Безызлучательная релаксация

Заселение уровня 4 осуществляется в результате следующих двух процессов столкновений молекул СО2 с электронами и резонансной передачи энергии от молекул азота к молекулам углекислого газа. Добавление гелия в рабочую смесь лазера СО2 приводит к увеличению разности заселенностей рабочих уровней, так как гелий эффективно обедняет нижние уровни 2 и 3. Добавление гелия приводит также к снижению температуры смеси, что уменьшает скорость безызлучательной релаксации уровня 4 и увеличивает выходную мощность лазера. Следует отметить, что СОг-лазер является самым мощным ). Его выходная мощность может достигать 1 МВт в непрерывном режиме. [c.291]

Тяжелые компоненты плазмы газового разряда из-за эффективного обмена энергией при столкновениях имеют, как правило, приблизительно равную температуру, т. е. Г, Го—Т г- Значение этой температуры можно вычислить или оценить из уравнения баланса энергии. Ионы и нейтральные атомы получают энергию от электронов в результате упругих столкновений и от возбужденных частиц в процессах безызлучательной релаксации, а теряют ее за счет процессов теплопроводности к охлаждаемым стенкам газоразрядных камер и конвективного выноса при поддержании разряда в потоке газа. Поэтому уравнение баланса энергии для тяжелой компоненты плазмы можно представить в виде [c.81]

Помимо релаксации путем испускания излучения возбужденные частицы могут также испытывать безызлучательную релаксацию. Эта релаксация может осуществляться большим количеством различных способов, причем аналитическое описание соответствующих физических явлений зачастую весьма сложно. Поэтому ограничимся в данном случае обсуждением лишь на качественном уровне. [c.67]

Рис. 2.12, Безызлучательная релаксация частиц В вследствие почти резонансной передачи энергии частицам А.

Рис, 2.13. Внутримолекулярная безызлучательная релаксация данном колебательной моды в почти резонансную вращательно-колебательную моду той же самой молекулы. [c.69]

Особые механизмы безызлучательной релаксации имеют место в полупроводниках. Здесь переход электронов из зоны проводимости и переход дырок из валентной зоны осуществляются за счет электронно-дырочной рекомбинации на глубоких ловушках, т. е. рекомбинации свободных носителей одного типа со связанными носителями противоположного типа, В этом случае энергия взаимодействия обусловлена дальнодействующим электростатическим взаимодействием заряженных частиц и отбор излишней энергии осуш,ествляется одним из следующих двух механизмов 1) одним или более решеточным фононом [c.70]

Наличие как излучательной, так и безызлучательной релаксации, последняя из которых определяется уравнением (2.120), приводит к тому, что населенность верхнего уровня N2 изменяется во времени в соответствии со следующим уравнением [c.70]

Из приведенного выше рассмотрения вполне разумно ожидать, что лазеры, в которых используются красители, могут генерировать на длинах волн в области спектра флуоресценции. Действительно, быстрая безызлучательная релаксация внутри возбужденного синглетного состояния 5i приводит к очень эффективному заселению верхнего лазерного уровня, а быстрая релаксация внутри основного состояния — к эффективному обеднению нижнего лазерного уровня. Следует также заметить, что в области длин волн флуоресценции раствор красителя достаточно прозрачен (т. е. соответствующее сеченне поглощения а невелико см., например, рнс. 6.29). Фактически же первый лазер на красителях был запущен поздно (в 1966 г.) [24, 25] относительно времени, с которого началось общее развитие лазерных устройств. Рассмотрим некоторые причины этого. Во-первых, это очень короткое время жизни т состояния 5i, поскольку мощность накачки обратно пропорциональна т. Хотя такой недостаток частично компенсируется большой величиной сечения перехода, произведение ах [напомним, что пороговая мощность накачки пропорциональна (ат) см. (5.35)] все же остается примерно на три порядка величины меньше, чем для твердотельных лазеров, таких, как Nd YAG. Вторая трудность обусловлена синглет-триплетной конверсией. Действительно, если тг ksT то молекулы будут накапливаться в триплетном состоянии, что приведет к поглощению за счет перехода 7 i->-7 2 (который является оптически разрешенным). К сожалению, это поглощение происходит, как правило, на длине волны флуоресценции (см., например, опять-таки рис. 6.29), что приводит к серьезному препятствию для возникновения генерации. Можно показать, что именно поэтому непрерывную генерацию можно получить лишь в случае, когда тг меньше некоторого значения, определяемого свойствами активной среды из красителя. Чтобы получить этот результат, заметим прежде всего, что кривую пропускания флуоресценции красителя (рис. 6.29) можно описать с помощью сечения вынужденного излучения Ое. Таким образом, если N2 — полная населенность состояния 5ь то соответствующее усиление (без насыщения) на определенной длине волны, при которой рассматривается Ое, равно ехр(Ы2<Уе1), где / — длина активной среды. Предположим теперь, что Ыт населенность триплетного состояния Гь Тогда генерация будет происходить при условии, что усиление за счет вынужденного излучения больше потерь, обусловленных триплет-триплетным поглощением, т. е. , [c.392]

Спектр люминесценции легированных диэлектрических кристаллов и стекол состоит обычно из нескольких отдельных полос, которые характеризуются разной квантовой эффективностью, шириной, временем высвечивания. Каждый из этих параметров зависит от температуры. Для термометрии наибольший интерес представляют температурные зависимости интенсивности и времени высвечивания фотолюминесценции, которые обусловлены тем, что скорость безызлучательной релаксации возбужденных состояний зависит от температуры. [c.188]

Время релаксации уровня Чцц достаточно малое, равное (1—30)-10 с [3—61. Скорость безызлучательной релаксации верхних уровней иона на метастабильный уровень в стеклах порядка 10 —Ю с Ч7 , квантовый выход возбуждения на уровень з/а с более высоких уровней в стеклах практически равен единице. [c.13]

Антистоксовое охлаждение. Представим себе систему невзаимодействующих примесей в твёрдом теле. Предположим, что эти примеси имеют очень простую энергетическую структуру основное состояние, которое условно назовём 1 , и возбуждённое состояние, представляющее из себя пару уровней 2 и 3 (рис. 1.6,а). Для иллюстративных целей, предположим также, что расщепление между уровнями 2 и 3 составляет самое большее несколько хТ, где я — постоянная Больцмана, Г — температура, которую имеет образец. Такое предположение обеспечит нам, что эти два уровня будут быстро, за время порядка нескольких наносекунд (нередко и пикосекунд [70]), возвращаться в состояние термодинамического квазиравновесия друг с другом, если это равновесие будет нарушено. В то же время мы потребуем, чтобы расстояние между уровнями основного и возбуждённого состояний по меньшей мере на порядок превышало это расщепление. Согласно известному правилу о соотношении между вероятностью безызлучательного перехода и энергией перехода [43], это обеспечит нам то, что процессами безызлучательной релаксации между этими состояниями можно пренебречь. Таким образом, возбуждение атомов из верхнего состояния может распадаться в основное состояние только с излучением фотона. Математически это означает, что квантовый выход люминесценции этой системы близок единице на каждый поглощённый на данном переходе фотон излучается также один фотон. [c.42]

Оптико-акустический метод более прост в реализации, но применим только для переходов в молекулах с безызлучательной релаксацией возбуждения. Метод внутрирезонаторного поглощения позволяет за короткое время ( 10 с) регистрировать спектр поглощения в широком диапазоне ( 70 см ), однако он пока применим только в видимой области, где доступны лазеры с широкими линиями усиления. [c.201]

Накачка излучением на границе видимого и ИК-диапазонов приводит к возбуждению ионов Nd в состояние Н. Безызлучательная релаксация 5 2 переводит их в состояние (верхнее лазерное), а нижний ла.зерный уровень 7.эффективно освобождается за счет спонтанного излучения [c.261]

Помимо трехуровневой системы, работающей по рассмотренной схеме, возможна также трехуровневая система, в которой существует сильная и быстрая релаксация между уровнями 3 и 2, но слабая релаксация между уровнями 2 и /. В результате N становится больше N i. Генерация при этом осуществляется при частоте v i. Переход с уровня 3 на уровень 2 безызлучательный, освобожденная энергия передается кристаллической ре летке матрицы. [c.21]

Данная глава, как мы условились в разд. 1.5, посвящена взаимодействию излучения с веществом. Это очень широкая область науки, иногда называемая фотофизикой. Здесь мы ограничимся обсуждением лишь явлений, имеющих непосредственное отношение к веществу, используемому как активная среда лазера. Вводный раздел посвящен теории излучения черного тела, на которую опирается вся современная физика излучения. Затем мы рассмотрим элементарные процессы поглощения, вынужденного излучения, спонтанного излучения и безызлучательной релаксации, На первом этапе это изучение будет проводиться ради простоты для разреженных сред и малой интенсивности излучения. Кроме того, будем вначале считать, что среда состоит только из атомов. Затем будут рассмотрены случаи высокой интенсивности излучения и плотных сред (когда возникают такие явления, как насыщение, суперизлучение, суперлюминесценция и усиленное спонтанное излучение). В последнем разделе мы обобщим некоторые из полученных результатов на более сложный случай молекулярной системы. Некоторые весьма важные, хотя и не столь общие вопросы, касающиеся фотофизики полупроводников, молекул красителей и центров окраски, мы кратко обсудим в гл. 6 непосредственно перед рассмотрением соответствующих лазеров. [c.25]

ВИЛО, преобладает безызлучательная релаксация, спонтанное излучение во многих случаях пренебрежимо мало. Порядок величины А на частотах, соответствующих середине видимого диапазона, можно оценить, полагая в выражении (2.110) А, = /v = 5-Ю- см и i = еа, где а — радиус атома (а 10 см). Таким образом, мы получаем А 10 с (т. е. Тспонт 10 не). Для магнитодипольных переходов величина А приблизительно в 10 раз меньше, т. е. Л л 10 с . Наконец заметим, что если обратиться к рентгеновскому диапазону (скажем Х<5 нм), то Тспонт становится крайне малым (- 10— 100 фс). В этом случае спонтанное излучение определенно становится основным механизмом релаксации, а естественное уширение — основным механизмом уширения. [c.67]

Для начала опишем связанный с неупругнми столкновениями процесс безызлучательной релаксации, иногда называемый столкновительным опустошением. В газах и жидкостях энергия перехода передается окружающим частицам в форме энергии электронного и колебательного возбуждения или поступательного движения Данная релаксация обусловливается переносом энергии, который особенно эффективно происходит в том случае, когда энергии возбуждения релаксирующих частиц (частицы В) и частиц, которые получают энергию вследствие переноса (частицы Л см. рис. 2.12), практически совпадают, т. е. [c.67]

Безызлучательная релаксация не всегда происходит посредством столкновений. В изолированной молекуле релаксация может также происходить (внутримолекулярные процессы). Например, в случае колебательного перехода энергия может передаваться другим колебательным модам молекулы (рис. 2.13) или вызвать диссоциацию молекулы (предиссо-циацию). Энергия возбуждения атомов, если она достаточно велика, может привести к их ионизации (предыониза-ция). В случае внутримолекулярных процессов релаксацию населенности верхнего уровня можно также описать с помощью выражения (2.120). [c.69]

И 0,42 мкм (фиолетовая) (см, также рис. 3.5,6), Эти полосы связаны очень быстрой (за время порядка 1икосекунд) безызлу-чательной релаксацией с состоянием как 2А, так и Е. Поскольку эти два последних состояния также связаны друг с другом очень быстрой безызлучательной релаксацией ( 10- с), то их населенности термализуются, что приводит к более высокой населенности уровня . Однако время релаксации в основное состояние как уровня 2а, так и Е, довольно большое, поскольку, как уже отмечалось, оба перехода запрещены как электродипольно, так и по спину (на переходе между состояниями и Мг происходит изменение суммарного спина). [c.333]

Посмотрим теперь, что происходит, когда на молекулу действует электромагнитное излучение. Прежде всего папомппм, что правила отбора требуют, чтобы А5 = 0. Следовательно, син-глет-синглетные переходы являются разрешенными, а синглет-триплетные—запрещенными. Поэтому благодаря взаимодействию с электромагнитным излучением молекула может перейти из основного состояния 5о на один из колебательных уровней состояния Si. Поскольку вращательные и колебательные уровни являются неразрешенными, спектр поглощения будет представлять собой широкий бесструктурный переход, что и видим на рис. 6.29 для родамина 6G. Важная особенность красителей состоит в том, что они имеют чрезвычайно большую величину ди-польного матричного элемента ц. Это объясняется тем, что л-электроны свободно движутся на расстояниях, сравнимых с размером молекулы а, а поскольку а — достаточно большая величина, ц также велико (ц еа). Отсюда следует, что сечение поглощения а, которое пропорционально также велико ( 10 см ). Молекула в возбужденном состоянии релакси-рует за очень короткое время (безызлучательная релаксация, Тбезызл 10 с) на самый нижний колебательный уровеньсостояния 5ь С этого уровня она совершает излучательный переход на некоторый колебательный уровень состояния So (флуоресценция). Вероятность перехода определяется соответствую- [c.390]

На первом этапе возникновения нелинейных изменений происходит поглощение средой знергии излучения с последующей безызлучательной релаксацией, приводящей к повьпиению температуры среды. Повышение температуры ведет к увеличению знергии колебательных, вращательных и поступательных степеней свободы, что, в свою очередь, вызывает изменение поляризуемости среды, а редовательно, и ее показателя преломления. Это изменение наступает через время, в течение которого происходит безызлучательная релаксация возбуждения. Этот отрезок времени весьма мал с), и на его протяжении в среде не успевают произой- [c.56]

Помимо вызванного спонтанным излучением уменьшения населенности верхнего уровня существуют еще и другие переходы, не индуцированные полем излучения и изменяющие населенности уровней. Эти переходы называются безызлучатель-ными и являются релаксационными процессами. В газах они вызываются, например, соударениями между молекулами, а в твердых телах их причиной может служить, например, взаимодействие с кристаллической решеткой. При этих процессах происходит обмен энергией. (Безызлучательная релаксация может вызывать также переходы на другие уровни, непосредственно не участвующие в процессе.) Для составления баланса средней населенности представляет интерес только соответствующая полная вероятность перехода, которая строится как сумма вероятностей отдельных переходов. [c.21]

Энергия электронного возбуждения РЗ-иона, совершающего переход из одного электронного состояния в другое без взаимодействия с другими ионами (внутрицентровый переход), передается решетке (основе) посредством процесса многофонопной безызлучательной релаксации (МБР). Эти процессы определяют скорость и эффективность передачи энергии возбуждения с верхних уровней ионов N(1 + на уровень а также скорость опустошения ниж- [c.46]

В 1961 году на второй международной конференции по квантовой электронике С. Ятсив [88] впервые представил рассмотрение цикла охлаждения, изображённый на рис. 1.7. Он рассмотрел две группы энергетических уровней, среди которых одна или сразу обе имеют подуровни. Расстояние между подуровнями составляло энергетическую щель порядка кТ, а сами группы отделены друг от друга значительной энергетической щелью. Заметим, что при низких температурах величина расщепления между подуровнями может подстраиваться внешним магнитным полем. В сообщении указывалось, что необходима щель между возбуждённым и основным состояниями размером не менее 10000 см поскольку это весьма удобно как с точки зрения накачки, так и для уменьшения вероятности безызлучательной релаксации между группами подуровней. Чтобы возбуждать отдельные переходы с верхнего подуровня группы основного состояния на нижний подуровень группы возбуждённого состояния, необходим узкополосный источник излучения таким образом, стоксовая эмиссия будет исключена. С. Ятсив предложил три типа оптической накачки для реализации такого эксперимента (1) мощная дуговая лампа, свет которой пропускается через монохроматор (2) предварительно возбуждённый лампой-вспышкой идентичный охлаждаемому образцу кристалл, флуоресценция которого, проходя через фильтр, будет иметь в спектре лишь длинноволновую часть (3) подходящий оптический мазер. [c.57]

Предполагая, что время установления термического равновесия в возбуждённом состоянии много короче времён оптической релаксации между группами, С. Ятсив провёл анализ скоростных уравнений и получил стационарное значение для скорости охлаждения. При расчёте он использовал значения параметров ионов трёхвалентного гадолиния. Энергетическая щель между основным состоянием 87/2 и подуровнями возбуждённого состояния Р7/2, Р5/2 Рз/2 составляет 33000 см 1 Это значение расщепления гарантирует пренебрежимо малую безызлучательную релаксацию. А для того, чтобы обеспечить эффективное поглощение излучения накачки и, одновременно, снизить [c.57]

В основе ОАСКР лежит изменение населенностей молекулярной системы в бигармоническом световом поле. При облучении молекул среды достаточно интенсивным импульсным бигармони-ческим излучением, частоты компонент которого со1 и о)2 подбираются такими, что их разность совпадает с частотой Й комбинационно-активных колебаний (о)1 — оз2= 2), происходит возбуждение молекулярных колебаний и определенная часть молекул, находящихся в освещенном объеме, возбуждается. Последующие процессы безызлучательной релаксации (за время хут) приводят к локальному тепловыделению в объеме взаимодействия пучков и [c.159]

Основой механосинтеза является механическая обработка твердых смесей, при которой происходят измельчение и пластическая деформация веществ, ускоряется массоперенос, а также осуществляется перемешивание компонентов смеси на атомарном уровне, активируется химическое взаимодействие твердых реагентов [103—105]. В результате механического воздействия в приконтактных областях твердого вещества создается поле напряжений. Релаксация его может происходить путем выделения тепла, образования новой поверхности, возникновения различных дефектов в кристаллах, возбуждения химических реакций в твердой фазе. Преимущественное направление релаксации зависит от свойств вещества, условий нагружения (мощности подведенной энергии, соотношения между давлением и сдвигом), размеров и формы частиц. По мере увеличения мощности механического импульса и времени воздействия происходит постепенный переход от релаксации путем выделения тепла к релаксации, связанной с разрушением, диспергированием и пластической деформацией материала и появлением аморфных структур различной природы. Наконец, каналом релаксации поля напряжений может быть химическая реакция, инициируемая разными механизмами, такими как прямое возбуждение и разрыв связи, которые могут реализоваться в вершине трещины, локальный тепловой разогрев, безызлучательный распад экситонов и др. [c.38]

Смотреть страницы где упоминается термин Безызлучательная релаксация : [c.566] [c.566] [c.67] [c.68] [c.319] [c.321] [c.336] [c.391] [c.549] [c.54] [c.12] [c.47] [c.48] [c.49] [c.74] [c.52] [c.155] [c.152] [c.676] [c.98] [c.266] [c.332] [c.407]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...