Лазерное излучение

Эффективным способом воздействия на вещество является использование лазерного излучения. Важным его свойством является излучение мощных потоков световой энергии в узких интервалах, что позволяет осуществлять реакции избирательно. Используя лазерное излучение определенной длины волны, можно направить в нужном направлении химический процесс. Лазерное излучение может быть с успехом использовано для инициирования высокотемпературных и плазмохимических процессов, испарения и разложения нелетучих веществ, качественного и количественного анализа веществ, исследования механизмов химических реакций и т. д. [c.150]

Развитие химической промышленности сопровождается не только количественным ростом энергопотребления, но и качественным изменением его. Это выражается во все более интенсивном внедрении в химическое производство таких новых видов энергии и воздействия на систему как плазмохимическое, ультразвуковое, фото- и радиационное воздействие, действие низковольтного электрического разряда и лазерного излучения. Эти экстремальные воздействия способствуют активации молекул реакционной системы, возникновению в ней возбужденных частиц и инициированию химического, в том числе, с высокой селективностью, процесса. Эта область явлений составляет новую отрасль химии — химию высоких энергий (ХВЭ), изучающую состав, свойства и химические превращения в системах, содержащих возбуждающие частицы. [c.66]

Исключительно важно применение лазерного излучения для качественного и количественного анализа веществ, для исследования механизмов химических реакций. [c.203]

В газовой фазе могут быть осуществлены разнообразные атомно-молекулярные процессы в результате резонансного взаимодействия индивидуальных молекул с фотонами. Этот круг вопросов рассматривается в фото- и лазерохимии. Однако необходимо отметить ограниченность объема обрабатываемого вещества лазерным лучом. Под действием лазерных излучений могут протекать разнообразнейшие процессы от бимолекулярных реакций замещения и присоединения до диссоциации молекул на свободные радикалы или нейтральные фрагменты. [c.173]

Лазер. Рубиновый и гелий-неоновые лазеры. Условия возбуждения и свойства лазерного излучения. Комбинационное рассеяние. [c.167]

Использование лазерного излучения в ультрафиолетовом и видимом диапазонах обусловлено тем, что лазеры представляют собой удобные высокоинтенсивные источники света и могут ускорять процессы, что обусловлено нагревом вещества. Примером служат процессы пиролиза смесей углеводородов с реакции между частицами Сщ, испаряемыми из графита в результате лазерного излучения, и органическими молекулами с получением ацетилена и др. [16]. Преимущество лазерного пиролиза заключается в возможности быстрого нагрева малых площадей и объемов до высоких температур. [c.190]

Лазерное излучение может инициировать полимеризацию веществ. Первичный процесс состоит в поглощении света молекулой сенсибилизатора или мономером. Примером может служить полимеризация акриламида в растворах алкидных смол, содержащих метиленовую синь и другие красители. [c.190]

Переход из возбужденного состояния в невозбужденное приводит к генерации лазерного излучения, которое может происходить в широкой области длин волн, соответствующей разности энергетических состояний уровней. Возможность перестройки лазеров на красителях основана на том, что спектр незаселенных уровней основного состояния довольно широк. Перестройка осуществляется введением в резонатор элемента, селектирующего по длинам волн, например дифракционной решетки, используемой в качестве одного из зеркал. Средняя мощность лазеров составляет 0,1-1 кВт и более, частота повторения лазерных импульсов 10-50 кГц. В лазерах на красителях требуется быстрая прокачка раствора и принятие специальных мер, [c.100]

Неравновесные плазмохимические процессы протекают в газоразрядной стационарной плазме пониженного давления. Для проведения этих процессов используют тлеющий разряд на постоянном и переменном токе промышленной частоты, тихий и коронный разряды, высокочастотный и сверхвысокочастотный электродный и безэлектродный разряды, плазму, образованную быстрым адиабатическим сжатием и лазерным излучением [6, 7]. [c.174]

Нелинейное резонансное взаимодействие лазерного излучения с атомами и молекулами позволяет в принципе полностью контролировать мономолекулярные химические реакции (диссоциации, изомеризации, ионизации). [c.179]

Химическая реакция рассматривается как совокупность актов разрыва и образования химических связей (гомолитические реакции, гетероциклические реакции и т. п.), связанных с преодолением потенциальных энергетических барьеров и вызываемых внутренними и внешними причинами, к которым можно отнести химическое инициирование влияние окружающей среды воздействие света, тепла, ультразвука, проникающих ионизирующих и лазерных излучений эффекты плазмы химическую индукцию влияние различного вида катализаторов и т. п. Быстрота химического превращения определяется вероятностью взаимодействия частиц, которые обладают энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера (фактор частоты их колебаний и [c.24]

Лазерная техника расширила возможность изучения колебательной и вращательной релаксации в молекулах и открыла путь к проведению реакций под воздействием лазерного излучения. Как правило, колебательно-возбужденные молекулы химически более активны, чем невозбужденные. Лазерное излучение отличается от обычного сочетанием монохроматичности с высокой мощностью спектральная плотность лазеров в 10 — 10 раз превосходит спектральную плотность излучения солнца. Это позволяет избирательно возбуждать в молекулах определенные колебательные состояния и в принципе селективно осуществлять определенные химические реакции. Повышение селективности достигается тем, что лазерным излучением создается высокая заселенность некоторых возбужденных состояний при отсутствии термического разогрева, когда превращение молекул по обычным тепловым каналам практически не происходит. С этой целью успешно используется возбуждение колебаний резонансным лазерным излучением. При возбуждении колебательных уровней существенную роль играет вращательная релаксация. Это можно показать, рассмотрев пример газа, в котором лазерное излучение возбуждает светом, соответствующим колебательно-вращательному переходу (у = О, /о) (и = 1, /,). [c.110]

При проведении реакций под действием лазерного излучения наблюдается пороговый характер воздействия излучения реакция протекает только при интенсивностях, превышающих некоторую пороговую величину. Предложено несколько механизмов порогового эффекта. Для экзотермических реакций пороговый эффект, видимо, обусловлен нарушением теплового баланса системы. [c.111]

В соответствии с существующей в настоящее время теоретической концепцией получение абсолютно чистых веществ т. е. совершенно не содержащих примесей) принципиально возможно, но только в очень небольшой области концентраций для достаточно большой пробы чистого вещества и за более или менее ограниченный промежуток времени. Для контроля чистоты необходимы особо чувствительные методы анализа. Применение методов ультрамикроанализа позволяет осуществить мечту аналитиков — обнаружение отдельных атомов в матрице вещества. Одним из таких методов является лазерная спектроскопия. Вещество испаряют и атомы селективно возбуждают действием лазерного излучения в узкой области частот. Возбужденный атом затем ионизируется вторичными фотонами. Число испускаемых при этом свободных электронов фиксируют пропорциональным счетчиком. С помощью эффективно действующей лазерной установки можно ионизировать все атомы определяемого вещества. Метод, основанный на использовании этого явления, называют резонансной ионизационной опектро-скопией (РИС). Например, можно определять отдельные атомы цезия. В другом варианте метода — оптически насыщенной нерезонансной эмиссионной спектроскопии (ОНРЭС) — измеряют интенсивность флуоресцентного излучения возбужденных атомов. Чтобы отличить излучение определяемых элементов от излучения других компонентов пробы, длины волн флуоресценции сдвигают воздействием других атомов или молекул. Этим методом также можно определять отдельные атомы вещества, например натрия. [c.414]

Наряду с этим для процесса лазерной накачки колебательно-воз-бужденных молекул существует критическое давление. Выше этого давления из-за интенсивного V — Т-обмена невозможно создать сверхравновесную заселенность возбужденных состояний при любых интенсивностях лазерного излучения. [c.111]

Инициирование лазерным излучением химической реакции в оптически плотном газе вызывает фотохимическую волну. Суть явления заключается в следующем. Фотохимическая реакция из-за интенсивного поглощения начинается в слое толщиной порядка 1/еС. Протекание реакции приводит к превращению поглощающих свет реагентов и среда в реагирующем слое просветляется. Излучение распространяется Б глубь газа, вызывая на своем пути химическую реакцию. При воздействии излучения с энергией кванта и интенсивностью /о на газ с концентрацией молекул N волна реакции распространяется со скоростью [c.111]

При дальнейшем увеличении интенсивности светового потока до /2=80... 500 кВт/мм рост амплитуды акустических импульсов замедляется, а затем прекращается. Это происходит благодаря увеличению концентрации паров над поверхностью ОК, их ионизации и поглощению ими лазерного излучения. Значения граничных потоков ] и /г существенно зависят от длины волны света (чем больше длина волны, тем меньше разница между /i и /2), вида материала (у алюминия и его сплавов эта разница мала, у жаропрочных сплавов — велика), состояния поверхности. В некоторых случаях интенсивности ] и /2 практически совпадают и тогда при достижении интенсивностью светового потока значений /[ /г происходит скачкообразное увеличение амплитуды звука с последним его уменьшением. Наличие грязи, пыли, влаги резко увеличивает амплитуду возбуждаемых лазерами сигналов. Покрывая поверхность ОК слоем лака, воды, масла и т. д., удается увеличить напряжение акустических сигналов в 5... 10 раз и более за счет эффекта испарения. [c.72]

Рис. 1.31. Типичная зависимость амплитуды акустической волны от интенсивности лазерного излучения

Для проведения строго направленных фотохимических реакций используют монохроматическое излучение (лазеры). Лазерное излучение обладает уникальными свойствами, которых нет у обычных источников света. Наиболее важным свойством лазерного излучения [c.124]

При освещении непрозрачных твердых тел импульсами лазерного сеета происходит мгновенный нагрев, испарение вещества, а при больших мощностях—образование илазмы. Таким образом, лазерное излучение может быть использовано для инициирования высокотемпературных и плазмохимических процессов, для испарения и разложения нелетучих веществ и пр. Так, прн лазерном нагреве кремния и герма- [c.202]

Углубление переработки, повышение эффективности, улучшение качества нефтепродуктов всегда иыло и остается в ряду наиболее актуальных проблем нефтеперерабатывающих предприятий. Основными путями преодоления данных проблем являются следующие разработка новьа типов катализаторов, применение новых конструктивных и технологических решений при вводе новых производственных установок и т.д., что является тредноосуществимым по причине требуемых значительных капиталовложений и длительности по времени. Меаду тем, заметное повышение эффективности мощностей технологических процессов возможно путем интенси( икации уже существующих с использованием физико-химических методов воздействия. Среди всего спектра способов энергетического воздействия ( -излучение, электромагнитное поле, лазерное излучение, ультразвук и др. [1-3]), наиболее компактным, экономичным и технологичным для использования в нефтепереработке является акустический метод. Обширный экспериментальный материал с детальным исследованием механизмов интенси- [c.63]

Для передачи лазерного излучения технологическому объекту и управления пучком служат специальные энергетические оптические системы [10]. С помощью фокусирующих, отражающих и преломляющих оптических элементов излучение лазера может быть подведено к заданным зонам обработки. Для изменения направления излучения с длиной волны, лежащей в видимой и ближней инфракрасной частях спектра, используют призмы полного внутреннего отражения и интер ференционные зеркала с многослойными диэлектрическими покрытиями. На длине волны 10,6 мкм применяют зеркала с покрытиями из золота и алюминия. Для перемещения луча в пространстве используют системы подвижных зеркал. В промышленных лазерах применяют фокусирующие системы телескопического и проекционного типов. [c.101]

Принципиально новые возможности открылись в химии с появлением мощных инфракрасных лазеров. Это область селективного воздействия лазерного излучения на вещество, названная мощной инфракрасной лазерохимией [13]. Ряд исследователей [14] оценили достижения в этой области, назвав их лазерной революцией в химии . Хотя попытки селективного действия света относятся к 1922 г., существенный скачок был сделан Павловым с сотр. в 1966 г. и Майером и др. в 1970 г. Значительный объем работ по лазерной селективной фотофизике и фотохимии был выполнен в Институте спектроскопии АН СССР [15]. [c.178]

Поглощение лазерного излучения может происходить в реагентах, промежуточных продуктах или в конечном продукте. Можно выделить следующие три направления лазерохимии фоторазделение изотопов, фотохимию и фотобиохимию [15]. [c.179]

Методы лазерного фоторазделения основаны на специфическом взаимодействии лазерного излучения с веществом. Элементарный акт фоторазделения смеси с изотопами заключается в селективном фотохимическом превращении (ионизации, диссоциации и т.д.) атомов и молекул с целевым изотопом в веществе (атомный пар или пучок, молекулярная струя или газ и т.д.) и последующим выделением продуктов (ионов, радикалов и т.д.) этого превращения. [c.179]

Известны реакции, инициация которых происходит иод воздействием излучения оптических квантовых генераторов (лазеров), которые генерируют монохроматическое излучение вы-соко11 энергии. Химические реакции под воздействием лазерного излучения обладают высокой селективностью. [c.101]

Во-вторых, Toj bKo исследование кинетической схемы в рамках микроскопического онисания позволяет понять многие практически важные процессы в ударных волнах, пламенах, атмосфере и низкотемпературной плазме, а таки е процессы в лазерах или индуцированные лазерным излучением. В рамках этого подхода задача формулируется не как определение неравновесных концентраций реагентов, а как определение неравновесных функций распределения реагентов по состояниям, формирующихся в результате конкурирующих элементарных нроцессов химического превращения и передачи энергии. [c.3]

Подобным нутом подъема по уровням активного нормального колебания молекула достигает такого уровня полной колебательной энергии, при котором плотность колебательных состояний оказывается настолько высокой, что по отношению к лазерному излучению спектр колебательных состояний можег рассматриваться как непрерывный (так называемая область квазиконтинуума). Качеспвенно можно считать, что начиная с некоторого колебательного уровня активное колебание быстро передает накачиваемую на него энергию на остальные степени свободы молекул. Скорость такой передачи, определяемая ангармоническим взаимодействием активного нормального колебания с другими нормальными колебаниями молекулы, возрастает по мере роста полной энергии, так что молекула со все возрастающей ско-стью поглощает энергию электромагнитного поля и, в конце концов, диссоциирует. [c.159]

Если аппарат имеет большую высоту (ректификационные колоЕ1ны, реакторы, дымовые трубы и т. п.), то для его выверки по вертикали применяют теодолит, лазерные визиры и др. При работе с теодолитом на аппарате вдоль геометрической оси наносят краской хорошо видимые полосы, по которым определяют точность положения аппарата. В лазерных приборах отраженный от зеркала, закрепленного в определенном положении на аппарате, луч от источника лазерного излучения воспринимается вторичным прибором. Это позволяет судить о положении аппарата с большой точностью (до десятых и даже сотых миллиметра). На длине 150 м отклонение луча не более 1 мм. [c.107]

Способность высокомолекулярных соединении нефти к люминесценции лежит в основе методов дистанционного зондирования [102]. Проводится анализ флуоресцентного отклика нефтяной системы на зондирующий импульс лазерного излучения. Интенсивность, форма и структура сигнала соотносятся с репером, в качестве которого служит сигнал комбинационного рассеяния воды. В качестве каналов информации при идентификации нефтей и нефтепродуктов можно использовать не только ширину спектра и положение максимума длины волны флуоресценции, но и такие зависимости, как зависимость продолжительности жизни возбужденного состояния по снектрз, зависимость параметров спектров от длины волны возбужденного света. Про- [c.57]

При освещении непрозрачных твердых тел импульсами лазерного света происходит мгновенный нагрев, испарение вещества, а при больших мощностях — образование плазмы. Таким образом, лазерное излучение может быть использовано для инициирования высокотемпературных и плазмохимических процессов, для испарения и разложения нелетучих веществ и пр. Так, при лазерном нагреве кремния и германия в атмосфере водорода и углерода в атмосфере хлора были получены 81Н4, ОеН4 и СС , соответственно. С помощью мощного лазерного излучения был осуществлен синтез разнообразных углеводородов из графита и водорода. При использовании обычных методов инициирования реакций подобные синтезы невозможны. С помощью лазерного излучения был осуществлен также синтез алмаза из графита. Для перехода графита в алмаз, как известно, необходимы высокие температуры и сверхвысокие давления. Такие условия могут быть [c.220]

Более крупные структурные образования супердомены) обнаруживаются при действии на полимер лазерного излучения. В линейных полимерах наряду с глобулярной структурой (в полистироле)" наблюдается и фибриллярная (в поликарбонате), причем длина фибрилл 2 мкм, а диаметр 50 нм. В настоящее время можно [c.27]

Важной прикладной задачей в лазерохимии является разделение изотопов. Молекулы, различающиеся изотопическим составом атомов, имеют близкие физические свойства и зачастую близки по своей реакционной способности (молекулы, содержащие О вместо Н, составляют исключение). Поэтому разделение таких молекул — сложная проблема. Лазерохимия предлагает эффективный способ для разделения изотопов. Дело в том, что изотопические молекулы различаются спектрально, и изотопический сдвиг спектральных линий в большинстве случаев достаточен для того, чтобы, используя монохроматическое лазерное излучение, осуществить селективное возбуждение одного из изотопов. Разделение изотопов достигается использованием различия в физикохимических свойствах между возбужденными молекулами, в частности их разной химической активности. Например, при облучении смеси НзР + HзF -Н Вга светом с длиной волны 1035,47 см происходит селективное возбуждение молекул СНзР, которые вступают в реакцию с атомами брома [c.111]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология