriga</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Electron Backscatter Diffraction</td>
			<td style="width:235px;">Bruker</td>
			<td style="width:344px;">e-Flash 1000</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">EBSD software</td>
			<td style="width:235px;">Bruker</td>
			<td style="width:344px;">eSprit</td>
			<td style="width:307px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a method for studying the temperature dependence of dynamic fracture and fragmentation

La fractura dinámica de un cuerpo es un fenómeno de la última etapa estudiado típicamente bajo condiciones simplificadas, en el que una muestra se deforma bajo tensión uniforme y velocidad de deformación. Esto puede ser producido por la carga de manera uniforme la superficie interna de un cilindro. Debido a la simetría axial, ya que el cilindro se expande la pared se coloca en una tensión circunferencial de tracción que es uniforme alrededor de la circunferencia. Si bien hay varias técnicas para generar esta expansión, tales como explosivos, accionamiento electromagnético, y las técnicas de pistola de gas existentes que todos ellos están limitados en el hecho de que el cilindro de la muestra debe estar a temperatura ambiente. Se presenta un nuevo método utilizando una pistola de gas que facilita experimentos en los cilindros de 150 K a 800 K con una carga consistente y repetible. Estos experimentos altamente diagnosticados se utilizan para examinar el efecto de la temperatura sobre los mecanismos de fractura responsables de fracaso, y su influencia resultante en las estadísticas de fragmentación. La geometría experimental emplea unaojiva de acero situado en el interior del cilindro de destino, con la punta situado a mitad de camino. Un arma solo gas luz de la etapa se utiliza para lanzar un proyectil de policarbonato en el cilindro a 1000 m / seg -1. Los impactos de proyectiles y fluye alrededor de la ojiva rígido, conduciendo el cilindro de muestra desde el interior. El uso de un inserto de ojiva no deformar nos permite instalar hardware de control de temperatura en el interior de la parte trasera del cilindro. El nitrógeno líquido (LN 2) se utiliza para la refrigeración y una alta carga de corriente resistiva para la calefacción. Múltiples canales de upshifted velocimetría Doppler de fotones (PDV) un seguimiento de la velocidad de expansión a lo largo del cilindro que permite una comparación directa con las simulaciones por ordenador, mientras que las imágenes de alta velocidad se utiliza para medir la deformación a la rotura. Los fragmentos recuperados de cilindro también están sujetos a microscopía óptica y electrónica para determinar el mecanismo de fallo.

La calidad de los datos será en primer lugar dependerá de la temporización experimental. Si los retrasos del gatillo a impacto son correctas entonces las lámparas de flash estarán produciendo suficiente luz cuando el cilindro de destino comienza a deformarse, lo que permite que las cámaras de alta velocidad para obtener imágenes claras. En este caso, las imágenes de la cámara de encuadre tendrá un borde silueteado claro que se puede utilizar para realizar un seguimiento de la deformación de todo el cilindro. ...

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A Method for Studying the Temperature Dependence of Dynamic Fracture and Fragmentation

Fracture and fragmentation are late stage phenomena in dynamic loading scenarios and are typically studied using explosives. We present a technique for driving expansion using a gas gun which uniquely enables control of both loading rate and sample temperature.

Un método para estudiar la dependencia de la temperatura de la dinámica de la fractura y fragmentación

The dynamic fracture of a body is a late-stage phenomenon typically studied under simplified conditions, in which a sample is deformed under uniform ...

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8.5K vistas.  Imperial College London. Fracture and fragmentation are late stage phenomena in dynamic loading scenarios and are typically studied using explosives. We present a technique for driving expansion using a gas gun which uniquely enables control of both loading rate and sample temperature.

Video: A Method for Studying the Temperature Dependence of Dynamic Fracture and Fragmentation

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input bias voltage. However, the tradeoff for the improved switching performance is a relatively long settling time to reach each gap height in response to various applied voltages. Transient applied bias waveforms are employed to facilitate reduced switching times for electrostatic fringing-field MEMS actuators with high mechanical quality factors. Removing the underlying substrate of the fringing-field actuator creates the low mechanical damping environment necessary to effectively test the concept. The removal of the underlying substrate also a has substantial improvement on the reliability performance of the device in regards to failure due to stiction. Although DC-dynamic biasing is useful in improving settling time, the required slew rates for typical MEMS devices may place aggressive requirements on the charge pumps for fully-integrated on-chip designs. Additionally, there may be challenges integrating the substrate removal step into the back-end-of-line commercial CMOS processing steps. Experimental validation of fabricated actuators demonstrates an improvement of 50x in switching time when compared to conventional step biasing results. Compared to theoretical calculations, the experimental results are in good agreement.

The robust device design of fringing-field electrostatic MEMS actuators results in inherently low squeeze-film damping conditions and long settling times when performing switching operations using conventional step biasing. Real-time switching time improvement with DC-dynamic waveforms reduces the settling time of fringing-field MEMS actuators when transitioning between up-to-down and down-to-up states.

Real-Time DC-dinámico Método de polarización de conmutación Tiempo Mejoras en Severamente Subamortiguado Fleco campo electrostático MEMS actuadores

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Investigación

Ingeniería

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the degradation of device performance. In order to evaluate such degradations using computer simulations, full matrix material properties at elevated temperatures are needed as inputs. It is extremely difficult to measure such data for ferroelectric materials due to their strong anisotropic nature and property variation among samples of different geometries. Because the degree of depolarization is boundary condition dependent, data obtained by the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) impedance resonance technique, which requires several samples with drastically different geometries, usually lack self-consistency. The resonant ultrasound spectroscopy (RUS) technique allows the full set material constants to be measured using only one sample, which can eliminate errors caused by sample to sample variation. A detailed RUS procedure is demonstrated here using a lead zirconate titanate (PZT-4) piezoceramic sample. In the example, the complete set of material constants was measured from room temperature to 120 &#176;C. Measured free dielectric constants <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/53461/image001.jpg" /> and&#160;<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/53461/image002.jpg" /> were compared with calculated ones based on the measured full set data, and piezoelectric constants d15 and d33 were also calculated using different formulas. Excellent agreement was found in the entire range of temperatures, which confirmed the self-consistency of the data set obtained by the RUS.

This protocol describes the procedure of measuring the temperature dependence of the full set material constants of piezoelectric materials using resonant ultrasound spectroscopy (RUS).

Caracterización del conjunto completo constantes del material y su dependencia de la temperatura de los materiales piezoeléctricos El uso de ultrasonido Espectroscopía de Resonancia

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

Avanzados métodos experimentales para baja temperatura magnetotransporte Medición de Nuevos Materiales

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due to fundamental constraints imposed by the hyperpolarized state, exotic imaging and reconstruction techniques are commonly used. A practical system for characterization of dynamic, multi-spectral imaging methods is critically needed. Such a system must reproducibly recapitulate the relevant chemical dynamics of normal and pathological tissues. The most widely utilized substrate to date is hyperpolarized [1-13C]-pyruvate for assessment of cancer metabolism. We describe an enzyme-based phantom system that mediates the conversion of pyruvate to lactate. The reaction is initiated by injection of the hyperpolarized agent into multiple chambers within the phantom, each of which contains varying concentrations of reagents that control the reaction rate. Multiple compartments are necessary to ensure that imaging sequences faithfully capture the spatial and metabolic heterogeneity of tissue. This system will aid the development and validation of advanced imaging strategies by providing chemical dynamics that are not available from conventional phantoms, as well as control and reproducibility that is not possible in vivo.

A multi-compartment dynamic phantom is used to simulate some biology of interest for metabolic studies using hyperpolarized magnet resonance agents.

El uso de un de varios compartimentos dinámico sola enzima fantasma de Estudios de hiperpolarizados Agentes de Resonancia Magnética

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line intensity ratios. By using a Johann spectrometer viewing the plasma, it is possible to construct profiles of plasma parameters such as density, temperature, and velocity with good spatial and time resolution. However, benchmarking atomic code modeling of X-ray spectra obtained from well-diagnosed laboratory plasmas is important to justify use of such spectra to determine plasma parameters when other independent diagnostics are not available. This manuscript presents the operation of the High Resolution X-ray Crystal Imaging Spectrometer with Spatial Resolution (HIREXSR), a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma. In addition, this manuscript covers a laser blow-off system that can introduce such ions to the plasma with precise timing to allow for perturbative studies of transport in the plasma.

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas. This manuscript presents the operation of a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma.

