LASERI CHIMICE. dispozitive pentru conversia directă a energiei. 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 lasere chimice care folosesc p-TION, se îmbunătățește viteza ryh viteză depășește o distribuție de echilibru a energiei eliberate. De regulă, acestea sunt p-tions cu participarea atomilor reactivi sau a radicalilor. 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 siturilor 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. initierea chimice lasere puternice pe bază de funcționare în impulsuri în utilizării gazului ryh premix la o presiune suficient de ridicată (de ex. 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 - mixerul; 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. Se utilizează amestecuri conținând 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. 2 prezintă o diagramă a unui laser chimic cu o metodă de inițiere pur chimică. care funcționează pe baza p-tionului non-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. a cărui cerință este ca produsele de ardere să nu stingă moleculele excitate. Formarea în zona activă și generarea de 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. P-TION între hidrogen și fluor atomic conduce la formarea de vibrațional excitat molecule HF *, la- generează radiație având o lungime de undă în intervalul de 2,7-3,2 microni. 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 de gaz, care previne catastrofele. creșterea temperaturii în zona laser, care ar putea duce la o întrerupere a generării și suprimării termice a fluxului supersonic. Cu alimentarea continuă și evacuarea componentelor, astfel de lasere chimice funcționează într-un mod continuu. Factorul decisiv în dezvoltarea lor este procesul de separare în spațiul de utilizare a centrelor reactive și obținerea particulelor excitate generatoare de 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 viteza subsonică, deși sunt posibile și variante supersonice ale acestui laser chimic. 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. indicii de lasere de hidrogen cu fluor din acțiunea chimică pulsată și continuă nu au fost încă egale. Printre alte tipuri de lasere chimice, trebuie remarcat un laser cu oxigen-iod. în care particula generatoare este un 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 lasere chimice, laserele bazate pe combustia lantului de ardere cu catena CS2 sunt promitatoare; care generează molecula CO-excitată vibrațional (lungimea de undă a radiației laser
5 pm); OH-CO2 - lasere chimice pe baza raportului 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. Vă puteți aștepta la crearea de chimicale laser, care emit în domeniul vizibil de lungimi de undă. Laserele chimice sunt utilizate pe scară largă în experimente științifice în chimie. 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. utilizarea laserelor chimice este în curs de dezvoltare. Sunt luate în considerare proiectele de utilizare a unor laseruri chimice fluoro-hidrogen și oxigen-iod pentru fuziunea termonucleară controlată. O substanță chimică cu oxigen-iod cu laser, care generează radiații în gama aproape IR, este de interes pentru materialele de procesare. Spectrul de emisie al fluor-hidrogen și gama cu laser absorbție chimică oxigen-iod se suprapune numărul mare în dec. molecule. Abilitatea de a genera un set mare de frecvențe într-un singur laser in impulsuri cu laser face ca aceste chimicale promițătoare pentru a crea sisteme de diagnosticare și control al amestecului de gaz, inclusiv structura de localizare la distanță și starea atmosferei - .. Lidar. Este posibil ca laserele să fie chimice, 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). În literatura străină sunt discutate aplicațiile militare ale laserelor chimice.
===
App. literatura pentru articolul "LASERS CHEMICAL". Lasere chimice. ed. R. Gross și J. Bott, trans. cu engleza. M. 1980; Lasere chimice. ed. NG Basova, M. 1982; Basov N. G. Oraevsky A.N. Lasere chimice. în carte. Știința și umanitatea, M. 1983, p. 259 73. A.N. Oraevskii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: