Диффузионное охлаждение

Рис. 4.6. Устройство СОг-лазера с диффузионным охлаждением

Так например, промышленные отечественные лазеры Катунь и Кардамон с диффузионным охлаждением, состоящие из четырех газоразрядных трубок с = 3 см и длиной 6 м каждая, последовательно объединенных единой оптической системой, обеспечивают стационарную генерацию на уровне выходной мощности 0,8... 1 кВт при удельном съеме мощности излучения 40 Вт/м. [c.128]

Технологические возможности лазера прежде всего определяются предельной плотностью энергии в фокальном пятне. Воспользовавшись соотношением (2.43) для типичных параметров СОг-лазеров с диффузионным охлаждением Р 1 кВт, ft 4 см, получим предельную величину S 10 ... 10 Вт/см". Реальная расходимость [(1...5)-10 1 этих лазеров, как правило в 5.,.10 раз больше дифракционной [(0,5...1) 10 ] и поэтому обычно S 10 ...10 Bт/ м Причиной столь высокой расходимости является большое число оптических элементов и большие размеры диффузионных лазеров, а также генерация высоких поперечных мод излучения. Реальные значения введенного в гл. 2 коэффициента Вт составят [c.128]

Для лазерного оборудования промышленного назначения весьма важным параметром являются габариты установки. Поэтому типичные значения характеризующей габариты лазера длины разрядных трубок для некоторых технологических СОг-лазеров с диффузионным охлаждением приведены в табл. 4.3. [c.129]

Ограничение предельной мощности однолучевых трубчатых СОг-лазеров с диффузионным охлаждением обусловлено прежде всего тем, что предельная мощность накачки и объем рабочего тела при фиксированной длине зависят от радиуса трубки противоположным образом Va СО 7 , аохл со. Рост объема Va при этом полностью компенсируется уменьшением (/ >охл- Рост удельной мощности возможен лишь в том случае, если увеличение объема не будет сопровождаться падением скорости теплоотвода. Такая ситуация возможна в газоразрядном зазоре щелевой геометрии (рис. 4.7,6). В этом случае рабочий объем активной среды пропорционален L h, где h — ширина щели — ее длина в направлении, перпендикулярном оптической оси, а скорость теплоотвода oh . Поэтому мощность лазера xL /h и таким образом открывается возможность увеличения P/La с ростом Ьщ. [c.129]

Дальнейшее увеличение мощности и снижение габаритов СОг-лазера с диффузионным охлаждением возможно при использовании так называемых многолучевых или многоканальных лазерных систем, состоящих из большого числа газоразрядных элементов с малым поперечным размером, помещенных в общий для всех этих элементов оптический резонатор. Малый поперечный размер каждого элемента обеспечивает при этом эффективный теплоотвод, а неограниченные физическими причинами возможности увеличения всей сборки газоразрядных элементов открывают путь существенного увеличения полной мощности лазера. Простейшим вариантом многолучевого лазера является изображённая на рис. 4.7,в система из набора параллельных оптической оси охлаждаемых газоразрядных трубок, помещенных между двумя плоскими зеркалами резонатора. Предельная мощность такого лазера составит [c.130]

Возможные конструкции импульсных СОг-лазеров представлены на рис. 4.11,а—в. Первая из них (рис. 4.11, а) отличается от стационарных СОг-лазеров с диффузионным охлаждением смеси лишь режимом питания разряда. [c.144]

Частота следования импульсов излучения в лазере с диффузионным охлаждением ограничивается скоростью [c.144]

Рабочая смесь в СО-лазере включает помимо активной молекулы СО ряд дополнительных компонент N2, Не, О2, Хе. Наличие азота в смеси, так же как и в СО2-лазере, приводит к более эффективному заселению верхних лазерных уровней и облегчает получение инверсии. Роль гелия в активной среде СО-лазера сводится к повышению теплопроводности. Так же как и в случае СО2-лазеров, он является основным компонентом смеси в системах с диффузионным охлаждением. Небольшое количество кислорода вводится в СО-лазеры для обеспечения стабильности состава рабочей смеси. С этой же целью применяется и Хе. [c.153]

В современных конструкциях СОг-лазе-ров для увеличения эффективности использования рабочей смеси необходимо поддерживать ее температуру на оптимальном уровне и не допускать перегрева. С этой целью рабочую смесь охлаждают либо по принципу отвода теплоты от разрядной трубки (СОг-лазеры с диффузионным охлаждением рабочей смеси -медленная прокачка), либо непосредственной циркуляцией рабочей смеси с целью замены нагретых объемов (СОг-лазеры с конвективным охлаждением - быстрая прокачка). [c.436]

Отметим, что Ъ определяется в соответствии с уравнением (7.112) с помощью коэффициента диффузии D В) и максвелловского распределения М (Е, Т). Следовательно, первый член в уравнении (7.114), который учитывает отклонения спектра нейтронов от максвелловского распределения, представляет собой член диффузионного охлаждения B . Происхождение и название этого члена можно понять из нижеследующего обсуждения. [c.301]

Расчет коэффициента диффузионного охлаждения с помощью уравнения [c.301]

Например, при измерениях длины диффузии было установлено существование эффекта диффузионного нагревания , аналогичного только что рассмотренному эффекту диффузионного охлаждения, который наблюдался в экспериментах с импульсным источником. При описании эксперимента по измерению длины диффузии поток нейтронов можно считать не зависящим от времени и меняющимся при удалении от источника по закону ехр ( — Кх). Тогда [c.302]

Причина э( екта диффузионного нагревания состоит в том, что нейтроны более высоких энергий диф-фундируют внутрь данного элемента объема быстрее, чем нейтроны более низких энергий. При диффузионном охлаждении существует результирующая диффузия нейтронов наружу из любого элемента объема, в то время как при диффузионном нагревании результирующая диффузия осуществляется внутрь элемента объема. [c.303]

Процесс упорядочения является диффузионным процессом (превращение сопровождается перемещением атомов), поэтому медленное охлаждение способствует упорядочению. [c.106]

Первая группа. Предшествующая обработка может привести металл в неустойчивое состояние. Так, холодная пластическая деформация создает наклеп — искажение кристаллической решетки. При затвердевании не успевают протекать диффузионные процессы, и состав металла даже в объеме одного зерна оказывается неоднородным. Быстрое охлаждение или неравномерное приложение напряжений делает неравномерным распределение упругой деформации. Неустойчивое состояние при комнатной температуре сохраняется долго, так как теплового движения атомов при комнатной температуре недостаточно для перехода в устойчивое состояние. [c.225]

Опыты показали, что если легированную сталь, быстро охлажденную после отпуска при 650°С, вновь подвергнуть продолжительному нагреву при 500—520°С, то независимо от скорости последующего охлаждения в стали развивается хрупкость. Следовательно, в стали при температурах ниже 600°С совершаются какие-то диффузионные процессы, приводящие к охрупчиванию. [c.375]

При высоком отпуске по границам зерна происходит более ускоренное (в сравнении с объемом зерна) карбидообразование и насыщение карбидной фазы марганцем, хромом, а также образование специальных карбидов (при соответствующей легированности). Этот процесс приводит к обеднению карбидообразующими элементами приграничных слоев зерна. При последующем медленном охлаждении (или во время выдержки при 500—520°С) происходит обогащение этих приграничных слоев фосфором, так как при температурах ниже 600°С фосфор приобретает стремление к диффузионному перераспределению в направлении участков, обедненных карбидообразующими элементами (явление восходящей диффузии), а диффузионная подвижность атомов фосфора при этих температурах достаточно велика. В итоге сталь охрупчивается из-за ослабления прочности межзеренных сцеплений. [c.375]

По прочности паяные соединения уступают сварным. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, серые и ковкие чугуны. При пайке металлы соединяются в результате смачивания и растекания жидкого припоя по нагретым поверхностям и затвердевания его после охлаждения. Прочность сцепления припоя с соединяемыми поверхностями зависит от физико-химических и диффузионных процессов, протекающих между припоем и основным металлом. [c.238]

Из диаграммы состояния видно, что полиморфное а р-превра-щение при охлаждении в условиях, близких к равновесию, протекает в интервале температур и сопровождается диффузионным перераспределением компонентов между обеими фазами. [c.113]

Диффузионный отжиг (гомогенизация) состоит из нагрева стали до 1050—1150° С (см. рис. 9.1), длительной выдержки (10—15 ч) при этой температуре и последующего медленного охлаждения. В результате диффузионного отжига происходит выравнивание неоднородности стали по химическому составу и уменьшение ликвации. Гомогенизации подвергаются слитки легированных сталей, крупные стальные отливки и др. [c.115]

Способность сплава длительное время выдерживать воздействие агрессивных сред при высоких температурах зависит не только от диффузионно-барьерных свойств пленок продуктов реакции, но и от адгезии таких пленок к основному металлу. Нередко защитные пленки отслаиваются от поверхности металла во время циклов нагревания — охлаждения, так как коэффициенты расширения пленки и металла неодинаковы. Американское общество по испытанию материалов провело ускоренные испытания [58 ] на устойчивость различных проволок к окислению. Испытания заключались в циклическом нагревании проволоки (2 мин) и охлаждении (2 мин). Попеременное нагревание и охлаждение заметно сокращает срок службы проволоки по сравнению с постоянным нагревом. Срок службы проволоки в этих испытаниях определяется временем до разрушения или временем до увеличения ее электрического сопротивления на 10 %. В соответствии с уравнением Аррениуса, зависимость срока службы т (в часах) проволоки от температуры имеет вид [c.205]

В зависимости от взаимной ориентации скорости потока газовой сме< Wr и оптической оси О быстропроточные лазеры можно в свою очередь разделить на лазеры с продольной и поперечной прокачкой. Указанная классификация СОг-лазеров иллюстрируется схемой на рис. 4.5, а—в. В лазерах с диффузионным охлаждением проток газа не является обязательным и при наличии схем регенерации лазер- [c.123]

Устройство СОг-лазера с диффузионным охлаждением рабочей смеси показано на рис. 4.6. Обычно он состоит из охлаждаемой водой разрядной трубки I, внутри которой с помощью системы электродов 2 создается газоразрядная плазма 3. По торцам разрядной трубки размещаются зеркала резонатора глухое зеркало 4 и полупрозрачное (или с отверстием) зеркало 5. Стабильность усилительных свойств среды в течение длительного времени поддерживается путем слабой прокачки лазерной смеси или размещением внутри отпаянного лазера регенерирующего элемента. В диффузионных лазерах используется, как правило, смесь СОггМггНе в соотношениях 1 1 3 или 1 1 6 (или близко к этому) при полном давлении до 20...40 торр. [c.125]

Оценим предельную мощность излучения, достижимую в лазерах с диффузионным охлаждением. Процессами, ограничивающими ее величину, могут быть перегрев рабочей смеси или устойчивость разряда. Максимальные значения среднего объемного энерговклада jE, обусловленные скоростью охлаждения смеси djE o , можно оценить из стационарного уравнения баланса теплоты в разряде [c.125]

Проведенные оценки показывают необходимость высокой относительной кон-центрации Не в рабочей смеси СОг-лазера с диффузионным охлаждением. Так как теплопроводность азота в 6 раз ниже теплопроводности гелия, исключение Не из Рцс 4.7. Способы увеличения рабочей смеси приведет к мощности и сокращения габарл-падению Р/1а)Д до уровня тов технологических СОг-лазе-10 20 Вт/м диффузионным охлажде- [c.127]

Способы возбуждения СО-лазеров практически не отличаются от СО2. Они эффективно накачиваются электронным ударом при передаче энергии от возбужденной молекулы N2 в химических реакциях. Важным с практической точки зрения отличием СО-лазера является более жесткое требование эффективного охлаждения рабочей смеси. Инверсия в СО-лазере исчезает уже при температуре смеси 350...400 К. Оценочные расчеты, проделанные для случая диффузионного охлаждения, показывают, что предельная вкладываемая на единицу длины газоразрядной трубки электрическая мощность снижается от 6 до 3 Вт/см при повышении температуры стенок от 77 до 300 К. С учетом реального при этих температурах т)эо 0,5...0,1 погонная мощность излучения СО-лазера будет снижаться от 300 до 30 Вт/м. Приведенные в литературе эксперим.ентальные данные подтверждают возможность получения мощностей 10 Вт с КПД 0,5 на смесях при температуре жидкого азота и резкое снижение выходных характеристик при повышении температуры стенок до комнатной. [c.153]

Медленная прокачка применяется в трубчатых однолз чевых лазерах со сравнительно малой мощностью и в многолучевых лазерах. Однако изл) ение лазеров с диффузионным охлаждением отличается повыщенной расходимостью из-за наличия большого числа поворотных зеркал и многомодового характера излучения. Поэтому при фокусировке излучения максимальные значения плотности мощности ограничены (Ю . .. 5 10 Вт/см ). [c.436]

Зремя жизни нейтрона с энергией В по отношению к утечке из системы приближенно описывается выражением vD ( ) j-i Ддя газообразных и жидких замедлителей величина vD (Е) возрастает с энергией нейтрона в тепловой области, так что нейтроны более высоких энергий утекают (или диффундируют) из системы быстрее, чем нейтроны меньших энергий. Результирующий эффект такой преимущественной утечки нейтронов более высоких энергий состоит в сдвиге спектра нейтронов в область более низких энергий по сравнению с максвелловским распределением прп температуре замедлителя. Если бы сдвинутый спектр можно было характеризовать температурой нейтронов [112], то она была бы ниже, чем температура замедлителя. Это объясняет происхождение термина диффузионное охлаждение. В соответствии с уравнениями [c.301]

В ядерных реакторах диффузионное охлаждение из-за утечки быстрых нейтронов сравнительно невелико, за исключением очень малых систем, однако ужестчение спектра в результате поглощения тепловых нейтронов обычно [c.303]

По условию заполнения зазора пайку можно разделить на капиллярную и некаииллярную. По механизму образования шва капиллярная пайка подразделяется на пайку с готовым припоем, когда затвердевание шва происходит при охлаждении контактнореактивную пайку реактивно-флюсовую диффузионную. К некапиллярным способам относятся пайка-сварка и сварка-пайка. [c.238]

На рис. 4.23, а показана небольщая часть фазовой диаграммы бинарного сплава А—В, обогащенного компонентом А. Основы фазовых диаграмм рассмотрены в работе [33]. Вместо плавления и затвердевания при единственной температуре Та сплав, содержащий примесь б в Л и имеющий концентрацию В, в идеальном случае плавится в интервале температур от Ту до 7з. Диаграмма на рис. 4.23, а составлена для растворенного вещества В, которое понижает точку плавления вещества А. Заметим, что обе температуры Ту н Тз лежат ниже точки плавления чистого металла А. При охлаждении сплава состава Ву из области жидкости и при условии, что переохлаждение отсутствует, зарождение твердой фазы начинается при температуре Гь Твердая фаза, появившаяся при этой температуре, имеет состав б] и оставляет жидкость состава Ьу. При дальнейшем охлаждении осаждается большее количество твердой фазы, имеющей состав, который изменяется вдоль линии солидуса. Состав оставшейся жидкости изменяется по линии ликвидуса. При температуре Т твердая фаза имеет состав бз, жидкая — Ьз, а при температуре Тз твердая фаза состава бз находится в равновесии с жидкостью состава бз. До сих пор считалось, что скорость охлаждения бесконечно мала, так что всегда поддерживается равновесный состав. Другими словами, твердая фаза состава б], появившаяся первой, успела диффузионно перейти в состав бз, пока температура падала до Тз. Поскольку диффузия в твердом состоянии всегда медленна, а скорость охлаждения не может быть бесконечно мала, концентрационное равновесие никогда не достигается, в результате чего при температуре ниже Тз состав твердой фазы оказывается между 61 и 63, а жидкость с избытком В не затвердеет окончательно, пока температура не достигнет Т . [c.170]

Точный платиновый термометр сопротивления, который обсуждался в предшествующих разделах, является тонким и хрупким прибором. Механические сотрясения, даже не столь сильные, чтобы повредить кожух, вызывают напряжения в чувствительном элементе и увеличивают его сопротивление. В некоторых конструкциях термометров повторные сотрясения в осевом направлении могут привести к сжатию витков проволоки и в конечном счете к замыканию между витками. Помимо этих деликатных приборов, существуют также технические платиновые термометры сопротивления, конструкция которых выдерживает использование в нормальных производственных условиях. Выпускается множество самых различных типов технических термометров. Общим для всех них является то, что чувствительный элемент прочно закреплен, а часто просто заделан в стекло или керамику. Это Делает термометр исключительно прочным, но в то же время пбнижaJeт стабильность его сопротивления. Причин относительной нестабильности сопротивления по сравнению с точным лабораторным термометром две. Во-первых, чередование нагрева и охлаждения приводит к тому, что вследствие различия в коэффициенте теплового расщирения у платины и материала, охватывающего проволоку, чувствительный элемент испытывает напряжения, приводящие к изменению его сопротивления, и возникают остаточные деформации, которые также сказываются на величине сопротивления. Влияние механических напряжений можно снять отжигом при достаточно высокой температуре, однако остаточные деформации устранить, разумеется, невозможно. Во-вторых, при высоких температурах происходит изменение сопротивления вследствие диффузионного загрязнения платины окружающим материалом. Хотя воспроизводимость результатов, получаемых с помощью технических платиновых термометров сопротивления, уступает воспроизводимости прецизионных платиновых термометров сопротивления, она существенно лучще, чем у термопар, работающих в условиях технологического процесса. По этой причине многие миллионы платиновых термометров сопротивления используются в технике, промыщленности, авиации и т. д. [c.221]

При больших скоростях охлаждения можно подавить нормальные диффузионные превращения (например, распад твердого раствора). В этом случае сплав после охлаждения будет состоять из метастабилыюй при низкой температуре фазы, устойчивой при высокой температуре. [c.105]

Общая продолжительность диффузионного отжига (нагре в, выдержка и медленное охлаждение) больших садок металла 1,остигает 50—100 ч. и более. В зависимости от состава стали и. массы садки [c.191]

Азотированный слой состоит из поверхностной нитридной зоны (е, y ) и зоны а-фазы с избыточными нитридами — Fe N (7 -фазы) или нитридов специальных элементов. Эта часть слоя называется зоной внутреннего азотирования или диффузионной 3 о и о й. При переходе от одной фазы к другой п азотированном слое, полученном на железе, происходит резкий перепад концентраций, который устанавливается при температуре диф([)узии и сохраняется после охлаждения (рис. 146). [c.239]

При охлаждении диффузия N1 и Ре затруднена и превращение у- а происходит по мартенситному (бездиффузи-онному) типу. Обратное превращение а- 7 происходит по диффузионному типу. [c.156]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...