La aplicación de rayos X de imagen Crystal Espectroscopía para su uso como un plasma de alta temperatura de diagnóstico

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

El estudio de procesos dinámicos de nano-objetos de tamaño en el líquido de utilizar el escaneado Microscopía Electrónica de Transmisión

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

Alta Fabrication Temperatura de-estabilizada con itria-óxido de circonio andamios nanoestructurados (YSZ) por<em&gt; In Situ</em&gt; carbono Templating xerogeles

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with wafer-scale uniformity and angstrom level control of thickness, the method of atomic-layer deposition was chosen. This ALD process enables high-quality, low-temperature (&#8804;150 &#176;C) growth of ultrathin films (100-1000 &#197;) of VO2. For this demonstration, the VO2 films were grown on sapphire substrates. This low temperature growth technique produces mostly amorphous VO2 films. A subsequent anneal in an ultra-high vacuum chamber with a pressure of 7x10-4 Pa of ultra-high purity (99.999%) oxygen produced oriented, polycrystalline VO2 films. The crystallinity, phase, and strain of the VO2 were determined by Raman spectroscopy and X-ray diffraction, while the stoichiometry and impurity levels were determined by X-ray photoelectron spectroscopy, and finally the morphology was determined by atomic force microscopy. These data demonstrate the high-quality of the films grown by this technique. A model was created to fit to the data for VO2 in its metallic and insulating phases in the near infrared spectral region. The permittivity and refractive index of the ALD VO2 agreed well with the other fabrication methods in its insulating phase, but showed a difference in its metallic state. Finally, the analysis of the films&#39; optical properties enabled the creation of a wavelength- and temperature-dependent model of the complex optical refractive index for developing VO2 as a tunable refractive index material.

Thin films (100-1000 &#197;) of vanadium dioxide (VO2) were created by atomic-layer deposition (ALD) on sapphire substrates. Following this, the optical properties were characterized through the metal-insulator transition of VO2. From the measured optical properties, a model was created to describe the tunable refractive index of VO2.

Deposición de capa atómica de dióxido de vanadio y un modelo óptico dependiente de la temperatura

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

Near-Infrared Temperature Measurement Technique for Water Surrounding an Induction-heated Small Magnetic Sphere

A technique to measure the temperature of water and non-turbid aqueous media surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented. This technique utilizes wavelengths of 1150 and 1412 nm, at which the absorption coefficient of water is dependent on temperature. Water or a non-turbid aqueous gel containing a 2.0-mm- or 0.5-mm-diameter magnetic sphere is irradiated with 1150 nm or 1412 nm incident light, as selected using a narrow bandpass filter; additionally, two-dimensional absorbance images, which are the transverse projections of the absorption coefficient, are acquired via a near-infrared camera. When the three-dimensional distributions of temperature can be assumed to be spherically symmetric, they are estimated by applying inverse Abel transforms to the absorbance profiles. The temperatures were observed to consistently change according to time and the induction heating power.

A technique utilizing wavelengths of 1150 and 1412 nm to measure the temperature of water surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented.

Técnica de medición de temperatura infrarroja para el agua que rodea una esfera magnética pequeño calentado por inducción

A technique to measure the temperature of water and non-turbid aqueous media surrounding an induction-heated small magnetic sphere is presented. This ...

A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate plasma to high speed; they have considerable potential for future space applications with the significant advantages of high specific impulse and thrust density. In this paper, we present a series of protocols for designing and manufacturing a 100 kW class of AF-MPD thruster with water-cooling structures, a 130 V maximum discharge voltage, a 800 A maximum discharge current, and a 0.25 T maximum strength of magnetic field. A hollow tantalum tungsten cathode acts as the only propellant inlet to inhibit the radial discharge, and it is positioned axially at the rear of the anode in order to relieve anode starvation. A cylindrical divergent copper anode is employed to decrease anode power deposition, where the length has been reduced to decrease the wall-plasma connecting area. Experiments utilized a vacuum system that can achieve a working vacuum of 0.01 Pa for a total propellant mass flow rate lower than 40 mg/s and a target thrust stand. The thruster tests were carried out to measure the effects of the working parameters such as propellant flow rates, the discharge current, and the strength of applied magnetic field on the performance and to allow appropriate analysis. The thruster could be operated continuously for significant periods of time with little erosion on the hollow cathode surface. The maximum power of the thruster is 100 kW, and the performance of this water-cooled configuration is comparable with that of thrusters reported in the literature.

The goal of this protocol is to introduce the design of a 100 kW class applied-field magnetoplasmadynamic thruster and relevant experimental methods.

Un 100 KW clase campo aplicado Magnetoplasmadynamic hélice de proa

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate ...