LASERS CHEMICAL, dispozitive pentru conversia directă a produselor chimice energetice. în energia unui electron-romagn coerent. radiații. Inversarea populației de nivel se datorează distribuției energiei non-echilibrate a agenților chimici. p-tion în termeni de grade de libertate a moleculelor de produs. Pentru a crea un LH. utilizarea p-tion, a cărei viteză depășește rata de stabilire a distribuției echilibrului energiei eliberate. De regulă, acestea sunt p-tions cu participarea atomilor sau a radicalilor activi chimic. Printre acestea, ocupă un lanț special loc și lanțul p-TION ramificat, în k-ryh centre reactive (atomi și radicali Svob.) Sunt reproduse (în p-tiile ramificate - multistratificate) în timpul p-TION. Pentru a crea un anumit număr inițial de centre active (inițierea reacției în lanț), este necesar să consumăm energie. Prin urmare, cu cât lungimea lanțului p-tion este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de substanță chimică. energia este transformată în radiații laser, iar rolul mai mic va fi jucat de energia folosită pentru crearea de centre active. În acest caz, așa-numitul așa-numit " lungimea lanțului chemolaser, definită ca raportul dintre rata de continuitate a lanțului și rata de relaxare a moleculelor excitate utilizate pentru a genera radiații coerente (dar nu la rata de deces a locurilor active). Cu cât lungimea lanțului de chemolaser este mai mare, cu atât este mai mare eficiența laserului în raport cu costurile de energie pentru inițierea fazei. Concentrația inițială a siturilor active m. create cu ajutorul lui nehim. tipuri de energie sau chimie pură. mod, de ex. ca urmare a disocierii termice a moleculelor unui amestec de gaz încălzit la o temperatură ridicată datorită energiei chimice din acesta. p-tion, sau prin utilizarea unui lanț cu catenă ramificată. Pe nehim. inițierea se bazează pe munca LH puternică. impuls, în care utilizează un amestec de gaze preparat anterior la o presiune suficient de mare (de exemplu, presiunea atmosferică). Un astfel de amestec conține mijloace. Rezerva de energie, dar stabilă din punct de vedere chimic.
Fig. 1. Schema unui laser fluorgen-hidrogen cu un neh. inițiere: 1 - mixer; 2 - zonă activă (reactor); 3 - ferestre pentru ieșirea radiațiilor; 4 și 5 - oglinzi (opac și parțial reflectorizant); 6 - agent de inițiere Q (radiație UV sau fascicul de electroni). Sunt indicate procesele principale din reactor; Setul complet include zeci de procese, inclusiv relaxarea și moartea centrelor active.
Din mixer 1 (Fig. 1), amestecul de lucru curge în reactorul 2, unde sub iradiere UV sau fascicul de electroni (agentul inițiator) este inițiat p-TION moleculară radicală rapid, eliberând energia stocată la amestec sub forma unui puls scurt de radiație coerentă. La același grad de inițiere, cu cât lungimea lanțului chemolaser este mai mare, cu atât este mai mare energia pulsului laser. Naib. Sunt utilizate amestecuri care conțin fluor fluor și hidrogen (deuteriu) stabilizate cu oxigen. Aceste amestecuri au naib. chemolaser lanț. Generarea de molecule în ele este excitată vibrativ HF * (DF *). În Fig. Figura 2 prezintă schema lui L. x. cu o metodă de inițiere pur chimică, care funcționează pe baza p-tionului ne-lanț al fluorului atomic cu hidrogen molecular (sau deuteriu).
Fig. 2. Schema unui laser fluorgen-hidrogen cu substanțe chimice. inițiere (dizolvare termică); 1 - camera de combustie; 2 bloc de duze; 3 zonă activă (reactor); 4 - ferestre pentru ieșirea radiațiilor; 5 și 6 sunt oglinzi.
Centrele active - atomi de fluor - sunt generate în camera de combustie ca urmare a disocierii termice a excesului de F2. care simultan servește ca oxidant al combustibilului. Ca combustibil folosit in-va, osn. cerința că produsele de combustie nu sting moleculele excitate formate în miez și generând radiații laser. Din camera de ardere 1 fluorul atomic este evacuat prin duza matrice 2, într-un roi este accelerat la viteze supersonice și sparte într-un spray fin pentru amestecare eficientă cu H2. care este introdus în zona activă a laserului. Soluția dintre fluorul atomic și hidrogen conduce la formarea moleculelor HF * excitate vibratoare, care generează radiații cu o lungime de undă în intervalul 2.7-3.2 μm. Înlocuirea hidrogenului cu deuteriu face posibilă obținerea unei radiații coerente în intervalul lungimii de undă de 3,8 ± 4,2 μm. Temperatura ridicată în camera de ardere (
1800 K) permite crearea unui flux supersonic de reactivi de mare viteză, care mărește puterea laserului. Heliul servește ca diluant pentru gaz, care previne catastrofele. creșterea temperaturii în zona laser, care ar putea duce la o întrerupere a generării și suprimării termice a fluxului supersonic. Când componentele sunt alimentate și pompate continuu, lucrați într-un mod continuu. Factorul decisiv în crearea lor este separarea în spațiu a proceselor de operare a centrelor chimic active și producerea de particule excitate care generează radiații. O cameră de ardere la temperatură înaltă poate fi înlocuită de o cameră de ardere cu temperatură joasă dacă se utilizează o reacție în lanț de fluor cu deuteriu. Atomarnyj fluor pentru inițierea procesului de lanț este dezvoltat la temperatură scăzută NO. + F. F. + NOF, care începe imediat după amestecarea fluxurilor. Fluxul de gaze din camera de inițiere în zona laser are loc la o viteză subsonică, deși sunt posibile și variante supersonice ale acestui laser. Molecula generatoare este CO2. la-paradis este excitat de transmiterea unui vibrator. energia din DF *. Molecula excitată de CO2 se relaxează mai încet decât DF *, ceea ce asigură o lungime mai mare a lanțului de chemolaser. Înlocuirea deuteriului cu hidrogen conduce la o scădere a puterii generate, deoarece HF * transferă energia CO2 mai puțin eficientă decât DF *. Prin puterea și puterea sa. Hidrogen fluoruri. impulsul și acțiunea continuă nu sunt încă egale. Printre alte tipuri de L.h. trebuie remarcat laserul cu oxigen-iod, în care particula generatoare este iod atomic în starea 3 P1 / 2. Acesta este condus în această stare prin transferul energiei din moleculele de O2 din singletul excitat de stat 1 D. la- formată cu p-TION cu Cl2 P-set apos H2 O2 și NaOH. Formarea iodului atomic din iodul molecular are loc cu p-tion:
Principalele procese care conduc la formarea unui mediu activ și generarea de radiații coerente sunt următoarele:
Lungimea de undă a radiației coerente generate este de 1.315 μm. Printre alte tipuri de L. h. promițând laserele bazate pe combustia de ardere cu catenă ramificată CS2; care generează molecula CO-excitată vibrațional (lungimea de undă a radiației laser
5 pm); OH-CO2 - L.h. pe baza p-H + O3: OH * + 02. Radicalul OH * excitat vibrațional transferă energia către molecula de CO2. k-raya generează radiații laser cu lungimea de undă
10 pm. Ne putem aștepta la crearea lui L. h. radiații în domeniul vizibil al lungimilor de undă. L. Kh. utilizate pe scară largă în experimente științifice în chim. kinetică, chimie cu laser și spectroscopie. Aceasta se datorează în primul rând faptului că în gama de lungimi de undă de 3-4 μm nu există alte surse suficient de intense de radiație coerentă. Tech. aplicarea LH. sunt în curs de dezvoltare. Se iau în considerare proiectele de utilizare a fluorului-hidrogen de mare putere și LH de oxigen-iod. pentru fuziunea termonucleară controlată. Oxigen-iodul L.h. generarea de radiații în domeniul apropiat IR este de interes pentru materialele de prelucrare. Spectrul de radiații de fluor-hidrogen și oxigen-iod. suprapune intervalul de absorbție al unui număr mare de dezacorduri. molecule. Posibilitatea de a genera un set mare de frecvențe într-un singur impuls laser face aceste oscilații. promițătoare pentru crearea de sisteme de diagnosticare și control al compoziției amestecurilor de gaze, inclusiv localizatori la distanță de compoziție și starea atmosferei - lidari. Nu este exclus faptul că L. Kh. având o energie ridicată de radiație pe unitatea de masă a reactivilor consumabili, se va dovedi utilă în dezvoltarea tehnologiei în spațiu (de exemplu, sudarea cu laser). Literatura militară străină discută aplicațiile militare ale LH. REFERINȚE Laser lasere, ed. R. Gross și J. Bott, trans. cu engleza. M. 1980; Chimerii lasere, ed. NG Basova, M. 1982; Basov N. G. Oraevsky A.N. Chimie lasere, în carte. Știința și umanitatea, M. 1983, p. 259 73. A.N. Oraevskii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: