Селективное возбуждение

Селективное возбуждение атомов и молекул лазерным излучением позволяет осуществлять разделение изотопов. Селективно возбужденные атомы или молекулы в составе смеси изотопов становятся химически активными и смогут вступать в химическую реакцию, позволяя тем самым разделить изотопы. Разделение изотопов можно осуществить также путем селективной ионизации атомов или молекул лазерными лучами и последующим воздействием магнитного ноля. [c.389]

Рис. 34.9. Схема энергетических уровней молекул N2 и Oj [1]. Отсчет энергии ведется от основных состояний t,=o) и СО2 (00°0). Показаны селективное возбуждение уровня 00° 1 молекулы СО2 путем передачи энергии с колебательного уровня ц = 1 молекулы N2 и лазерные переходы между уровнями СО2

Лазерная спектроскопия на основе двойного резонанса и флуоресценции обеспечивает очень высокое разрешение по энергии, например в процессах обмена колебательной энергией между селективно возбужденными и не- [c.221]

Механизмы Я. р. Характер взаимодействия налетающей частицы с ядром зависит от её кинетич. энергии, массы, заряда и др. характеристик. Он определяется теми степенями свободы ядра (ядер), к-рые возбуждаются в ходе столкновения. Различие между Я. р. включает и их разл. длительность. Если налетающая частица лишь касается ядра-мишени, а длительность столкновения приблизительно равна времени, необходимому для прохождения налетающей частицей расстояния, равного радиусу ядра-мишени (т. е. составляет 10 с), то такие Я. р. относят к классу прямых Я. р. Общим для всех прямых ядерных реакций является селективное возбуждение небольшого числа опре-дел. состояний (степеней свободы). В прямом процессе после 1-го столкновения налетающая частица имеет достаточную энергию, чтобы преодолеть ядерные силы притяжения, в область действия к-рых она попала. Примерами прямого взаимодействия являются неупругое рассеяние нейтронов (п, п ), реакции обмена зарядом, напр, (р, п). Сюда же относят процессы, когда налетающий нуклон и один из нуклонов ядра связываются, образуя дейтрон, к-рый вылетает, унося почти всю имеющуюся энергию [т. н. р е а к ц и я п о д х в а т а (р, d) ], или когда ядру передаётся нуклон из налетающей частицы (реакция срыва, напр, (d, р)]. Продукты прямых Я. р. летят преим. вперёд. [c.668]

Совсем иная ситуация возникает при селективном возбуждении в резонансной области (рис. 5.2 б). В этом случае молекулы типа I не только более эффективно возбуждаются, но и их число превышает число молекул типа II, возбуждаемых через ФК. Поэтому в ансамбле возбужденных молекул будут доминировать молекулы типа I. Но у всех молекул типа I частота БФЛ совпадает с частотой лазерной линии, т. е. ансамбль возбужденных молекул является почти однородным. Следовательно при лазерном возбуждении в [c.163]

Особенности спектра селективно возбуждаемой флуоресценции. Связь с полным двухфотонным коррелятором. В предыдущем пункте мы дали качественную картину возникновения структурных спектров флуоресценции при лазерном возбуждении образца. Выведем теперь формулы, описывающие распределение интенсивности в полосе излучения при селективном возбуждении образца и найдем связь этих формул с полным двухфотонным коррелятором, рассматривавшимся в главах 1 и 3. Поскольку все возбужденные молекулы флуоресцируют, а форма полосы флуоресценции молекулы описывается функцией (wr — шо), где — частота испущенного фотона, то форма полосы излучения образца описывается функцией [c.164]

При ультрафиолетовом возбуждении мы получили широкополосное излучение образца. При селективном возбуждении формула (12.7) принимает для данного случая вид [c.166]

Уран имеет сложное строение электронных оболочек. В нем насчитывается более 900 энергетических уровней, между которыми наблюдается более 9000 переходов. Сдвиг по энергии между соответствующими уровнями изотопов JJ 238[j составляет 3-10 эВ, а сдвиг частот 8 ГГц, поэтому частота лазерного излучения для селективного возбуждения атомов урана должна выдерживаться очень точно, погрешность не должна превышать 10 при ориентировочной энергии фотона 1 зВ. [c.249]

ДЛЯ селективного возбуждения сред, в которых протекают быстрые релаксационные процессы. Как показано на рис. 9.18, первый лазерный импульс вызывает возбуждение лишь с уровня [c.349]

