Химический лазер

Хемилюминесценция используется в химических лазерах. [c.187]

ЖИДКОСТНЫЕ и ХИМИЧЕСКИЕ ЛАЗЕРЫ [c.64]

Химические лазеры. Среди различных типов лазеров заслуживают внимания химические ОКГ. Хотя эти лазеры еще не получили широкого распространения, тем не менее они весьма перспективны и в ближайшее время, по-видимому, будут находить все большее применение. [c.66]

В химических лазерах инверсия создается во время химической реакции, в результате которой образуются атомы или молекулы в возбужденном состоянии. [c.66]

Химическая реакция может быть осуществлена либо ирн фотодиссоциации молекул, либо при электрическом разряде в газе, либо при взаимодействии соответствующих молекул и атомов и их соединений. В соответствии с этим и химические лазеры могут быть подразделены на три группы. Во всех случаях энергия, высвобожденная при химических реакциях, в той или другой мере превращается в энергию лазерного луча. Процесс, протекающий в лазерах первой группы, может быть представлен, например, следующим образом. Фотон, энергия которого hv больше энергии межатомной связи, взаимодействует с двухатомной молекулой Л 1 2. Энергия фотона затрачивается на диссоциацию молекулы на два атома и причем один из атомов оказывается в возбужденном состоянии [c.66]

Для обработки тонких покрытий толщиной 500—2000 А необходимо обеспечить плотность энергии излучения 1—60 Дж/см , а для уменьшения повреждения подложки и термического искажения рисунка длительность лазерного импульса должна находиться в пределах от 10 до 500 не. Этим требованиям удовлетворяют твердотельные н газовые лазеры с модуляцией добротности резонатора, химические лазеры на органических красителях и полупроводниковые. Из табл. 25 видно, что выбор лазеров. [c.160]

В химических лазерах инверсная заселенность возникает в продуктах химических реакций, протекающих при воздействии на реагирующие вещества разряда, излучения или просто при их смешивании или нагреве. В отсутствие обновления рабочей смеси химические лазеры могут работать лишь в импульсном режиме. Генерация прекратится по мере срабатывания реагирующих веществ. Непрерывную генерацию в химических лазерах можно осуществить, прокачивая рабочую смесь через резонатор. Мощность генерации такого лазера, естественно, зависит от скорости прокачки смеси. [c.154]

Рис. 4.15. Схема химического лазера на HF

Таким образом, химический способ возбуждения активной среды позволяет создавать мощные и эффективные лазеры с излучением в ближнем ИК-Диапазоне, представляющие большой практический интерес. Одним из серьезных преимуществ химических лазеров является возможность создания полностью автономной системы, не требующей для своей работы электрической энергии. Необходимо отметить, однако, что широкое использование химических лазеров в промышленности станет возможным лишь после разработки эффективных способов утилизации ядовитых отходов продуктов химических реакций. [c.156]

Мы изучим следующие типы лазеров 1) твердотельные лазеры (на кристаллах или стеклах), 2) газовые лазеры, 3) лазеры на красителях, 4) химические лазеры, 5) полупроводниковые лазеры, 6) лазеры на центрах окраски, 7) лазеры на свободных электронах и 8) рентгеновские лазеры, [c.331]

Химический лазер обычно определяют как лазер, в котором инверсия населенностей достигается непосредственно за счет химической реакции. В соответствии с этим определением газодинамический СОг-лазер нельзя считать химическим, хотя в нем заселение верхнего уровня происходит исключительно за счет [c.396]

Химические лазеры представляют интерес по двум основным причинам 1) они являются интересным примером прямого преобразования химической энергии в электромагнитную 2) от этих лазеров в принципе можно получать высокую выходную мощность (в непрерывном режиме) или высокую выходную энергию (в импульсном режиме), что обусловлено весьма большим выделением энергии в экзотермической реакции, которую можно использовать в работе лазера [c.397]

Химические лазеры. В этих лазерах инверсная заселенность создается за счет химических процессов при этом в излучение преобразуется часть энергии, выделяющейся в экзотермических реакциях. В результате реакций могут возбуждаться любые степени свободы молекул-продуктов поступательные, вращательные, колебательные и электронные, причем для газовой среды типичным случаем является возбуждение первых двух. [c.44]

Химическим лазерам приписывают практическое использование в самом ближайшем будущем. Они работают без электрического питания. Для этого потоки хи- [c.39]

Параметры химических лазеров (D — дейтерий) [c.41]

I — возможная область генерации на вращательных переходах II--возможная область генерации на колебательно-вращательных переходах III—возможная область генерации на электронных переходах IV — полупроводниковые лазеры V—химические лазеры VI — лазеры на красителях VII—газовые лазеры VIII — твердотель г ные лазеры [c.297]

В другом типе этой группы химических лазеров осуществляется продув газа через резонатор со скоростями, близкими к звуковым. Представителем такого типа ОКГ является лазер на фтористом водороде. Атомы фтора в этом лазере образуются при электрическом разряде в смеси N2—Не—SF . Азот увеличивает напряжение на разрядной трубке, что необходимо для разложения молекулы SFfl. Гелий уменьшает температуру смеси. Атомы фтора поступают в прямоугольный канал со скоростью потока 40 m- 1. Ось лазерного резонатора ориентирована поперек потока. Атомы фтора вступают в реакцию с водородом, который подается через соответствующее отверстие в поток атомов фтора при входе в резонатор F + На HF + Н HF является активной лазерной молекулой, на переходах которой осуществляется генерация в диапазоне длин волн 2,6—3,5 мкм. [c.67]

Химические лазеры. Среда — смесь газов. Осн. источник энергии — хим. реакция между компонентами рабочей смеси. Возможны варианты Л. импульсного и пенрерывного действия. Широкий спектр генерации в ближней ИК-области спектра большие мощности непрерывного излучения и большие энергии в импульсе. Применение спектроскопия, лазерная химия, системы K0Hip0J[H состава атмосферы. Рассматриваются проекты систем для ЛТС. [c.551]

Сильноточные релятивистские электронные пучки имеют ещё одно преимущество. Они могут инициировать плазменно-пучковый разряд и создавать плазму высокой плотности в разл. плазмохим. реакторах. Обладая большой энергией в целом, релятивистские электронные пучки способны обеспечить большой выход в одном импульсе и высокую ср. мощность при использовании пучков импульсно-периодич. режимов. А высокая энергия электронов обусловливает хорошую однородность плазмохим. реакторов даже при очень больших давлениях газа в них, намного превышающих атмосферное. Именно благодаря таким преимуществам на плазменно-пучковом разряде с использованием сильноточных релятивистских электронных пучков реализованы химические лазеры на водородо-фтористых смесях, дающие когерентное излучение на длине волны X 3 мкм с энергией до неск. кДж в импульсе длительностью т < 100 нс и обладающие кпд по отношению к энерговкладу пучка в газ до 700%, Созданы экси-мерные плазменные лазеры на смесях Аг + Гг + Кг субмикронного диапазона длин волн с энергией до 1 кДж в импульсе д.тительностью т 40 нс и кпд до 10%. [c.608]

Применение. С. у. служат гл. обр. для нагрева плазмы, создания с помощью полей пучка магнитных ловушек и для сжатия микромишеней в системах УТС с инерциальным удержанием плазмы. Кроме того, пучки, создаваемые С. у., используются для генерации сверхмощных импульсов СВЧ-колебаний в диапазоне от субмиллиметровых до дециметровых волн, для накачки химических лазеров и газовых лазеров высокого давления, в коллективных методах ускорения ионов и т. д. [c.505]

ХИМИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР—газовый лазер, в к-ром инверсия населённостей образуется в результате хим. реакций. Возможность создания X. л. основана на том, что продукты многих экзотермич. хим. реакций образуются преим. в возбуждённых состояниях. Большинство X. л. работает на колебательно-вращат. переходах двухатомных молекул. Возбуждённые молекулы эффективно образуются, в частности, в результате экзотермич. реакций замещения [c.411]

Наибольший интерес с точки зрения практического применения представляют химические лазеры, инверсная заселенность в которых создается между колебательновращательными переходами двухатомных молекул — га-лоидоводородов, образуемых при протекании реакций замещения по одной из следующих схем [c.154]

В качестве примера химического лазера такого типа рассмотрим схему HF-лазера (рис. 4.15). Образование атомарного фтора в нем осуществляется в процессах диссоциахщи при смешивании SFe с нагретым до температуры свыше 2000 К буферным газом (азотом или гелием). При подаче в поток, содержащий атомарный фтор, молекулярного водорода начинается эффективное протекание реакций замещения с образованием возбужденных молекул HF. Попадая в оптический резонатор, эти молекулы испускают лазерное излучение. Достигнутая в настоящее время эффективность преобразования химической энергии в излучение в системах такого типа может составлять 12%. Мощность излучения химических [c.155]

Сопла Лаваля нашли широкое распространение в технике. Одно из первых их применений - использование в направляющих аппаратах паровых турбин. В настоящее время подвод сверхзвукового потока газа к рабочим лопаткам газовых и паровых турбин осуществляется через сверхзвуковые сопла. Для создания дополнительной реактивной тяги они применяются в жидких и твердотопливных ракетных и всевариантных самолетных двигателях и ускорителях. Сопло Лаваля является также одной из составных частей газодинамического и химического лазера. [c.76]

В экзотермической реакции часть теплоты реакции перейдет в энергию колебательно-вращательного или электронного возбуждения молекулы АВ. Таким образом, есл достичь инверсии населенностей, то на основе реакции ассоциативного типа можно в принципе создать лазеры на колебательно-вращательных или внбронных переходах. Однако несмотря на то, что были приложены большие усилия, до сих пор удалось создать лишь химические лазеры на колебательно-вращательных переходах. Генерация в этих лазерах была получена в диапазоне длин волн 3—10 мкм, причем наиболее примечательными примерами являются лазеры на HF и DF, которые мы рассмотрим в следующем разделе. Реакция диссоциативного типа п обн1ем виде записывается следующим образом [c.397]

Химические лазеры описанных выше типов способны давать высокую выходную мощность (большую энергию) с высоким химическим КПД. Непрерывный лазер для военных целей под названием MIRA L (аббревиатура англ. слов mid-infrared ad- [c.400]

Для исследованияс течений в пограничных слоях ГДЛ и химических лазерах необходимо знать коэффициенты переноса. Последние определяются аналогично [1] из решения соответствующих интегральных уравнений путем разложения функции распределения в ряды по многомерным полиномам. Получены выражения для коэффициентов вязкости и теплопроводности, причем им еется несколько различных коэффициентов теплопроводности из-за того, что разным модам колебаний соответствуют разные колебательные температуры. Подученные результаты применены к конкретным течениям многоатомных газов, в частности к течениям сжатия, для исследования эффекта инверсии населенностей в типичных лазерных смесях СОа -J- N2 -f HgO (Не) за сильной ударной волной и в энтропийном слое при обтекании клина [3]. [c.106]

Этот процесс возможен только в случае, когда энергия возбуждения атома Не превосходит энергию ионизации и последующего иона М+. При газодинамическом возбуждении активной среды инверсная заселенность возникает за счет различия времен релаксации уровней в протекающем через сверхзвуковое сопло нагретом газе. В результате генерации тепловая энергия преобразуется в энергию когерентного излучения. Хотя КПД (1 %) и энергосъем (25 Дж/г) для газодинамических лазеров относительно невелики, их энергетическая перспективность определяется возможностью обеспечения значительного расхода газа и удобством непосредственного использования продуктов сгорания различных топлив. Газодинамические лазеры являются самыми мощными лазерами (200 кВт), работающими на колебательно-вращательных переходах молекул (СО2, NgO, СО2, СО). В последние годы все более широкое развитие получают комбинированные способы создания неравновесной среды в газодинамических лазерах. Можно выделить три направления газодинамическое с селективным возбуждением, электро-газодинамическое. При химическом возбуждении инверсия населенностей создается в результате экзотермических химических реакций, в которых образуются возбужденные атомы, молекулы, радикалы. Газовая среда удобна для химического возбуждения тем, что реагенты легко и быстро перемешиваются и легко транспортируются. Химические лазеры интересны тем, что в них происходит прямое преобразование химической энергии в энергию электромагнитного излучения, без необходимости использования электрической энергии. [c.42]

Химические процессы, используемые для создания активной среды лазеров, должны обеспечивать существенный энерговклад во внутренние степени свободы продуктов реакции достаточную скорость этих процессов по сравнению с процессами релаксации энергии внутренних степеней свободы. Наилучшим образом указанным условиям отвечает широкий класс экзотермических реакций, сопровождающихся образованием колебательно-возбужденных молекул (в настоящее время лазеры на колебательно-вращательных переходах являются основными типами действующих химических лазеров). В области химических лазеров на электронных и чисто вращательных переходах работы носят в основном поисковый характер. Наиболее важными факторами, определяющими возможность использования реакций в химических лазерах на колебательно-вращательных переходах, являются доля энергии реакции идущая на возбуждение колебаний и вид распределения молекул-продуктов по колебательным уровням в первичном акте реакции, т. е. константы скорости реакции для отдель- [c.44]

Большой вклад в дело развития лазерной техники сделан и учеными США. Работы таких ученых, как Ч. Таунс, А. Джаван, Дж. Строук, известны мировой общественности. Однако в последние годы в США, охваченных милитаристским угаром, все больше усилий прилагается для достижения превосходства над СССР в вооружениях. С этой целью огромные средства направляются на создание лазеров большой мощности, а также рентгеновских и химических лазеров. [c.8]

Современные газовые лазеры — газодинамические, электродинамические и электроионизационные генерируют более мощное излучение, чем твердотельные (до 2000 Дж). Перспективны химические лазеры, которые могут работать в диапазоне от 0,34 до 11 мкм и позволяют изменять длину волны излучения. Они обладают высоким (до 50%) кпд. [c.33]

В первой реакции для инициирования необходим свободный атом фтора. Одной из постоянных проблем химических лазеров является разработка методов эффективного получения таких свободных атомов. Возбужденная молекула HF (обозначаемая HF ), возникающая при такой реакции, может находиться в возбужденном состоянии, являющемся верхним уровнем лазерного перехода. Третья реакция выражает переход в нижнее лазерное состояние, которое не заселяется при химической реакции. Оно сопровождается испусканием квантов световой энергии hv. Таким образом, инверсия населенностей возникает автоматически всякий раз после того, как протекает химическая реакция, и в качестве конечного продукта возникают молекулы в возбужденном состоянии. Для инициирования реакции, т. е. для первоначального создания свободных атомов, может потребоваться электрическая энергия, но как только реакция началась, образуются свободные атомы и эти реакции будут непрерывно продолжаться. Наиболее хорошо разработанными лазерами являются лазеры на фтористом водороде, работающие на многих длинах волн, расположенных в диапазоне 2,6...3,6 мкм, а также лазер на окиси углерода, генерирующий на длинах волн около 5 мкм. Химические лазеры, работающие в непрерывном режиме, дают выходную мощность около нескольких киловатт. Они работают без электрического питания, используя смешение втекающих хим,ических компонентов. Такой лазер похож на работающий реактивный двигатель, поскольку рабочая химическая смесь со сверхзвуковой скоростью прокачи- [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...