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

1. Obiettivo fabbricazione e assemblaggio <ol><li> Cilindro bersaglio macchina alle dimensioni volute da solido magazzino. </li><li> Preparare la superficie del cilindro, rimuovendo segni di lavorazione. Una superficie diffusa divisa è preferibile per PDV riflessione. Buoni risultati sono stati ottenuti con una carteggiatura leggera con&gt; 1200 graniglia. </li><li> Caratterizzano i componenti di destinazione, vale a dire, la misura quanto segue: La lunghezza del cilindro, diametro e spessore della parete (in più posizioni) Lunghezza proiettile, diametro Lunghezza ogiva, diametro Messa di tutto quanto sopra </li><li> Montare l&#39;anello di montaggio del cilindro e il braccio PDV. </li><li> Montare le sonde PDV nei monti cinematiche e sul braccio PDV. </li><li> Inserire l&#39;ogiva nel cilindro bersaglio in modo che la parte posteriore della ogiva è a filo con la parte posteriore del cilindro (questo dovrebbe essere fatto in un laboratorio piatto). I tre viti M3 sono progettati per tenere il ogiva in posizione mentre permettendo il cilindro a &#39;buccia away &#39;durante l&#39;espansione. </li><li> Posizionare il cilindro di destinazione nel materiale di montaggio in modo che l&#39;ingresso del cilindro è a filo con la faccia anteriore dell&#39;anello di montaggio. Fissare il cilindro in posizione con 6 grani M4. </li><li> Installare riscaldamento apparecchi / raffreddamento e termocoppie obbligazioni lungo la lunghezza della parete esterna del cilindro. </li><li> Pulire il / APC (connettore ghiera, angolato contatto fisico) FC connettori all&#39;estremità delle fibre sonda PDV un panno in microfibra e controllare con un ambito di fibra. Questo è importante per ridurre back-riflessione. </li><li> Utilizzando una visibile (660 nm) Classe 3R laser approssimativamente allineare le sonde in modo che siano normali al cilindro (cioè, la luce riflessa ricade sulla sonda). </li><li> Montare un circuito di riflettività di base utilizzando un circolatore. Collegare il nm laser di classe 1 1.550 all&#39;ingresso 1, la sonda PDV di ingresso 2 e un misuratore di potenza di ingresso 3. Allineare le sonde PDV a sua volta in modo che il potere restituito è ingrandita. </li></ol><ol><li> Utilizzando lo spinotto cilindrico e il micrometro di profondità allineare l&#39;anello porta alla fine della canna per minimizzare tilt impatto. </li><li> Installare il sistema di mitigazione frammento e la protezione della porta. </li><li> Inserire la spina di allineamento di destinazione nella canna. </li><li> Installare il gruppo bersaglio e allineare alla spina. </li><li> Installare la coppia grilletto make sull&#39;estremità della canna e collegare l&#39;hardware e diagnostica temporizzazione. Misurare la distanza dal contatto con il grilletto per impatto del proiettile sul ogiva. </li><li> Installare gli specchi di svolta per l&#39;alta velocità fotografia. </li><li> Allineare gli specchi per dare una vista ortogonale del cilindro attraverso i porti di destinazione del serbatoio e bloccare in posizione. </li><li> Allineare l&#39;alta autovelox e lampade flash all&#39;esterno della vasca di destinazione. Guardando verso il basso la canna, posizionare la fotocamera ad alta velocità e la lampada uno flash 3:00 rispetto al cilindro. Collocare la fotocamera IVV a ore 9 eun&#39;altra lampada flash 00:00. In questa configurazione la macchina fotografica ad alta velocità sarà front-lit per il monitoraggio e la crepa IVV fornirà immagini stagliano per il rilevamento dei bordi. </li><li> Collegare l&#39;apparecchiatura di raffreddamento / riscaldamento a bersaglio e through alimentazione del vuoto. </li><li> ATTENZIONE: Con gli occhiali appropriati e altre precauzioni accendere i laser di classe IV, oscilloscopi e sistemi PDV. </li><li> Controllare i livelli di potenza vengono inviati alle sonde PDV. Con il sistema PDV, tipicamente utilizzare circa 5 mW per ciascuna sonda con 1 mW per canale per il riferimento. </li><li> Controllare l&#39;allineamento delle sonde PDV con un misuratore di potenza. Una volta soddisfatti con l&#39;allineamento uso carta IR per misurare dove le sonde PDV sono alla ricerca sulla superficie del cilindro. </li><li> Accendere il laser di riferimento e verificare la qualità dei segnali di battimento fornite da ogni sonda. Regolare la lunghezza d&#39;onda del laser (s) per impostare la frequenza di battimento zero desiderata velocità (impostare questo circa 5 GHz). </li><li> Una volta soddisfatti con l&#39;obiettivo alignment, posizione grilletto, la macchina fotografica e l&#39;allineamento dello specchio, l&#39;allineamento della sonda PDV e la posizione e la cornice di mitigazione chiudono il serbatoio di destinazione. </li><li> Togliere il tappo di allineamento; installare il proiettile. </li><li> Telecamere di installazione e di illuminazione (frame rate, dell&#39;esposizione, tempi) ed eseguire l&#39;imaging di prova. Frame rate tipici sono circa 250.000 fotogrammi / sec per entrambe le fotocamere, con un&#39;esposizione di circa 0,5 msec. La prima immagine è normalmente in concomitanza con il momento dell&#39;impatto. </li></ol> 3. Preparazione cottura <ol><li> Installare le membrane culatta applicabili alla pressione di cottura necessario. </li><li> Chiudere la culatta e iniziare l&#39;evacuazione dei serbatoi di destinazione. Obiettivo per un livello di vuoto nella regione di 50 mTorr. </li><li> Eseguire la messa a punto finale di tutte le diagnosi (ritardi dell&#39;oscilloscopio, trigger, le impostazioni della fotocamera, ecc). Impostare oscilloscopi per PDV a 50 msec per divisione, 25 psec per punto e un pretrigger del 20% per dare una finestra di 500 msec. Attiva l&#39;oscilloscopes e telecamere tempo così che lo zero coincide con il tempo di impatto. </li><li> Test grilletto finale; tempi di controllo sono accurate. </li><li> Accendere i laser; telecamere braccio. </li><li> Chiudi stanza; garantendo laser ed alta pressione interblocchi sono nella posizione corretta. </li><li> Inizia il riscaldamento / raffreddamento come richiesto utilizzando il software LabVIEW. </li><li> Caricare la pistola alla pressione di cottura desiderato. </li><li> Quando alla pressione, fare un controllo finale che tutti i sistemi di diagnostica sono armati. </li><li> Isolare l&#39;apparecchio di riscaldamento o raffreddamento. </li><li> Countdown &quot;3, 2, 1 FUOCO.&quot; </li><li> Vent i serbatoi di destinazione e la cattura. </li><li> Salvare tutti i dati oscilloscopio e della fotocamera. </li></ol> 4. colpo articolo <ol><li> Arrestare i laser e attendere per la pistola a pareggiare a completa atmosfera. </li><li> Aprire il serbatoio di destinazione, raccogliere tutti i frammenti di metallo e risolvere il Ti-6Al-4V. </li></ol> Analisi 5. I dati <ol><li> Eseguire l&#39;analisi STFT sul os PDVdati cilloscope per ridurre la storia della velocità secondo l&#39;analisi di Ao e Dolan 12. </li><li> Processo dati di immagini ad alta velocità con software come indicato nella tabella di attrezzature. Il filmato telecamera ad alta velocità fornirà tempo e deformazione a fallimento e consentire l&#39;analisi di formazione di crepe e di crescita. Le immagini proiettato dallo dell&#39;IVV forniscono un chiaro vantaggio per esaminare il profilo deformazione completo del cilindro. </li><li> Misurare e pesare frammenti recuperati. Selezionare frammenti con caratteristiche interessanti, come le fratture arrestati e prepararli per la microscopia. <ol><li> Sezione, montaggio, e lucidare i frammenti; quindi analizzare al microscopio elettronico. Elettroni backscatter diffrazione fornisce informazioni su struttura e microstruttura a fianco di imaging di elettroni secondari per sondare le superfici di frattura e identificare la modalità di guasto. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<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.

Questo metodo consente di ricerca di materiali ad elevate velocità di carico a trazione in un ampio intervallo di temperature, da criogeniche a ~ 1000 K, unica per questo disegno. Tuttavia, questo aggiunge alcune sfide al setup sperimentale e l&#39;esecuzione. In primo luogo, per ottimizzare il controllo della temperatura dell&#39;inserto ogiva deve essere lavorato da un materiale adatto. 4340 acciaio è qui utilizzato, anche se qualsiasi alta temperatura ad alta durezza dell&#39;acciaio dovrebbe essere sufficiente. Al...

Il fallimento dinamica di un materiale è un aspetto importante del suo comportamento meccanica complessiva, e ha rilevanza per numerose industrie compreso automobilistico, aerospaziale, e militari per citarne alcuni. Mentre insuccesso strain bassi tassi è tipicamente studiata attraverso prove di trazione convenzionale, in cui è caricato un campione lungo e sottile in tensione dalle estremità, alle alte velocità di deformazione ad una geometria / configurazione richiede un campione molto piccolo per mantenere un equilibrio pseudo-meccanico durante tutta la prova. Alla comparsa di una singola fessura, il materiale circostante sarà rilassato, arrestando efficacemente lo sviluppo di altri siti guasto adiacenti. Questo limita il numero di fratture che possono essere simultaneamente osservate in un solo esperimento, e impedisce le informazioni importanti per quanto riguarda le statistiche di fallimento da determinare. Il test cilindro espansibile è una tecnica ben consolidata per caratterizzare il modo in cui materials fallire e frammento sotto carico ad alta velocità. Nel test, un cilindro in materiale di interesse viene caricato uniformemente lungo la sua circonferenza interna, lanciando un&#39;onda stress attraverso la parete e causando il cilindro di espandersi. Presto questa onda radiali dissipa e una divisa trazione cerchio intorno alla circonferenza domina. Poiché il tasso di stress e la tensione è la stessa intorno al cilindro il comportamento a frattura e la frammentazione è disciplinata esclusivamente dalla proprietà del materiale. Il test allevia il problema di cui sopra, come le tipicamente grandi circonferenze campioni promuovere apertura di più siti di rottura sotto stress uniforme 1. L&#39;obiettivo principale nello sviluppo di questa tecnica sperimentale era quello di consentire lo studio del ruolo della temperatura nel comportamento a frattura e la frammentazione di un cilindro espansibile. Il controllo della temperatura del campione consentirà indagini di come la resistenza alla trazione dinamica, meccanismo di frattura, e Fragmcomportamento sentazione del materiale è influenzata. Ad esempio in metalli, un aumento della temperatura può causare uno spostamento da fragile per frattura duttile, accomodante lavoro più plastica prima di fallire definitivamente. Alcuni materiali come il Ti-6Al-4V possono presentare anche al taglio adiabatica localizzazione 2. Mentre il campione si deforma, l&#39;opera plastica genera calore. Se il tasso di rammollimento a seguito di questo aumento di temperatura è superiore al tasso di incrudimento dalla deformazione, una instabilità può formare in cui una grande quantità di deformazione plastica si verifica in una banda molto localizzata (banda shear adiabatica). Questa risposta è promosso in Ti-6Al-4V causa della sua scarsa conducibilità termica, e può potenzialmente limitare la sua efficacia per applicazioni come armatura leggera. Questo nuovo approccio di prova deve soddisfare due criteri principali. In primo luogo, il metodo deve produrre una velocità di deformazione radiale dell&#39;ordine di 10 4 sec -1, vengono tipicamente osservati in balistica eeventi di impatto, per permettere un confronto con precedenti studi che impiegano più regimi di carico tradizionali. In secondo luogo, il meccanismo di azionamento deve essere influenzato dalla temperatura del campione per garantire la coerenza tra esperimenti. Meccanismi di espansione cilindro iniziale utilizzato cariche esplosive, o semplicemente compilando il cilindro del campione 3-5, direttamente o tramite un driver intermedio. In quest&#39;ultimo caso, un tampone viene impiegato 6, dove il campione viene posizionato sopra un cilindro di acciaio che a sua volta contiene una carica esplosiva. La limitazione evidente è che il cilindro campione contiene il materiale rigido (in forma di esplosivo) riscaldare il cilindro anche riscaldare la carica. Mentre questo non può causare direttamente iniziazione della carica molti tipi di esplosivo contengono un materiale legante polimerico che si scioglierà fuori dal cilindro di campionamento. Allo stesso modo, alcuni esplosivi diventano altamente sensibili quando raffreddato. Ciò significa che le unità esplosivi non sono adatti per lo studio della temperatura. Un&#39;alternativametodo utilizza la forza di Lorentz per espansione - il campione è posto su una bobina conducente 7, 8 A corrente elevata viene iniettato in questa bobina driver (diametro filo di rame tipicamente pesante), inducendo una corrente opposta nel campione.. Queste correnti opposte sono associate campi magnetici che agiscono contro l&#39;altra, la pressione magnetica guidare il campione verso l&#39;esterno dalla superficie interna. Anche in questo caso, il riscaldamento del materiale influenza negativamente la bobina di azionamento rame all&#39;interno del campione. Pistole a gas sono stati utilizzati per l&#39;espansione cilindro sin dalla fine del 1970 9. In questi esperimenti il ​​materiale utilizzato per l&#39;inserto nel cilindro è un polimero, l&#39;azionamento viene come conseguenza sia del proiettile e inserire deformazione al momento dell&#39;impatto. Questo inserto è tipicamente una gomma o plastica 10, la resistenza e duttilità dei quali sarà severamente influenzate dalla temperatura. Riscaldamento renderà l&#39;inserto troppo morbido, e il raffreddamento renderà comportarsi in maniera così fragili non riesce prematuramente. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; A differenza delle tecniche di espansione cilindro precedenti, il metodo qui descritto è il primo a fornire un&#39;unità di carico ripetibile in un ampio intervallo di temperature (100-1000 K). La nostra tecnica è unico nel fatto che il materiale utilizzato per l&#39;azionamento della espansione (nel nostro caso il proiettile) è separata dal cilindro fino al punto di impatto. Di conseguenza, non è influenzato dalla temperatura iniziale del cilindro campione e fornisce un carico ripetibile. La geometria sperimentale costituito da un acciaio ogiva montata all&#39;interno del cilindro di destinazione, con la punta si trova circa a metà della lunghezza del cilindro. Un unico cannone a gas leggero fase viene quindi utilizzato per lanciare un proiettile policarbonato con una faccia concava nel cilindro a velocità fino a 1.000 m / sec -1. L&#39;asse del cilindro è bersaglio è accuratamente allineato all&#39;asse della canna gas-gun per facilitare un carico ripetibile e uniforme. Il flusso di impatto e la successiva del Poproiettile lycarbonate intorno dell&#39;acciaio ogiva pseudo-rigida, aziona il cilindro in espansione dalla parete interna. La geometria dell&#39;inserto ogiva e la faccia concava del proiettile sono stati attentamente ottimizzati utilizzando simulazioni al computer idro-codice per generare l&#39;espansione desiderata del cilindro. Utilizzando acciaio legato 4340 per dell&#39;ogiva permette sperimentazione con il cilindro a temperatura come la sua forza è molto superiore proiettile policarbonato nel campo di temperatura di interesse, assicurando il meccanismo di azionamento resta costante. Ogives recuperati da esperimenti riscaldati e raffreddati mostrano solo minima deformazione a seguito dell&#39;impatto. Il riscaldamento e il raffreddamento del cilindro del campione è compiuto mediante l&#39;installazione di hardware di controllo della temperatura in un incavo lavorata nella parte posteriore dell&#39;inserto ogiva. Per il raffreddamento del campione a temperature criogeniche (~ 100 K), l&#39;incavo nel ogiva è sigillata con un tappo di alluminio e azoto liquido è flowed attraverso la cavità. Come il cilindro porta ha una grande area di contatto con l&#39;ogiva il campione viene raffreddato per conduzione. Per riscaldare il cilindro porta a temperature prossime 1.000 K, un riscaldatore ceramico e nicromo resistivo viene posizionato nella cavità ogiva. Un alimentatore ad alta corrente fornisce fino a 1 kW, riscaldando dell&#39;ogiva e cilindro. Il cilindro e ogiva sono termicamente isolate dal bersaglio montare nel singolo gas-gun scena attraverso l&#39;uso di MACOR distanziatori ceramici. Il serbatoio è contenuto anche sotto vuoto moderato (&lt;0,5 Torr) durante l&#39;esperimento che aiuta manipolazione termica. Per diagnosticare il procedimento di frammentazione del cilindro, il disegno sperimentale comprende molteplici canali di frequenza-conversione PDV, per misurare la velocità di espansione ai punti lungo il cilindro. PDV è una tecnica relativamente nuova interferometria a base 11, la fibra ottica che consente la misurazione della velocità di superficie durante gli eventi altamente dinamici. Durante una misurazione PDV, Doppler spostato la luce riflessa da una superficie mobile di interesse utilizzando una sonda a fibre ottiche è combinato con la luce un-spostato, creando una frequenza di battimento che è direttamente proporzionale alla velocità della superficie in movimento. In sostanza, un sistema di PDV è un interferometro di Michelson veloce grazie ai progressi nel vicino infrarosso (1.550 nm), la tecnologia di comunicazione a frequenze di battere il record nella gamma GHz. Il sistema di montaggio per la lunghezza focale sonde PDV 100 millimetri utilizzati in questo studio garantisce che essi sono isolati dalla temperatura del cilindro e fornisce un facile allineamento. Un ulteriore vantaggio di utilizzare sonde lunghezza focale 100 mm che forniscono accesso ottico sufficiente per consentire fotografia ad alta velocità per misurare il profilo di espansione dell&#39;intero cilindro. La disposizione e la posizione del quattro sonde, AD, lungo il cilindro è mostrato nella Figura 1 Due telecamere ad alta velocità sono impiegati qui.; una videocamera ad alta velocità Phantom V16.10 operando a 250.000 fps e un IVV UHSi fotocamera 12/24 inquadratura, catturando 24 immagini. La telecamera IVV è retroilluminata tale che il cilindro è illuminato in silhouette permettendo al bordo radialmente espansione del cilindro da tracciare con precisione. La telecamera Phantom è anteriore illuminato imaging del processo fallimento di iniziazione e frammentazione. La fotografia ad alta velocità può quindi essere correlata con la velocimetria di dare tensione e velocità di deformazione lungo l&#39;intero campione. L&#39;imaging ad elevata velocità permette anche una misura precisa del ceppo fallimento e gli schemi di frattura lungo la superficie. La tecnica sperimentale presentato nella sezione seguente protocollo fornisce un mezzo per il controllo della temperatura del campione in un esperimento cilindro in espansione, attraverso il quale diversi meccanismi di frattura possono essere attivate o soppressi. Questa tecnica porterà a una comprensione più completa del ruolo della temperatura negli scenari di carico dinamico.

<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 frattura dinamica di un corpo è un fenomeno in fase avanzata tipicamente studiato in condizioni semplificate, in cui un campione è deformata sotto uniforme e velocità di deformazione. Questo può essere prodotto da caricare uniformemente la superficie interna di un cilindro. A causa della simmetria assiale, come si espande il cilindro la parete viene inserito in un cerchio trazione stress che è uniforme lungo la circonferenza. Mentre ci sono varie tecniche per generare questa espansione, come esplosivi azionamento elettromagnetico, e tecniche pistola gas esistenti sono tutti limitati nel fatto che il cilindro campione deve essere a temperatura ambiente. Presentiamo un nuovo metodo che utilizza una pistola a gas che facilita esperimenti su cilindri da 150 K a 800 K con una costante, carico ripetibile. Questi esperimenti altamente diagnosticati sono utilizzati per esaminare l&#39;effetto della temperatura sui meccanismi di frattura responsabili per il fallimento, e la loro influenza sulla conseguente frammentazione statistiche. La geometria sperimentale impiega unogiva acciaio trova all&#39;interno del cilindro di destinazione, con la punta si trova circa a metà strada. Una singola pistola gas leggero fase viene quindi utilizzato per lanciare un proiettile policarbonato nel cilindro a 1.000 m / sec -1. Gli impatti proiettile e fluisce intorno dell&#39;ogiva rigida, guida il cilindro campione dall&#39;interno. L&#39;uso di un inserto ogiva indeformabile ci permette di installare hardware di controllo della temperatura all&#39;interno della parte posteriore del cilindro. L&#39;azoto liquido (LN 2) è usato per il raffreddamento ed un carico resistivo corrente elevata per il riscaldamento. Più canali di upshifted fotone velocimetria Doppler (PDV) traccia la velocità di espansione lungo il cilindro consentendo confronto diretto con simulazioni al computer, mentre l&#39;imaging ad alta velocità viene utilizzato per misurare la tensione al fallimento. I frammenti cilindri recuperati sono inoltre soggetti alla microscopia ottica ed elettronica per accertare il meccanismo di rottura.

La qualità dei dati sarà dapprima determinato dai tempi sperimentale. Se i ritardi da innesco a impatto siano corretti allora le lampade flash produrrà abbastanza luce quando il cilindro di destinazione inizia a deformarsi, che consente alle telecamere ad alta velocità per produrre immagini chiare. In questo caso le immagini dalla telecamera inquadratura avranno un bordo staglia chiaro che può essere utilizzato per monitorare la deformazione dell&#39;intero cilindro. Software come ImageJ può essere utilizzato per ...

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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 metodo per studiare la dipendenza dalla temperatura della dinamica Frattura e frammentazione

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 Views.  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-dinamica Metodo di polarizzazione per il tempo di commutazione miglioramento Severamente sottosmorzato frangente campo elettrostatico MEMS Attuatori

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

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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).

Caratterizzazione del set completo Materiale costanti ed i loro dipendenza dalla temperatura dei materiali piezoelettrici Utilizzando risonanza ultrasuoni 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.

Metodi sperimentali avanzati per bassa temperatura magnetotrasporto Misura di nuovi materiali

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.

L&#39;uso di un multi-comparto dinamico singolo enzima Phantom per gli Studi di hyperpolarized Risonanza Magnetica Agents

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;applicazione di X-ray Imaging cristallo Spettroscopia per l&#39;uso come ad alta temperatura del plasma di diagnostica

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.

Lo studio dei processi dinamici di dimensioni nano oggetti in liquidi di utilizzare la scansione microscopia elettronica a trasmissione

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.

Fabbricazione ad alta temperatura di Nanostrutturati di ossido di ittrio stabilizzato-Zirconia (YSZ) Ponteggi da<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xerogel

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.

Deposizione di strati atomici di diossido di vanadio e un modello ottico temperatura-dipendente

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.

Tecnica di misurazione della temperatura vicino infrarosso per l'acqua che circonda una sfera magnetica piccola riscaldata a induzione

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 campo applicato Magnetoplasmadynamic Thruster

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

Methods Article

Un metodo per studiare la dipendenza dalla temperatura della dinamica Frattura e frammentazione