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

1. Fabrication cible et de l&#39;Assemblée <ol><li> cible de la machine cylindre aux dimensions désirées à partir du stock solide. </li><li> Préparer la surface du cylindre en retirant les marques d&#39;usinage. Une surface diffuse uniforme est préférable pour PDV réflexion. De bons résultats ont été obtenus avec un ponçage à l&#39;eau avec la lumière&gt; 1200 grain. </li><li> Caractériser les constituants cibles, à savoir, mesurer la suivante: Longueur du cylindre, le diamètre et l&#39;épaisseur de paroi (à plusieurs endroits) Projectile longueur, diamètre Ogive longueur, diamètre Masse de tout ce qui précède </li><li> Assembler la bague de montage de cylindre et PDV bras. </li><li> Montez les sondes PDV dans les montures cinématiques et sur le bras PDV. </li><li> Insérer l&#39;ogive dans le cylindre de cible de sorte que l&#39;arrière de l&#39;ogive est aligné avec l&#39;arrière du cylindre (ce qui devrait être fait sur un atelier plat). Les trois vis M3 sont conçus pour tenir l&#39;ogive en place tout en permettant le cylindre à «peau away &#39;lors de l&#39;expansion. </li><li> Placer le cylindre de cible dans le support de montage de sorte que l&#39;entrée du cylindre affleure la face avant de la bague de montage. Fixer la bouteille en place avec 6 M4 vis sans tête. </li><li> Installation de chauffage appareil / de refroidissement et de thermocouples de liaison le long de la longueur de la paroi extérieure du cylindre. </li><li> Nettoyez le / APC (connecteur de virole, de contact physique angle) FC connecteurs à l&#39;extrémité de la sonde fibres PDV avec un chiffon de nettoyage de la fibre et de vérifier avec un champ d&#39;application de la fibre. Il est important de réduire les back-réflexion. </li><li> Utilisation d&#39;un visible (660 nm) laser de classe 3R aligner à peu près les sondes de sorte qu&#39;ils sont normaux au cylindre (ie, la lumière réfléchie retombe sur la sonde). </li><li> Assembler un circuit de réflectivité de base en utilisant un circulateur. Connectez le nm laser de classe 1 1550 à l&#39;entrée 1, la sonde PDV à l&#39;entrée 2 et un mesureur de puissance à l&#39;entrée 3. Alignez les sondes PDV à son tour de sorte que la puissance renvoyée est maximisée. </li></ol><ol><li> Utilisation de la prise canon et le micromètre de profondeur aligner l&#39;anneau cible à l&#39;extrémité du canon pour minimiser l&#39;impact inclinaison. </li><li> Installez le système fragment d&#39;atténuation et de la protection de la porte. </li><li> Placez le bouchon d&#39;alignement de cible dans le canon. </li><li> Installez l&#39;ensemble de cible et d&#39;aligner à la bougie. </li><li> Installez la paire déclenchement de marque sur le bout du canon et se connecter à du matériel de diagnostic et de timing. Mesurer la distance d&#39;un contact avec la gâchette à l&#39;impact du projectile sur l&#39;ogive. </li><li> Installez les miroirs tournants pour la photographie à haute vitesse. </li><li> Alignez les miroirs pour donner une vue orthogonale du cylindre à travers les orifices de réservoir de cibles et verrouiller en place. </li><li> Aligner le haut les radars et les lampes flash extérieur du réservoir cible. Regarder dans le canon, placer la caméra à haute vitesse et une lampe flash à 03 heures par rapport au cylindre. Placez la caméra IVV à 9 heures etune autre lampe flash à 12 heures. Dans cette configuration, la caméra haute vitesse sera à l&#39;avant-éclairé pour le suivi de la fissure et de l&#39;IVV fournira des images silhouettes pour la détection de bord. </li><li> Connectez chauffage / équipement de refroidissement pour cibler et traversées d&#39;alimentation à vide. </li><li> ATTENTION: Avec les lunettes appropriées et d&#39;autres précautions allumer les lasers de classe IV, les oscilloscopes et les systèmes PDV. </li><li> Vérifiez les niveaux de puissance envoyés aux sondes PDV. Avec le système PDV, utilisez généralement autour de 5 mW à chaque sonde avec 1 mW par canal pour la référence. </li><li> Vérifiez l&#39;alignement des sondes PDV avec un wattmètre. Une fois satisfait de l&#39;utilisation de la carte IR d&#39;alignement pour mesurer où les sondes PDV sont à la recherche sur la surface du cylindre. </li><li> Allumez le laser de référence et de vérifier la qualité des signaux de battement donnés par chaque sonde. Ajuster la longueur d&#39;onde du laser (s) pour définir le zéro fréquence de battement de la vitesse souhaitée (définir cette autour de 5 GHz). </li><li> Une fois satisfait de la cible alignment, l&#39;emplacement du déclencheur, l&#39;appareil photo et l&#39;alignement de miroir, l&#39;alignement de la sonde PDV et l&#39;emplacement et le cadre de l&#39;atténuation fermer le réservoir cible. </li><li> Retirez le bouchon de l&#39;alignement; installer le projectile. </li><li> caméras de configuration et de l&#39;éclairage (frame rate, exposition, horaires) et d&#39;effectuer l&#39;imagerie de test. Des taux de trame typiques sont environ 250.000 images / s pour les deux caméras, avec une exposition de l&#39;ordre de 0,5 microsecondes. La première image est normalement prévue pour coïncider avec le moment de l&#39;impact. </li></ol> Préparation 3. de tir <ol><li> Installez les diaphragmes de culasse qui sont applicables à la pression de cuisson nécessaire. </li><li> Fermez la culasse et de commencer l&#39;évacuation des réservoirs cibles. But pour un niveau de vide dans la région de 50 mTorr. </li><li> Procédez à la configuration finale de tous les diagnostics (retards de l&#39;oscilloscope, les déclencheurs, les réglages de l&#39;appareil photo, etc.). Set oscilloscopes pour PDV à 50 microsecondes par division, 25 ps par point et un pré-déclenchement de 20% pour donner une fenêtre de 500 microsecondes. Déclencher l&#39;oscilloscopes et des caméras de telle sorte que le temps zéro coïncide avec le moment de l&#39;impact. </li><li> Test de déclenchement final; Vérifiez les horaires sont exacts. </li><li> Tourner sur les lasers; caméras de bras. </li><li> Fermer la chambre; assurer laser et haute pression de verrouillage sont dans la position correcte. </li><li> Commencez chauffage / refroidissement, au besoin en utilisant le logiciel LabVIEW. </li><li> Chargez le pistolet à la pression de cuisson requis. </li><li> Quand à la pression, faire une dernière vérification que tous les systèmes de diagnostic sont armés. </li><li> Isoler l&#39;appareil de chauffage ou de refroidissement. </li><li> Countdown &quot;3, 2, 1 INCENDIE.&quot; </li><li> Purger les réservoirs de cibles et de capture. </li><li> Sauvegardez toutes les données de l&#39;oscilloscope et de la caméra. </li></ol> Prise de vue 4. Publier <ol><li> Arrêtez lasers et d&#39;attendre le pistolet à égaliser pleinement à l&#39;atmosphère. </li><li> Ouvrez le réservoir cible, collecter tous les fragments de métal et de trier le Ti-6Al-4V. </li></ol> 5. Analyse des données <ol><li> Effectuer une analyse TGCT sur le PDV osdonnées de cilloscope pour réduire l&#39;histoire de vitesse selon l&#39;analyse de Ao et Dolan 12. </li><li> Processus données d&#39;imagerie à grande vitesse avec un logiciel tel que mentionné dans le tableau de l&#39;équipement. La caméra images haute vitesse donnera le temps et déformation à la rupture et permettre l&#39;analyse de formation de fissures et de la croissance. Les images silhouette de l&#39;IVV offrent un avantage clair pour examiner le profil de déformation complète du cylindre. </li><li> Mesurer et peser fragments récupérés. Sélectionnez fragments avec des fonctionnalités intéressantes telles que les fractures arrêtés et les préparer pour la microscopie. <ol><li> Section, montage, et polir les fragments; analyser ensuite dans le microscope électronique. Diffraction d&#39;électrons rétrodiffusés donne des informations sur la texture et la microstructure à côté de formation d&#39;image d&#39;électrons secondaires pour sonder les surfaces de rupture et identifier le mode de rupture. </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.

Cette méthode permet l&#39;étude des matériaux à des taux élevés de charge de traction sur une large plage de températures, de cryogénique à ~ 1000 K, unique à cette conception. Cependant, ce qui ajoute à certains défis à la configuration expérimentale et de l&#39;exécution. Tout d&#39;abord, afin d&#39;optimiser la régulation de la température de l&#39;insert ogive doit être usiné à partir d&#39;un matériau approprié. 4340 acier est utilisé ici, bien que tout acier de haute dureté à haute temp?...

L&#39;échec dynamique d&#39;un matériau est un aspect important de son comportement mécanique de l&#39;ensemble, et a un intérêt pour de nombreuses industries, dont l&#39;automobile, l&#39;aérospatiale et militaire pour en nommer quelques uns. Alors que l&#39;échec à déformation faibles taux est généralement étudié grâce à des tests de tension classiques, dans lequel un long échantillon mince est chargé en tension à partir des extrémités, à des taux de déformation élevées telle une géométrie / configuration nécessite un échantillon d&#39;être très faible afin de maintenir une pseudo-mécanique équilibre tout au long du test. Lors de la comparution d&#39;un seul crack, le matériau environnant sera assouplie, arrêter efficacement le développement de tous les sites d&#39;échec adjacentes. Cela limite le nombre de fractures qui peuvent être observées simultanément dans toute une expérience, et empêche les informations importantes concernant les statistiques de l&#39;échec à déterminer. Le test de cylindre extensible est une technique bien établie pour la caractérisation de la manière dont materials échouer et fragment sous charge à haute vitesse. Dans le test, un cylindre en le matériau d&#39;intérêt est uniformément chargé le long de sa circonférence intérieure, le lancement d&#39;une onde de contrainte à travers la paroi du cylindre et causant de se développer. Bientôt cette vague radiale dissipe et un uniforme traction contrainte périphérique autour de la circonférence domine. Comme le taux de stress et de tension est la même autour du cylindre le comportement de la fracture et de la fragmentation est régi uniquement par les propriétés du matériau. Le test atténue le problème mentionné ci-dessus que les grandes circonférences généralement des échantillons de promouvoir l&#39;initiation de plusieurs sites d&#39;échec sous contrainte uniforme 1. L&#39;objectif principal dans le développement de cette technique expérimentale était de permettre l&#39;étude du rôle de la température dans le comportement à la rupture et la fragmentation d&#39;un cylindre extensible. Le contrôle de la température de l&#39;échantillon permettra d&#39;investigation de la façon dont la résistance à la traction dynamique, le mécanisme de fracture, et Fragmentation de comportement du matériau est affecté. Par exemple dans les métaux, une augmentation de la température peut provoquer un changement de fragile pour la rupture ductile, pouvant accueillir travail plus plastique jusqu&#39;à l&#39;échec final. Des matériaux tels que le Ti-6Al-4V peuvent également présenter cisaillement adiabatique localisation deux. Bien que l&#39;échantillon se déforme, le travail plastique génère de la chaleur. Si le taux de ramollissement à la suite de cette augmentation de température est plus grand que le taux d&#39;écrouissage de la déformation, une instabilité peut se former où une grande quantité de déformation plastique se produit dans une bande très localisée (bande de cisaillement adiabatique). Cette réponse est encouragée dans Ti-6Al-4V en raison de sa faible conductivité thermique, et peut potentiellement limiter son efficacité pour des applications telles que les armures légères. Cette nouvelle approche de test doit répondre à deux critères principaux. Tout d&#39;abord, la méthode doit produire une vitesse de déformation radiale de l&#39;ordre de 10 4 s -1, généralement vu dans balistique etévénements d&#39;impact, afin de permettre la comparaison des études antérieures utilisant plusieurs systèmes de chargement traditionnelles. Deuxièmement, le mécanisme d&#39;entraînement doit être affectée par la température de l&#39;échantillon pour assurer la cohérence entre les expériences. Mécanismes d&#39;extension du cylindre initial utilisé des charges explosives, soit tout simplement remplir le cylindre d&#39;échantillonnage 3-5, directement ou en utilisant un pilote intermédiaire. Dans ce dernier cas on utilise un tampon 6, où l&#39;échantillon est placé sur un cylindre en acier qui contient à son tour une charge explosive. La limitation est évident que, lorsque le cylindre échantillon contient le matériau d&#39;entraînement (sous la forme de l&#39;explosif) le chauffage du cylindre sera également chauffer la charge. Bien que cela ne doit pas provoquer directement initiation de la charge explosive de nombreux types de contenir un matériau de liant polymère qui fera fondre le cylindre à partir de l&#39;échantillon. De même, certains explosifs deviennent très sensible lorsqu&#39;il est refroidi. Cela signifie que les disques d&#39;explosion ne sont pas adaptés pour l&#39;étude de la température. Une alternativeméthode utilise la force de Lorentz pour l&#39;expansion - l&#39;échantillon est placé sur une bobine de conducteur 7, 8 A de courant élevée est injecté dans cette bobine de conducteur (fil de cuivre de calibre généralement lourde), induisant un courant inverse dans l&#39;échantillon.. Ces courants opposés ont associé des champs magnétiques qui agissent contre l&#39;autre, la pression magnétique conduire l&#39;échantillon vers l&#39;extérieur de la face interne. Encore une fois, chauffer le matériau va nuire à la bobine de commande de cuivre à l&#39;intérieur de l&#39;échantillon. pistolets à gaz ont été utilisés pour l&#39;expansion du cylindre depuis la fin des années 1970 9. Dans ces expériences, le matériau utilisé pour l&#39;insert dans le cylindre est un polymère, l&#39;entraînement venant en raison à la fois du projectile et insérer déformation à l&#39;impact. Cet insert est typiquement un caoutchouc ou une matière plastique 10, la résistance et la ductilité de qui sera gravement affectée par la température. Chauffage fera l&#39;insert trop mou, et le refroidissement va faire se comporter d&#39;une manière cassante et qu&#39;elle échoue prématurément. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Contrairement aux techniques d&#39;extension de cylindre précédentes, la méthode décrite ici est la première à fournir un lecteur de chargement reproductible sur une large gamme de températures (100-1000 K). Notre technique est unique dans le fait que le matériau utilisé pour entraîner l&#39;expansion (dans notre cas, le projectile) est séparé du cylindre jusqu&#39;à ce que le point d&#39;impact. Par conséquent, il est affecté par la température initiale du cylindre d&#39;échantillon et fournit une charge répétitive. La géométrie expérimentale est constituée d&#39;une ogive en acier monté à l&#39;intérieur du cylindre cible, avec la pointe située à environ à mi-chemin le long de la longueur du cylindre. Un seul canon à gaz de lumière de la scène est ensuite utilisée pour lancer un projectile de polycarbonate avec une face concave dans le cylindre à des vitesses allant jusqu&#39;à 1000 m / sec -1. L&#39;axe de la cible est soigneusement cylindre est aligné à l&#39;axe du cylindre à gaz-gun faciliter une charge uniforme et reproductible. L&#39;impact et après écoulement de la polycarbonate projectile autour de l&#39;ogive en acier pseudo-rigide, entraîne le cylindre en extension à partir de la paroi interne. La géométrie de l&#39;insert ogive et la face concave du projectile ont été soigneusement optimisé à l&#39;aide d&#39;hydro-codes des simulations sur ordinateur pour générer l&#39;expansion souhaitée du cylindre. Utilisation de l&#39;acier allié 4340 pour l&#39;ogive permet l&#39;expérimentation avec le cylindre à la température en tant que sa force est beaucoup plus élevé que le projectile de polycarbonate sur la gamme de température d&#39;intérêt, en assurant le mécanisme d&#39;entraînement reste constante. Ogives récupérés à partir d&#39;expériences chauffé et refroidi seulement présentent une déformation minimale à la suite de l&#39;impact. Le chauffage et le refroidissement du cylindre porte-échantillon est réalisée par l&#39;installation de matériel de contrôle de la température dans une cavité usinée à l&#39;arrière de l&#39;insert ogive. Pour le refroidissement de l&#39;échantillon à des températures cryogéniques (~ 100 K), l&#39;évidement de l&#39;ogive est scellé par une capsule en aluminium et l&#39;azote liquide est fmugissaient à travers la cavité. Comme le cylindre cible dispose d&#39;une grande surface de contact avec l&#39;ogive de l&#39;échantillon est refroidi par conduction. Pour chauffer le cylindre de cible à des températures approchant 1000 K, un élément chauffant résistif de céramique et de nichrome est placé dans l&#39;évidement ogive. Une alimentation à courant élevé fournit jusqu&#39;à 1 kW, chauffer l&#39;ogive et le cylindre. Le cylindre et l&#39;ogive sont thermiquement isolés à partir de la cible de montage dans le gaz-gun en une seule étape par l&#39;utilisation d&#39;entretoises en céramique MACOR. Le réservoir est également maintenu sous vide modéré (&lt;0,5 Torr) pendant l&#39;expérience qui facilite la manipulation thermique. Afin de diagnostiquer le processus de fragmentation du cylindre, le dispositif expérimental comprend de multiples canaux de fréquence de conversion de PDV, pour mesurer la vitesse de dilatation en des points le long du cylindre. PDV est une technique relativement nouvelle de l&#39;interférométrie à base 11, fibre optique qui permet la mesure des vitesses de surface lors d&#39;événements hautement dynamiques. Lors d&#39;une mesure PDV, décalage Doppler de la lumière réfléchie à partir d&#39;une surface de déplacement d&#39;intérêt en utilisant une sonde à fibre optique est combiné avec de la lumière non-décalé, ce qui crée une fréquence de battement qui est directement proportionnelle à la vitesse de la surface mobile. Essentiellement, un système PDV est un interféromètre de Michelson rapide grâce aux progrès dans le proche infrarouge (1550 nm) la technologie des communications pour enregistrer des fréquences de battement dans la plage des GHz. Le système de montage pour les 100 mm de focale PDV sondes utilisées dans la présente étude assure qu&#39;ils sont isolés à partir de la température du cylindre et permet un alignement facile. Un avantage supplémentaire de l&#39;utilisation de sondes de longueur focale de 100 mm est qu&#39;ils fournissent un accès optique suffisante pour permettre la photographie à haute vitesse pour mesurer le profil de l&#39;expansion de l&#39;ensemble cylindre. La disposition et l&#39;emplacement des quatre sondes, AD, le long du cylindre est montré à la figure 1 Deux caméras haute vitesse sont employés ici. une caméra vidéo haute vitesse Phantom V16.10 fonctionnant à 250 000 fps et une caméra 12/24 cadrage IVV UHSI, capturant 24 images. L&#39;appareil IVV est rétroéclairée de telle sorte que le cylindre est allumé en silhouette permettant le bord expansion radiale du cylindre à être suivis avec précision. La caméra Phantom est avant éclairées imagerie échec du processus d&#39;initiation et de la fragmentation. La photographie à haute vitesse peut alors être corrélée avec la vélocimétrie pour donner la souche et la vitesse de déformation le long de l&#39;échantillon complet. L&#39;imagerie à haute vitesse permet également une mesure précise de la déformation à la rupture et les motifs de la rupture le long de la surface. La technique expérimentale qui figure dans la partie protocole suivant fournit un moyen de contrôler la température de l&#39;échantillon dans une expérience de cylindre d&#39;expansion, à travers laquelle les mécanismes de rupture différentes peuvent être activées ou supprimées. Cette technique va conduire à une compréhension plus complète du rôle de la température dans les scénarios de charge dynamique.

<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 rupture dynamique d&#39;un corps est un phénomène stade avancé généralement étudiés dans des conditions simplifiées, dans lequel un échantillon est déformé par contrainte uniforme et la vitesse de déformation. Ceci peut être réalisé en chargeant uniformément la surface intérieure d&#39;un cylindre. En raison de la symétrie axiale, lorsque le cylindre se dilate la paroi est placée dans une contrainte circonférentielle à la traction qui est uniforme autour de la circonférence. Bien qu&#39;il existe différentes techniques pour générer cette expansion tels que les explosifs, entraînement électromagnétique, et les techniques d&#39;armes à feu de gaz existants, ils sont tous limités dans le fait que le cylindre de l&#39;échantillon doit être à température ambiante. Nous présentons une nouvelle méthode utilisant un pistolet à gaz qui facilite expériences sur des cylindres de 150 K à 800 K avec un chargement reproductible cohérente. Ces expériences très diagnostiqués sont utilisés pour examiner l&#39;effet de la température sur les mécanismes de rupture responsables de l&#39;échec, et leur influence sur les statistiques résultant de la fragmentation. La géométrie expérimental utilise unogive en acier situé à l&#39;intérieur du cylindre de cible, avec la pointe située à mi-chemin. Un seul canon à gaz de lumière de la scène est ensuite utilisée pour lancer un projectile de polycarbonate dans le cylindre à 1.000 m / sec -1. Les impacts de projectiles et de flux autour de l&#39;ogive rigide, entraînant le cylindre échantillon à partir de l&#39;intérieur. L&#39;utilisation d&#39;un insert indéformable ogive permet d&#39;installer du matériel de contrôle de la température à l&#39;intérieur de l&#39;arrière du cylindre. L&#39;azote liquide (LN2) est utilisé pour le refroidissement et une charge de courant élevée pour le chauffage résistif. Plusieurs canaux de upshifted photons vélocimétrie Doppler (PDV) de suivre la vitesse d&#39;expansion le long du cylindre permettant une comparaison directe avec des simulations sur ordinateur, tandis que l&#39;imagerie à haute vitesse est utilisé pour mesurer la déformation à la rupture. Les fragments de bouteilles récupérées sont également soumis à la microscopie optique et électronique pour déterminer le mécanisme de rupture.

La qualité des données sera d&#39;abord dépendra du calendrier expérimental. Si les retards de la gâchette à l&#39;impact sont corrects puis les lampes flash seront produisant assez de lumière lorsque le cylindre cible commence à se déformer, permettant aux caméras à haute vitesse pour produire des images claires. Dans ce cas, les images de la caméra de cadrage auront un avantage silhouette claire qui peut être utilisé pour suivre la déformation de l&#39;ensemble cylindre. Des logiciels tels que ImageJ pe...

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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.

Une méthode pour l&#39;étude de la dépendance en température de la rupture dynamique et fragmentation

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 vues.  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.

Vidéo: 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-dynamique Méthode de sollicitation pour Temps de commutation amélioration de franges champ gravement sous-amorti électrostatiques MEMS Actionneurs

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

Recherche

Ingénierie

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).

Caractérisation des matériaux Ensemble complet Constantes et leur dépendance de la température pour piézoélectriques matériaux utilisant Resonant Ultrasound Spectroscopy

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.

Méthodes expérimentales avancées pour basse température magnétotransport mesure de nouveaux matériaux

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.

Utilisation d&#39;un multi-compartiment dynamique unique Enzyme Phantom pour les études de hyperpolarisé Agents de résonance magnétique

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.

L&#39;application X-ray Imaging Cristal Spectroscopie pour l&#39;utilisation en tant que haute température Diagnostic plasma

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.

L&#39;étude des processus dynamiques de Nano-objets de taille dans le liquide en utilisant la transmission de microscopie électronique à balayage

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.

Fabrication à haute température de nanostructurés yttriée-Zircon (YSZ) par scellants<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xérogels

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.

Dépôt de couches atomiques du dioxyde de Vanadium et un modèle optique dépend de la température

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.

Technique de mesure de température proche infrarouge pour l’eau qui entoure une sphère magnétique faible Induction chauffage

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 classe champ appliqué Magnetoplasmadynamic Thruster

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