Оптическое охлаждение

Воздействие света на вещество состоит в передаче этому веществу энергии и импульса, привносимых световой волной, в результате чего могут возникать разнообразные эффекты. Первичным процессом является поглощение света. Поглощённая световая энергия в самом общем и наиболее распространённом случае переходит в тепло, несколько повышая температуру поглощающего тела. Обнаружение в 1928 году антистоксового и стоксового режимов рассеяния света показало принципиальную возможность оптического охлаждения вещества. Использование лазеров (особенно полупроводниковых) для охлаждения позволяет сделать оптический рефрижератор компактным. [c.8]

Оптическое охлаждение. Если для данной системы 7эн > 1, то это значит, что под влиянием внешнего воздействия, выводящего её из равновесия, система может превращать в излучение часть собственной тепловой энергии. Как будет строго показано в 1.2, это не противоречит второму началу термодинамики, так как охлаждение люминесцирующего тела не сопровождается передачей энергии возбуждающему источнику света, имеющем более высокую температуру. Вместе с энергией возбуждающего излучения тепловая энергия люминесцирующего тела передаётся окружающим телам, температура которых ниже температуры источника света. Подобное явление вполне аналогично действию обычных холодильников, работающих при включении внешних источников энергии. [c.27]

Наряду с теоретическим анализом, в работе [49] проводились эксперименты, доказывающие возможность оптического охлаждения рубина. Эти эксперименты выполнялись на двух идентичных образцах рубина с концентрацией ионов Сг + порядка 0,05%. Один из этих [c.86]

Однако, учитывая вышеприведённый прогноз, подобное поведение зависимости интенсивности теплового импульса, соответствующего -линии, может свидетельствовать о том, что столь резкое падение числа тепловых фононов при достижении оптического резонанса на Д1-линии также связано и с процессом оптического охлаждения. [c.88]

Какая величина при оптическом охлаждении эквивалентна плотности тока Обратим внимание, что в электрических явлениях мы имеем дело с потоками электронов, а в оптических — с потоками фотонов. Зададим эквивалентную величину для плотности тока в явлении оптического охлаждения [c.112]

На рис. 2.13, а мощность охлаждения показана как функция мощности накачки с энергией фотонов кщ = 1 эВ для интервалов температур АТ =0, 100 и 150 К. Потери на поглощение предполагались не более 1 %. Благодаря малому внутреннему нагреву и небольшим потерям на поглощение, которые линейно пропорциональны мощности лазерной накачки, оптическое охлаждение оказывается возможным для больших значений АТ. Это подтверждается уже поставленными экспериментами (см., например, [146, 147]), где продемонстрирована возможность лазерного охлаждения при температурах ниже 190 К, тогда как холодильники Пельтье уже не могут качественно функционировать при таких температурах, а обычные механико-электрические рефрижераторы становятся неудобными из-за вибраций, сопровождающих их работу. Хотя эффективность лазерного охлаждения остаётся пока невысокой, такие лазерные рефрижераторы могут использоваться для отвода небольшого количества тепла. [c.116]

Типовые установки для лазерной сварки, кроме квантового генератора и источника силового питания, содер кат еще замкнутую систему охлаждения, оптическую систему фокусировки лазерного луча на детали, оптическую систему наблюдения за процессом, координатный сварочный стол, при необходимости систему освещения свариваемого изделия и систему нодачи инертного газа в зону сварки для защиты нагреваемого металла от окисления. [c.168]

Рис. 6.10. Схема охлаждения оптического квантового генератора вихревой трубы

Поэтому частота колебаний электрона, занявшего вакансию, будет в сотни раз больше частоты колебаний атома. А этого как раз достаточно, чтобы довести частоту колебаний электрона до оптической области. Правильность такого объяснения радиационного окрашивания подтверждается известным еще сто лет назад эффектом точно такого же окрашивания поваренной соли при нагреве ее в парах натрия с последующим быстрым охлаждением. Этот процесс приводит к избытку натрия, т. е. к хлорным вакансиям, и следовательно, к появлению центров окраски. [c.657]

При охлаждении ампул начиная от температуры, превышающей критическую, можно наблюдать обратное протекание всех процессов, причем в ампуле, где удельный объем равен критическому, при прохождении критического состояния будет наблюдаться специфическое оптическое явление (так называемая опалесценция) и последующее распадение вещества на две фазы. [c.131]

Рентгеновские трубки с вращающимся анодом предназначены для кратковременной нагрузки большой мощности (до 100 кВт в течение 0,1 с) при малых (до 0,3X0,3 мм) размерах оптического фокуса. Это достигается интенсивным охлаждением дискового анода при вращении его автономным двигателем (п = 3000-7-7000 об/мин). Трубки эффективны при просвечивании в течение 5 с, не более. [c.270]

Приготовленные таким способом образцы помещались в рабочую часть оптической печи [4], позволяющей осуществлять быстрый внешний нагрев и охлаждение в воздушной среде. После того как образцы приобретали рабочую температуру, к ним подвешивался груз, снимались показания длины и одновременно отсекался световой поток, нагревающий образец. С этого момента проводилось термоциклирование образцов. В результате минутного охлаждения и последующего минутного нагревания устанавливалась форма термоцикла, близкая к трапецоидальной, с выдержкой при экстремальных температурах —7 с. Скорости охлаждения составляли 15° С/с. Образцы исследовались при двух режимах температур 1250-> 500° С и 1400-> 600° С. При построении графиков использовались данные, полученные усреднением 3—5 измерений при каждой смене нагрузки. Разброс не превышал 12 /q от найденного среднего. Ползучесть молибдена, наблюдаемая при температуре 1250 - 500° С, в основном описывается линейной зависимостью. Повышение температуры испытания до 1400 -> 600° С не меняет характера зависимости Некоторое отклонение от линейности для обоих интервалов, температур, наблюдаемое на первых термоциклах, обусловлено сжатием толстым покрытием (примерно 20% от сечения образца) молибденовой основы. При этом между ними возникают зна-и тель-ные остаточные напряжения [5]. [c.205]

Для фотографирования и киносъемки микроструктуры использовалась оптическая часть прибора ПМТ-3 [93]. Этим же коллективом исследователей была разработана установка, предназначенная для наблюдения, фотографирования и киносъемки изменений микрорельефа на поверхности образца, а также рентгеноструктурных исследований непосредственно во время его охлаждения, низкотемпературного растяжения и при последующем нагреве. Интервал рабочих температур составляет 10—300 К, максимальная нагрузка на образец 200 кгс, скорость деформации 0,03 мм/с. [c.193]

Встроенный волоконно-оптический эндоскоп предназначен для визуального или фотографического исследования кинетики развития трещин в рубашке охлаждения гильзы тепловозного дизеля, находящейся в рабочей среде. [c.305]

На рис. 3, б приведена его схема, где 1 — траверса испытательной машины 2 — ванна с рабочей жидкостью 3 — рубашка охлаждения гильзы 4 — тубус оптической системы 5 — импульсная лампа ИФК-20 6 — камера фоторегистратора ФОР-2М 7 — механический счетчик оборотов 8 — электронный блок фоторегистратора 9 — волоконно-оптические жгуты 10 — держатель волокон- [c.305]

Оптическое охлаждение ядерной спин-системы (ЯСС). Энергетич. состояние ЯСС характеризуется спиновой темы-рой о, которая определяется спнн-спиновым взаимодействием ядер. Это взаимодействие значительно сильнее спин-решёточного, характеризующего обмен энергий между ЯСС и решёткой, что обеспечивает возможность достижения значений О, на неси, порядков меньше темп-ры решётки Т, Изменение ориентации ядер, вызванное взаимодействием с оптически ориентиров. электронами, сопровождается изменением энер- [c.439]

Монография посвящена одному из перспективных и интересных направлений лазерной физики — лазерному охлаждению твёрдых тел. Кратко излагается история развития этого направления и обсуждаются поставленные к настоящему времени эксперименты по лазерному охлаждению конденсированных сред. Особое внимание уделено физике процессов охлаждения и математическому аппарату их описания. Исследуются проблемы создания самоохлажда-ющихся твердотельных лазеров и эхо-процессоров. Одна из глав посвящена магнитному охлаждению, спин-локингу и фотонному локингу, а также методам сужения однородной щирины спектральных линий носителей информации оптических эхо-процессоров. Обсуждаются также актуальные проблемы оптического охлаждения твердотельных квантовых процессоров. [c.1]

Газы. В своей основополагающей работе [3] П. Принг-схейм обсуждал возможность оптического охлаждения паров натрия. Он предлагал осуществить накачку на переходе 2 Pi/2, со- [c.46]

В полемике с С. И. Вавиловым, П. Прингсхейм предложил идею оптического охлаждения в условиях, когда давление газа может быть [c.46]

Рубин. Холодильный прибор, использующий в качестве механизма охлаждения антистоксовую флуоресценцию, во многом аналогичен лазеру, запущенном в обратном режиме мощное когерентное строго направленное излучение вносится в активную среду, которая переизлучает почти изотропно и на более высокой частоте широкополосный свет. Многие исследователи именно с этих позиций подходили к выбору перспективной среды для охлаждения. В частности, всего спустя год после наблюдения непрерывной лазерной генерации в рубине [86] уже была высказана возможность оптического охлаждения в районе температур ниже 100 К [48]. Процесс охлаждения предлагалось осуществить по следующей схеме оптическая накачка возбуждает ионы трёхвалентного хрома, находящиеся в основном электронном состоянии и переводит их на нижний уровень — расщепления отсюда при установлении теплового равновесия происходит переход на уровень вверх, с поглощением фонона энергии 29см последующие спонтанные оптические переходы из этих состояний в основное, известные как К и Я2 линии, приведёт к отводу тепла из кристалла. Подробный расчёт этой схемы приведён в посвящённом рубину разделе параграфа 2.4. Но на 1963 год не было подробной информации о процессах, которые препятствовали оптическому охлаждению в рубине. В результате этого невозможно было оценить величину вклада в нагрев процессов многофононной релаксации, процессов релаксации пар (троек, четвёрок) ионов Сг+ , зависимости от времени установления ион-решёточного равновесия, от перепоглощения флуоресцентного излучения. [c.55]

Как было показано ранее, оптическое охлаждение сопровождается значением энергетического выхода 7эн превышающим единицу (1.1). Чем лучше выполняется это условие, тем выше, как это следует из (1.53), оказывается эффективность охлаждения. Прингсхейм предположил, что при 7эн > 1 в модели, показанной на рис. 1.6,6, происходит охлаждение частиц и весь процесс эквивалентен действию холодильной машины. Однако, как будет показано ниже, это предположение требует некоторых уточнений. Впервые на это было указано в работах В. В. Антонова-Романовского, Б. И. Степанова, М. В. Фока [c.74]

Охлаждение рубина. Кристалл А120з Сг +. Из-за всесторонней спектроскопичекой изученности и достигнутой высокой технологии роста кристалл рубина мог бы стать идеальным твердотельным объектом для реализации на нём оптического охлаждения. Поэтому уже в начале шестидесятых годов XX века именно к этому кристаллу было приковано внимание исследователей [48, 49]. Однако, как было указано разделе параграфа 1.5, посвящённому рубину, вследствие фононных полос в спектре излучения кристалл рубина является малоперспективным кандидатом для оптического охлаждения. В работе [87] была снята зависимость энергетического выхода излучения R — линий от температуры, поляризации по отношению к тригональной оси-с и концентрации ионов трёхвалентного хрома. В качестве [c.80]

Не так давно наметился обнадёживающий прогресс в решении задачи оптического охлаждения тонкого слоя СаАз [52]. К сожале- [c.119]

Отрицательное значение скорости лазерно-индуцированного выделения тепла (3.21) соответствует оптическому охлаждению с положительной скоростью оттока тепла охл = Р (соответственно, нужно положить X = О и ь = 0) при накачке на частоте 1у [c.135]

В технике для измерения температур используют различные свойства тел расширение тел от нагревания в жидкостных термометрах изменение объема при постоянном давлении или изменение давления при постоянном объеме в газовых термометрах изменение электрического сопротивления проводника при нагревании в термометрах сопротивления изменение электродвижущей силы в цени термопары при нагревании или охлаждении ее спая. При измерении высоких температур оптическими пирометрами используются законы излучения твердых тел и методы сравнения раскаленной гшти с исследуемым материалом. [c.15]

Вихревые трубы с щелевыми диффузорами, предназначенные для охлаждения объектов преимущественно осесимметричной конфигурации, помещенных в приосевую область труб такой конструкции, которые в больщинстве отечественных работ называют самовакуумирующимися [40, 112, 116]. Впервые это название ввел А.П. Меркулов [116]. Их используют, например, для охлаждения излучающего элемента (рубина) твердотельного оптического квантового генератора и зеркальца вихревого гифо-метра. В больщинстве случаев использование для охлаждения отдельных элементов устройств вихревых труб с щелевыми диффузорами позволяет существенно снизить габариты и массу системы охлаждения, заметно упростить конструкцию и повысить коэффициент теплоотдачи от охлаждаемого элемента, помещенного в приосевую зону камеры энергоразделения [21]. Опыты показывают, что эффективность теплосъема при переходе с обыч- [c.295]

Схема оптического квантового генератора с вихревым охлаждением активного элемента — излучателя показана на рис. 6.10. Активный элемент I размещен в оправках на оси камеры энергоразделения 2, изготовленной из прозрачного материала — кварцевого стекла. Сжатый газ подается в полость камеры энер-горазделения через тангенциальное сопло в виде интенсивно закрученного потока. На удаленном от соплового ввода конце камеры энергоразделения установлен щелевой диффузор 3. Ось вихревой трубы совмещена с одной из фокальных осей эллиптического отражателя 4. В другой его фокальной плоскости под камерой энергоразделения 2 размешена лампа накачки 5. Эллиптический отражатель 4 имеет зеркальную внутреннюю поверхность. Регулирование интенсивности охлаждения излучателя осуществляется сменой работы вихревой трубы путем изменения щелевого зазора при перемещении подвижной щеки диффузора. Время выхода оптического генератора на установившийся режим определяется теплогенерационными свойствами охлаждаемого активного элемента-излучателя. [c.296]

Уравнение переноса излучения (3.40) связано с системой (3.38) тем, что интенсивность собственного излучения матрицыГ(Z)] зависит от ее температуры. В настоящее время разработаны различные приближенные методы решения уравнения переноса излучения (3.40). С их использованием получены численные решения совместной задачи (3.38)- (3.40) переноса энергии излучением, конвекцией и теплопроврдностью в проницаемом покрытии. Полученные результаты позволяют оценить диапазон изменения оптических характеристик матрицы, обеспечивающих ее наибольшую эффективность в том или ином конкретном случае. Так, например, выяснено, что наилучший режим работы пористого слоя как коллектора солнечной энергии достигается в том случае, когда матрица выполнена из материала, прозрачного и нерассеивающего в солнечном спектре, но непрозрачного и рассеивающего в инфракрасном диапазоне. Для теплового экрана с транспирационным охлаждением желательно обратное. [c.61]

Регистрация искусственной анизотропии является очень чувствительным методом наблюдения напряжений, возникающих в прозрачных телах. Его с успехом применяют для наблюдения за напряжениями, возникающими в стеклянных изделиях (паянных и прессованных), охлаждение которых производилось недостаточно медленно. К сожалению, громадное большинство технически важных материалов непрозрачно (металлы), вследствие чего этот прием к ним непосредственно не приложим. Однако в последнее время получил довольно широкое распространение оптический метод исследования напряжений на искусственных моделях из прозрачных материалов (целлулоид, ксилонит и т. д.). Приготовляя из такого материала модель (обыкновенно уменьшенную) подлежащей исследованию детали, осуществляют нагрузку, имитирующую с соблюдением принципа подобия ту, которая имеет место в действительности, и по картине между скрещенными поляризаторами изучают возникающие напряжения, их распределение, зависимость от соотношения частей модели и т. д. Хотя приводимые выше эмпирические закономерности, связывающие измеренную величину По — и величину напряжения Р, позволяют в принципе по оптической картине заключить о численном распределении нагрузки по модели, однако практическое осуществление таких численных расчетов крайне затруднительно. Несмотря на ряд усовершенствований и в методике расчета, и в технике эксперимента, настоящий метод имеет главным образом качественное значение. Однако и в таком виде он дает в опытных руках довольно много, сильно сокращая предварительную работу по расчету новых конструкций. В настоящее время имеется уже обширная литература, посвященная применениям этого метода. [c.527]

Исследование сверхтошсой структуры и изотопического сдвига в оптических спектрах требует применения спектральных приборов высокой разрешающей силы, таких, как интерферометр Фабри— Перо, а также специальных источников света, дающих узкие линии. Важное место среди них занимают разрядные трубки с охлаждаемым полым катодом. В этих трубках, особенно при охлаждении катода жидким азотом, достигается существенное снижение доплеровской ширины линий (см. задачу 17, 1). [c.72]

Германий применяется для изготовления выпрямителей переменного тока различной мощности, транзисторов разных типов. Из него изготовляются преобразователи Холла и другие, применяемые для измерения напряженности магнитного поля, токов и мощи сти, умножения двух величин в приборах вычислительной техники и т. д. Оптические свойства германия позволяют использовать его для фототранзисторов и фоторезисторов, оптических линз б большоГ светосилой (для инфракрасных лучей), оптических фильтров, модуляторов света и коротких радиоволн. Внутренний фотоэффект в германии наблюдается и при поглощении средних и быстрых электронов, а также при торможении элементарных частиц больших масс. Так, при поглощении а-частицы отмечается импульс тока продолжительностью около 0,5 МКС, соответствующий прохождению 10 электронов. Поэтому германий может быть использован и для изготовления счетчиков ядерных частиц. На рис. 8-18 приведена вольт-амперная характеристика мощного германиевого выпрямителя б воздушным охлаждением. Рабочий диапазон температур германиевых приборов от —60 до -f70 °С при повышении температуры до верхнего предела прямой ток, например у диодов, увеличивается почти в два раза, а обратный — в три раза. При охлаждении до —(50—60) °С прямой ток падает на 70—75 %. [c.255]

Исследования проводили на образцах в виде пластинок ориентации [111], полученных выпиливанием и шлифованием из природных кристаллов, а также на сколах алмазов. Все образцы принадлежали к типу 1а, G содержанием азота 5 10 —3 10 см . Используемые образцы были достаточно совершенны, имели зональное распределение азота, плотность дислокаций составляла не более 10 Эксперименты по деформации алмаза в области его стабильности проводили в камерах типа наковальни с лункой сферической и тороидальной формы. Образцы размещали внутри цилиндрического нагревателя параллельно его образующей в зонах максимального градиента касательных напряжений. В качестве упруго-пластической среды, передающей давление и одновременно являющейся химически инертной по отношению к алмазу, использовали технический карбонитрид бора. Градуировка давления в камерах выполнялась по общепринятой методике [И], а температуры — с помощью термопары ПП-1 и по температуре плавления платины (2050° С) при давлении 50 кбар. Время выдержки при Т = onst и р onst составляло 1—10 мин, времена нагрева и нагружения 5—10 мин, скорость охлаждения равна 200 град сек. Образцы до и после деформации изучали методами рентгенографии и оптической микроскопии. [c.151]

В работе [86] описан прибор конструкции И. А. Гиндина и Я. Д. Ста-родубова для изучения микротвердости и микроструктуры различных материалов как при охлаждении ниже 0° С, так и в процессе низкотемпературного (10—300° К) деформирования. Прибор снабжен алмазной пирамидой, охлаждаемой до температуры опыта, а также оптической системой, с помощью которой определяются размеры наносимого на образец отпечатка при температуре испытания и исследуется микроструктура. На этом приборе наблюдают фазовые превращения, старение и распад метастабильных структур при активизации пластическим низкотемпературным деформированием или только при охлаждении. Кроме того, с помощью данного прибора можно изучать закономерности зарождения и развития трещин в твердых телах, что весьма важно для установления физической природы хладноломкости металлов и сплавов. [c.193]

Рис. 3. Схемы встроенного стробоскопического эндоскопа для исследования усталостного разрушения и других процессов, происходящих в подшипниках коленчатого вала двигателя (а), и волоконно-оптического эндоскопа для исследования кинетики развития трещин в рубашке охлаждения гиле,зы тепловозного дизеля, находяЕцейся в рабочей среде (6).

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...