Основными элементами лазера являются активная среда, источник накачки, возбуждающий вещество активной среды, и резонатор. В обычных условиях отдельные возбужденные атомы вещества переходят на более низкие энергетические уровни спонтанно, т. е. независимо друг от друга. Целью возбуждения активной среды в лазере является такое распределение атомов по возбужденным уровням, при котором между двумя выбранными уровнями достигается инверсия. Состояние с инверсной населенностью отличается от равновесного тем, что на верхнем уровне скапливается существенно больше частиц, чем это диктуется условием равновесия. В результате число переходов с излучением фотонов между данными уровнями оказывается больше числа переходов с поглощением. Такое селективное возбуждение верхних уровней и обеспечивается источником накачки. [c.672]

Возбуждение электронным ударом. Если возбужденнее состояние связано радиационным переходом с основным состоянием, то из приближения Борна без учета электронного обмена следует, что это возбужденное состояние селективно возбуждается в результате неупругих столкновений электронов с атомами. Так, для благородных газов селективное возбуждение из основного состояния осуществляется следующим образом [c.674]

Избыток энергии, уносимой в виде кинетической энергии Т одной из частиц А или В, порядка электрон-вольта. Частицы А и В имеют сильную тенденцию образовывать определенные А и В или А и В, осуществляя тем самым селективное возбуждение одного из состояний А или В. Такой тип получения инверсии имеет место в лазере на смеси натрия и водорода, а также в послесвечении разряда в чистом кислороде и смесях благородных газов при больших давлениях. [c.676]

Селективное возбуждение на метастабильный уровень может быть осуществлено не только в результате неупругих атом-атомных соударений, но и неупругими атом-мо-лекулярными соударениями, при которых происходит диссоциация молекул с переходом одного из атомов в возбужденное состояние, по схеме [c.100]

Эта трудность уже преодолена в оптическом диапазоне несколькими методами а) путём использования техники штарковских импульсов [183] б) путём применения техники внутрирезонаторной частотной модуляции [184] в) за счёт использования акустооптического модулятора [185]. Важным элементом оптических схем всех этих методов является узкополосный непрерывный лазер, позволяющий осуществлять селективное возбуждение широких неоднородно-уширенных спектральных линий [186]. Поскольку в эксперименте по фотонному- [c.173]

Для создания активной среды необходимо селективное возбуждение ее атомов, обеспечивающее инверсную заселенность хотя бы одной пары их энергетических уровней. Возможны различные способы создания -инверсной заселенности. Поскольку в предшествующем изложении подробно обсуждались процессы излучения и поглощения света, начнем с описания оптического метода селективного возбуждения атомов среды ). Примером оптического квантового генератора, в котором используется оптический метод возбуждения, может служить рубиновый лазер. Отметим, что этот генератор был исторически первым квантовым генератором, излучающим в видимой области спектра (Мейман, 1960 г.). [c.784]

Другими положительными характеристикамиЗ лазеров являются высокая степень когерентности и узость линии излучения, позволяющие улучшить разрешающую способность примерно на пять и более порядков по сравнению с приборами, использующими обычные источники света. Эти замечательные особенности уже нашли применение в ряде направлений спектроскопии. Так, селективное возбуждение атомов и молекул открыло новые возможности спектроскопии, исследующей спектры флуоресценции в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасных частях спектра. По спектрам флуоресценции можно определить малые концентрации примесей в жидких растворах и газообразных смесях и исследовать процесс их образования в динамике, т. е. в течение химической реакции. [c.216]

Лазеры широко используются в химической спектроскопии, где их роль сводится не только к стимулированию химических реакций, но и к определению характера их протекания. Импульсные лазеры применяются для фотолиза веществ, в котором участвуют микросекупдные и наносекундпые импульсы. Однако использование пикосекундных импульсов позволяет повысить разрешение системы на трн-четыре порядка и открывает новые возможности для исследования фотофизических процессов. Большая мощность излучения лазера может быть вложена в малый объем твердого тела, жидкой или газовой среды, вызывая эффект пиролиза. Это может быть использовано в области микроскопических исследований, а также для ускорения специфических реакций и других целей. При определенных условиях лазеры могут служить для возбуждения определенной степени свободы в потенциально реактивных молекулах, приводя их таким образом к селективно возбужденной химической реакции. Этот метод может быть использован для исследований реакций при воздействии на них тепловым источником. Новым применением лазеров в химии является фотохимическое разделение изотопов, при котором используются такие положительные моменты, как высокая интенсивность, узкая полоса излучения и возможность настройки лазера на определенную длину волны. Облучая систему атомов или молекул, среди которых имеются изотопные элементы с несколько смещенной линией поглощения, можно возбудить их селективно и известным способом отделить от общей системы. Таким образом удалось разделить изотопы водорода (дейтерия), бора, азота, кальция, титана, брома, бария, урана и т. д. [238]. [c.222]

Лазер может быть использован для предварительного возбуждения одного из потоков реактантов с целью исследовать эффект селективного возбуждения или способность к химической реакции. Метод фотофрагментной спектроскопии, использующий испульсный лазер для фотодиссоциации молекул в потоке, дает ценную информацию об энергии связи атомов или отдельных молекул. Следовательно, в случае бесструктурной поглощающей среды можно получить спектроскопическую информацию. Световое давление луча достаточно интенсивного лазера способно отклонять поток молекул от оси их движения, позволяя производить таким образом отделение молекул по различным состояниям. [c.223]

Для оптич. И. р. используются лазеры. Лазерное излучение можно применять для селективного возбуждения электронных уровней атомов или колсбат. уровней молекул (рис. 5). Если электронный уровень выше порога диссоциации, для распада молек5 чы достаточно [c.125]

Во втором варианте селективное возбуждение атомов находящихся в виде металлического пара, проводится излучением перестраиваемых лазеров в видимой части спектра. Возбужденные атомы при дополнительном облучении могут быть ионизированы, а образовавшиеся ионы извлечены из смеси с нейтральными атомами электромагн 1тными методами. [c.204]

Процесс может проводиться в несколько этапов (рис. 7.21). На первом этапе реализуется селективное возбуждение атомов 2 U(ftvi), для которого требуется настроенный с высокой точностью лазер. На втором этапе ионизи-)уются возбужденные атомы. [c.249]

Принципиальная схема установки для атомного метода разделения изотопов урана, разработанная в Ливерморской лаборатории им. Лоуренса, приведена на рис. 7.22. Установка состоит из трех частей лазерной системы, настроенной на частоту селективного возбуждения системы усиления лазерного луча системы разделения ионизованного Используются два лазера первый (на парах меди, мощностью 150 Вт) приводит в действие второй (на красителях), генерирующий свет с необходимой для процесса длиной волны (рис. 7.23). [c.249]

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]

Этим методом Крюкову и Летохову с сотр. [9.51] удалось осуществить селективное возбуждение оснований нуклеиновых кислот. При этом основания разлагались двухступенчатым -возбуждением через промежуточную ступень, которой служил 1-уровень с временем жизни порядка нескольких пикосекунд [c.350]

Летохов [9.52, 28] наметил пути возможного использования таких вызывающих ионизацию многоступенчатых возбуждений пикосекундными импульсами для наблюдения селективных возбуждений с высоким пространственным разрешением при помощи электронного или ионного микроскопов. Это показывает возможность создания приборов, сочетающих высокое временное, спектральное и пространственное разрешение. [c.350]

Метод модулированного возбуждения — это самый старый и, П0"Видим0му, наиболее подходящий метод изучения чрезвычайно короткоживущих состояний 10 сек), хотя за последнее время этим методом выполнена лишь одна работа (в ФРГ) [58]. Поскольку расчет сдвига фазы основан на предположении о чисто экспоненциальном затухании, каскадных переходов здесь ни в коем случае не должно быть. Поэтому применяется модулированное фотовозбуждение, так как оно обеспечивает селективное возбуждение определенных состояний. При таком методе время жизни получают, сравнивая фазу модуляции источника с фазой модуляции рассеянного света в зависимости от частоты модуляции. Но, поскольку при фотовозбуждении мы имеем дело, очевидно, лишь с разонансными уровнями, применимость такого метода сильно ограничена. [c.278]

Накачка излучательиыми каскадными переходами. Интенсивные лазерные переходы могут быть использованы для получения селективного возбуждения верхних уровней других лазерных переходов, которые, вследствие того что их четность совпадает с четностью основного состояния, не могут эффективно возбуждаться прямым электронным удчром. Эта ситуация осуществляется на ряде лазерных переходов в гелий-неоновом лазере. [c.675]

Другие методы определения эффективности установки. Для измерения эффективного квантового выхода установки для линии La. был предложен оригинальный прием, основанный на селективном возбуждении трехквантового уровня атома водорода и наблюдении с помощью [c.255]

Одной пз конкретных реализаций процесса селективного воздействия является лазерное разделение изотопов. Сама задача разделения изотопов уже давно носит важный прикладной характер. В качестве общеизвестного примера можно привести разделение изотопов урана с атомными массами 235 и 238, необходимое для реализации цепной реакции деления атомных ядер. Использование лазерного излучения по схеме селективное возбуждение — ионизация — отделение ионов от нейтральных частиц открыло новые возможности разделения изотопов. Лазерный метод основан не на различии масс ядер изотонов (как во всех других методах — термодиффузионном, электромагнитном, методе центрифуги), а на различии спектров возбужденных электронных состояний, обусловленном различием магнитного момента ядер разных изотопов данного элемента. Механический момент ядра, связанный с его магнитным моментом, складываясь с моментпм электронной оболочки, определяет результирующий момент атома, определяющий снектр связанных электронных состояшпг. Различие в энергиях возбужденных электронных состояний [(именуемое в научной литературе сверхтонкой изотопической [c.83]

В-четвертых, необходимо, чтобы существовал физический процесс (паиример, ионизация), используя который, можно было 01,1 перевести селективно возбужденный атом в такое состояние, которое можно выделить пз смеси с новозбуждепными атомами, на-п]шмер перевести атом в состояние иона. [c.84]

В отличие от той селективности, которая обсуждалась выше п которая иногда именуется межмолекулярной селективностью (т. е. селектпБпостью для данного типа молекул, находящихся в смеси с другими молекулами), под внутримолекулярной селективностью понимается селективное возбуждение или разрыв определенной связи среди многих связей сложной молекулы. Осущестилопие впутримолекулярпоп селективности может привести к управлению химическими реакциями в заданном направлении. Очевидно, что тепловое, неселективное воздействие на сложные молекулы может привести лишь к последовательному нарушению связен, начиная с наиболее слабых. [c.96]

Дисперсия спектроскопических параметров, связанная с неоднородностью оптических центров, характерна для неодимовых стекол всех известных основ. На рис. 1.4 представлены экспериментальные данные, характеризующие дисперсию скоростей излуча-тельной, безызлучательной и общей релаксации уровня в фосфатных, силикатных и фторбериллатных стеклах, полученные нри селективном возбуждении образцов этих стекол перестраиваемым лазером в полосу поглощения /9/0—(Хл 430 пм). На основании этих данных можно определить дисперсию квантового выхода [c.36]

Интересно рассмотреть также поперечные моды в качестве независимых носителей информационных каналов вместо используемых продольных мод (а может быть, и в дополнение к ним). Как было сказано выше, поперечные моды лазерного излучения представляют собой пучки света, распределение комплексной амплитуды в сечении которых описывается собственными функциями оператора распространения света в соответствующей среде. Фундаментальным свойством мод является сохранение структуры и взаимной ортогональности при распространении в среде. Именно это свойство поперечных мод является основой для построения систем связи с модовым уплотнением каналов. Интерес к поперечным модам как носителям независимых каналов передачи информации связан, во-первых, с постоянным повышением качества производимых многомодовых волокон [см., например, 68], во-вторых, с разработкой методов качественного синтеза дифракционных оптических элементов моданов [19, 27-30], способных эффективно формировать и селектировать поперечные моды лазерного излучения (см. также 6.2 данной книги). Общая теория построения телекоммуникационных систем с уплотнением каналов, основанном на использовании поперечных мод, детально изложена в [19]. Отметим, что селективное возбуждение поперечных мод оптоволокна позволит увеличить пропускную способность линии связи не только за счет параллельной передачи нескольких каналов по одному волокну, но и за счет решения проблемы уширения импульса, вызываемого наличием межмодовой дисперсии [18-20, 6.2.7]. Одна из предполагаемых инженерных реализаций волоконно-оптической связи с использованием селективного возбуждения поперечных мод [19] представлена на рис. 6.53. Пространственный фильтр МА является матрицей электрооптических модуляторов, освещаемых плоской волной когерентного света Рд (х). На матрицу электрооптических модуляторов непосредственно подается вектор промодулированных по времени сигналов 5Д. [c.456]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...