Лазеры, использование органических

Новые возможности органического синтеза может открыть использование лучей лазера. [c.9]

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]

Практическое применение лазеров на органических люминофорах основано на их использовании как когерентных монохроматических источников света переменной частоты. Они полезны при изучении процессов, происходящих в возбужденных состояниях молекул веществ, способных генерировать и при исследовании фотохимических реакций. Интенсивное монохроматическое излучение с частотой, резонирующей с одной из частот колебаний сложной молекулы, может вызвать направленные процессы различных превращений молекул [6]. [c.265]

К настоящему времени разработано несколько видов лазеров с перестраиваемой частотой, В одном из них это ценное свойство реализуется путем использования рабочего тела (активной среды) с широким спектром флуоресценции. Наиболее широкими и, что особенно важно, сплошными спектрами флуоресценции обладают сложные органические соединения. Фактически только они и пригодны для эффективной генерации излучения с частотой, плавно перестраиваемой в широких пределах. Органические соединения вообще занимают особое место в богатом арсенале разнообразных активных сред, которым располагает квантовая электроника. Практически неограниченное количество органических соединений— соединений углерода, образующих как простые, так и весьма сложные устойчивые многоатомные молекулы,— обеспечивает получение лазерного излучения с длинами волн в диапазоне от 0,3 до 2000 мкм. Генерация излучения в этих активных средах может быть осуществлена благодаря переходам между вращательными, колебательно-вращательными или электронно-колебательными уровнями молекул. [c.160]

Разработка перестраиваемых лазеров на органических красителях [112] привела к созданию методов возбуждения специфических электронных переходов в атомах и молекулах и, следовательно, к использованию методов резонансного рассеяния и дифференциального поглощения для дистанционного зондирования. Как показано в табл. 6.3, органические красители для перестройки лазерного излучения выпускаются серийно, что позволяет охватить область длин волн от ближней ультрафиолетовой до ближней инфракрасной. Инверсия населенности в красителе создается оптической накачкой при помощи импульсной лампы-вспышки или другого лазера. Для импульсного режима наиболее часто применяют азотный лазер, в то время как режим непрерывного излучения получают накачкой при помощи жестко сфокусированного аргонового лазера. Лазеры на красителях с накачкой импульсными лампами в целом дают импульс большой энергии, однако его длительность довольно велика (сотни наносекунд) для измерений с требуемым пространственным разрешением. Тем не менее подобная система может работать в режиме работы генератора-усилителя и является идеальной для зондирования верхних слоев атмосферы [7]. [c.347]

Оценка потенциальной возможности использования органических молекул для лазеров с теоретической точки зрения сделана автором настоящей работы [209]. В случае молекул с долгоживущими (несколько секунд) триплетными состояниями, таких, как нафталин, фенантрен, хризен и т. п., в твердой среде сравнительно легко добиться достаточного уменьшения заселенности основного уровня, чтобы достичь инверсии. Однако вследствие очень малой силы осциллятора для перехода с фосфоресценцией ( -10 ) требуются либо очень длинные пути (10 м или больше), либо высокая концентрация, чтобы обеспечить достаточное усиление при каждом прохождении луча, возмещающее потери на отражение на концевых зеркалах. Существует возможность использования этих систем для устройства лазеров с четырьмя уровнями. Другими словами, можно добиться вынужденного испускания при переходе на возбужденный колебательный уровень основного состояния. Заселенность таких возбужденных уровней, особенно при низких температурах, практически равна нулю. Исчезает необходимость уменьшения заселенности основного состояния более чем на 50%, Совершенно незначительное число молекул, находящихся в триплетном состоянии, позволяет удовлетворить требование инверсной заселенности по отношению к почти не занятому нижнему состоянию. Однако необходимо также удовлетворить и другое требование для работы лазера — усиление, превосходящее потери на концах. Мы приходим к выводу, что все еще могут оказаться необходимыми очень большие длины путей пучка. Учитывая все эти данные, мы приходим к выводу, что для экспериментальной проверки наличия возможного лазерного эффекта с использованием молекулярной люминесценции время жизни последней должно находиться в пределах от 10 до [c.135]

Проведено изучение работы ДФИ с различными газами-носи-телями, определены его линейности и чувствительности для большого круга органических веществ. Испробовано применение ДФИ с капиллярными колонками. В качестве источника возбуждения использован лазер, с помощью которого исследован механизм двухфотонной фотоионизации для анализа полиатомных ароматических соединений. Оптимизированы параметры детектора. [c.167]

Обширная монография Миллера представляет собой настоящую энциклопедию, в которой учтены практически все существенные работы по ацетилену, начиная с его открытия Эдмундом Дэви (братом известного ученого) в 1836 г. Исторически сложилось так, что путям его производства и использования посвящено больше работ, чем, пожалуй, какому-либо другому продукту (или полупродукту) органического синтеза. В связи с этим может создаться впечатление, что в этой области проведены исчерпывающие исследования. На самом деле при обсуждении кинетики образования и превращений ацетилена и выборе оптимальных путей его производства и дальнейшего использования бушуют страсти . До настоящего момента мы не знаем окончательного, описывающего все наблюдаемые явления химического механизма основного процесса образования ацетилена из метана. В последние десять лет в этой области достигнуты значительные успехи, обязанные применению новых методик исследования быстрых высокотемпературных эндотермических реакций. Интенсивно развиваются также новые промышленные способы получения ацетилена из углеводородов термический, окислительный пиролиз, плазмохимический. Имеются даже предложения использовать для получения С2Н2 интенсивные световые пучки (лазеры). [c.13]

Использование лазера для получения ионов на поверхности твердого образца и их анализ с помощью масс-спектрометра относится ко времени появления рубиновых лазеров. На масс-спектрометрах с оптическими квантовыми генераторами (ОКГ) в качестве источника ионов возможен послойный и локальный анализ поверхности твердого тела — металлов, полупроводников, диэлектриков, высокомолекулярных и труднолетучих органических соединений. [c.221]

Все разработанные до сих пор лазеры действуют либо в инфракрасной области, либо в красной области видимого спектра. Рубин, например, генерирует когерентное излучение при 6943 А. Не изготовлено еще ни одного лазера, работающего при более коротких длинах волн в видимой или ультрафиолетовой областях спектра. Заманчивой представляется возможность использования для создания лазеров фосфоресценции или флуоресценции органических молекул. Имея в своем распоряжении огромное множество органических молекул, можно затем сконструировать лазерные источники света для любой выбранной длины волны, просто подбирая подходящую молекулу. Тонкая настройка может быть осуществлена выбором групп заместителей. В лаборатории автора начиная с 1960 г. были выполнены исследования органических материалов, пригодных для использования в качестве лазерных сред. В то же время было выдвинуто предложение попробовать осуществить лазерный эффект при использовании синглетных и триплетных состояний ароматических молекул [208]. Еще в 1954 г. Портер и Виндзор [167] сообщили о получении 20% конверсии молекул в низшее триплетное состояние при импульсном фотолизе растворов антрацена. Позднее было обнаружено уменьшение нормальной заселенности основного состояния более чем на 50% у других молекул, таких, как коронен, 1,2 5,6-дибензантрацен, тетрацен и пентацен [168, 207]. Учитывая, что энергия вспышки составляла только несколько сотен джоулей, первое требование работы лазера, а именно инверсная заселенность, выполнялось очень легко в случае триплетных состояний ароматических углеводородов. В то время, конечно, не были изобретены ни лазеры, ни мазеры, и потенциальное значение достижения инверсной заселенности у каких-либо молекул не было оценено должным образом. [c.134]

Лазерный пиролиз. При фокусировании лазерного луча на органическое вещество на нем создается высокая плотность энергии, и проба разлагается [3.46]. Для разложения многих веществ может быть использован рубиновый лазер (> = = 694,3 нм) с продолжительностью импульса от нескольких сотен микросекунд до нескольких десятков миллисекунд и с энергией несколько джоулей на импульс. В продуктах пиролиза преобладают соединения с низкой молекулярной массой, такие как ацетилен, метан, оксид и диоксид углерода. Более мягкие условия пиролиза создаются при использовании СОз-лазеров с низкой энергией [3.47 ] или дефокусированным лучом [3.48] в таких условиях большинство соединений образуют фрагменты с высокой молекулярной массой. [c.49]

Некоторые редкоземельные ионы сохраняют свою флуоресценцию в растворах, и поэтому являются подходящими веществами для использования в лазерах. Сюда относятся органические и металлоорганические соединения, особенно хелаты. В хелатах центральный ион металла окружен рядом органических групп. Органическая группа может поглощать энергию в широкой полосе и передавать ее иону металла. Эта передача возбуждения от одной органической группы к другой представляет собой довольно известное явление. В ряде лабораторий проводится работа по использованию этого явления для создания лазера на основе жидкостей. [c.440]

Первый оптический квантовый генератор , как известно, был создан в 1960 г. с использованием диэлектрического монокристалла рубина — кристаллической окиси алюминия, активированной трехвалентными ионами хрома. И хотя в дальнейшем появились газовые и полупроводниковые лазеры, а также генераторы на основе стекол, жидкостей и органических красителей, примесные ионные кристаллы продолжают занимать одно из ведущих мест в ряду современных перспективных лазерных активных сред. Регулярность их кристаллической структуры и необычайно широкий спектр физических параметров обеспечивают квантовым генераторам иа их основе чрезвычайно большое разнообразие свойств. Детальное и всестороннее изучение всех этих свойств, в свою очередь, позволило поставить и решать проблему направленного поиска новых генерирующих кристаллов с заданными характеристиками. [c.5]

В связи с изложенными требованиями к метастабильному уровню лазерного активного вещества МОС непереходных металлов в принципе не являются перспективными для применения их в качестве рабочих веществ лазеров, и условия их использования, если таковое будет возможно, должны мало отличаться от условий работы чисто органических веществ, с той лишь разницей, что время жизни возбужденного состояния может варьироваться заменой атома металла на другой с отличающейся силой спин-орбитальной связи [7, стр. 38]. [c.34]

Атомно-ионизационный метод анализа был бы невозможен без использования лазеров. Поскольку наиболее селективным методом ио1П1зации атомов является нх предварительный перевод в одно из возбужденных состояний и поскольку в видимой и ультрафиолетовой областях спектра лежат спектральные линии атомов многих элементов, то имеиио лазеры, генерирующие излучение в этих областях, являются неотъемлемой частью любого прибора для атомно-ионизационного метода. В основном это лазеры, работающие на органических красителях как активных средах. Непрерывная перестройка длины волны излучения, достаточная для достижения (во многих случаях) режима насыщения, сделала лазеры на органических красителях незаменимым средством селективного возбуждения атомов многих элементов. Существует много типов таких лазеров. Наиболее часто используемые лазеры имеют следующие xapaivTepH THKH область непрерывной перестройки от —300 до 800 нм, выходная мощность 1—20 кВт в линии генерации, ширина которой варьируется от 1 до 0,01 нм при длительности 7— 12 НС в случае лазерной накачки и 1—50 мс при ламповой накачке лазера на красителях. Следующей неотъемлемой частью установки является атомизатор, в качестве которого наиболее широко, как это уже упоминалось, используется пламя, а также электротермические атомизаторы с испарением находящихся в них образцов в вакууме. Находят применение и различного вида электротермические атомизаторы, работающие при атмосферном давлении. [c.185]

Среди лазеров на основе органических соединений с оптической накачкой наиболее глубоко изучены лазеры на электронных переходах в сложных органических молекулах. В результате техника ЛОС достигла весьма высокого уровня развития, необходимого при использовании таких сложных устройств, как лазеры, а ценные свойства ЛОС обеспечили им очень широкий круг применений в различных физико-химических исследованиях. Применение ЛОС прежде всего в спектроскопии, фотохимии, в исследованиях селективного воздействия лазерным излучением на вещество привело к возникновению или существенному развитию принципиально новых методов исследования, таких как двухфотонная спектроскопия, свободная от доплеровского уширения, многофотонная резонансная ионизационная спектроскопия, спектроскопия когерентного антистоксова комбинационного рассеяния, внутрире-зонаторная абсорбционная спектроскопия и др. Рассмотрению [c.197]

Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) за тридцать лет, прошедншх со времени открытия Е. К. Завойского, превратился в один из основных пнструментов исследовапия строения вещества и кинетики различных химических процессов. Сейчас трудно найти физико-химическую лабораторию, которая не использовала бы в той или иной степени метод ЭПР. Области применения ЭПР крайне разнообразны. Здесь и исследование геометрии и конформации свободных радикалов и триплетных состояний молекул, и изучение координационного состояния парамагнитных ионов в твердых телах, и различные вопросы молекулярного движения в жидкостях и твердых телах, и проблемы электронной структуры молекул. Использование метода ЭПР открыло совершенно новые возможности в радиационно-химических исследованиях, поскольку парамагнитные состояния, в частности вободпые радикалы, являются промежуточными продуктами на одной из стадий радиационно-химического процесса. Нельзя не упомянуть ппхрокого применения метода ЭПР в биологии, в неорганической и органической химии, в гомогенном и гетерогенном пата лизе, в минералогических исследованиях и изучении материалов для твердотельных лазеров. Возможность следить за концентрацией парамагнитных частиц по интенсивности спектра ЭПР открыла новые перспективы в кинетических исследованиях, особенно в кинетике химических процессов в твердой фазе. [c.3]

Необходимая мощность накачки лазеров на органических люминофорах, позволяющая перейти порог генерации, достигается прпме-нениедг штенсивного излучения другого лазера или путем использования специальных импульсных ламп. Положение полосы поглощения раствора должно быть возможно ближе к частоте источника накачки. Известно применение в качестве источника возбуждения генерации органических веществ излучения самосжимающегося разряда (Пинч-ламиы) [7]. [c.258]

Разнообразные профили сапфира показали положительные результаты в различных приборах ж конструкциях [403]. Так, использование сапфировых обблочек для ламп накачки твердотельных лазерных сред обеспечивает снижение пороговой энергии генерации и повышение срока службы ламп. Сапфировые термопарные чехлы для высокотемпературных регуляторов температуры благодаря прозрачности сапфира обладают малой тепловой инерцией и способствуют повышению точности регулирования. Баллоны газовых лазеров из сапфира лучше удерживают гелий по сравнению с кварцем. Изоляторы высокоомных гермовводов обеспечивают минимальное рассеивание заряда с поверхности (в десятки раз меньше, чем янтарь). Источники атомарного водорода с сапфировой камерой безэлектродного разряда долговечнее кварцевых. Сапфировые монокристаллические профили хорошо зарекомендовали себя также в конструкциях лазеров на органических соединениях с когерентной накачкой, катодолюминесцентных коаксиальных лампах, уровнемеров горячих фторидных расплавов и т. д. В настоящее время ставится задача организации крупнотоннажного производства широкого ассортимента монокристаллических профилей из сап- [c.229]

Способность молекул органических соединений генерировать излучение и эффективность генерации определяются более или менее благоприятным сочетанием целого ряда их физико-химических свойств, начиная от спектрально-люминесцентных и кончая, например, такими как давление насыщенных паров при заданной температуре. При использовании молекул с подходящим комплексом свойств необходимо также располагать источником накачки, обеспечивающим достаточное для развития и поддержания импульсной или стационарной генерации возбуждение молекул. Весьма важную роль играют безызлучательные внутри- и межмолеку-лярные релаксационные процессы, стремящиеся вернуть возбужденную молекулу в равновесное состояние. Эти процессы могут быть как полезными, так и вредными. В первом случае они способствуют созданию необходимой для генерации инверсии заселенностей пары рабочих уровней лазера, во втором — конкурируют с лазерным переходом. Их вероятность определяется прежде всего числом колебательных степеней свободы в молекулах, т. е. сложностью молекул. От степени сложности молекул, плотности молекулярных колебательно-вращательных состояний и скоростей релаксационных процессов зависит и возможность непрерывной перестройки частоты генерируемого излучения в широком спектральном диапазоне. Многие из молекулярных параметров, знание которых необходимо для выбора органического соединения в качестве потенциальной активной среды лазера, до сих пор неиз- [c.161]

Большую роль в решении этой задачи играют исследования и разработка ИК-лазеров с оптической накачкой. Активными средами таких лазеров могут быть многие органические соединения в газовой фазе, что позволяет получить разнообразные частоты ИК-генерации. Поиск и использование активных сред, способных работать при давлениях 1—3 МПа, когда в результате перекрывания соседних линий излучения из-за столкновительного ушире-иия становится возможной непрерывная перестройка частоты генерации, могут привести к созданию ИК-лазеров с перестраиваемой частотой, свободных от недостатков и трудностей, с которыми связана работа электроразрядных газовых лазеров повышенного давления (неоднородность электрического разряда в газе, оптическая неоднородность активной среды). Оптическая накачка является мягкой , неразрушающей активную среду накачкой, что позволяет использовать в качестве активных сред дорогостоящие вещества (например, обеспечивающие непрерывную перестройку частоты генерации смеси изотопически замещенных молекул одного вида [56, 57]). Наконец, такая накачка может быть весьма селективной, т. е. возбуждать только наиболее благоприятный для генерации на данном переходе исходный уровень, что важно для эффективности лазера и установления механизма генерации. Источниками оптической накачки здесь слул<ат прежде всего известные лазеры ИК-Диапазона спектра, но также лазеры видимого диапазона и даже импульсные лампы. [c.177]

Интенсивная люминесценция солей пирилия позволила рекомендовать их в качестве органических люминофоров с высокой фото-устойчивостью. Они люминесцируют в кислых и нейтральных средах. Тищенко предложил использовать как люминофоры, светящиеся в различных областях спектра, включая красную, 4-арил- и 4-сти-рилпирилий перхлораты [81]. Олехнович с соавторами описали люминофоры красного свечения ХЬП и ХЫУ [82], использованные в качестве рабочих веществ для жидкостных лазеров [83] [c.137]

Монография является органическим продолжением монографии авторов Вероятности оптических переходов двухатомных молекул (М., Наука, 1980). Издание подобного рода первое в отечественной и мировой литературе. В книге представлено современное состояние исследований по радиационным параметрам молекул, имеющим большое значение для развития ряда современных разделов науки и техники — астрофизики и астрохимии, физики газовых лазеров, плазмохи-мии и др. Приведены рекомендации для практического использования значения факторов Франка-Кондона более чем для 400 электронных переходов 180 двухатомных молекул рекомендации даны на основе критического анализа результатов оригинальных работ по расчетам факторов, опубликованных вплоть до 1984 г. Представлены алгоритмы важнейших методов расчета факторов Ф — К, легко переводимые на язык ЭВМ. [c.319]

Таким образом, облучение органических красителей может приводить к самым разнообразным фотохимическим реакциям. В настоящее время природа этих процессов стала намного яснее и может быть объясненя с точки зрения современной органической фотохимии. Знание механизмов фотохимических реакций будет способствовать дальнейшей разработке методов предотвращения деструктивного влияния красителя при облучении как в технических, так и биологических процессах, а также позволит расширить область практического использования фотоактивности красителей. Кроме применения красителей в вышеприведенных случаях, можно указать также и на применение их в лазерах с пассивной модуляцией добротности [759—762], жидкостных лазерах [763—766а], химических дозиметрах [767—770], кислородных системах для космических кораблей [751], при защите от яркой вспышки света и в элементах памяти счетно-решающих устройств [209, 771], в фотографических процессах нового типа [103], фотоэлектрохимических преобразователях [772], катодах для топливных элементов [773— 775], детекторах газов [6, 776] или светочувствительных антикатодах э кинескопах для телевидения [777]. [c.466]

Полимерные оптические материалы находят широкое применение в различных областях науки и техники. Непрерывно возрастает использование полимеров как заменителей традиционных для оптики материалов — стекла и кристаллов. Это обусловлено ценными для многих назначений физико-механическими свойствами полимеров, а также сравнительной простотой изготовления деталей из них. Полимерные материалы оказываются также перспективными для целого ряда новых научно-технических направлений. В одних случаях определяющую роль играют специфические оптические свойства полимеров (поляроиды, фотополимеризуемые материалы для голографий и т. п.), в других — важна способность полимеров легко совмещаться с разнообразными веществами, которые обладают ценными оптическими свойствами, но не могут быть использованы самостоятельно по комплексу физико-механических свойств (фотохромные полимеры на основе органических фотохромных веществ, полимерные активные волокна, в том числе лазер на волокне, и т. д.). [c.4]

Несмотря на то, что со времени создания первого оптического квантового генератора (ОКГ) прошло всего пятнадцать лет, во всех областях физики лазеров достигнуты значительные успехи. Этому прогрессу способствовали в первую очередь и сам интерес к многочисленным захватывающим проблемам квантовой электроники, и открывающиеся широкие перспективы использования ОКГ в науке и технике. Стимулирующим фактором также являлась и незримая подхлестывающая дискуссия о сравнительной перспективности тех или иных типов квантовых генераторов. На определенных этапах развития квантовой электроники предпочтение оказывалось генераторам на основе то полупроводников, то активированных кристаллов, то стекол или неорганических жидкостей. Успехи в создании мощных газовых ОКГ, а также перестраиваемых по частоте параметрических лазеров и генераторов на основе органических красителей, по-видилюму, еще долго будут находиться в центре внимания специалистов. [c.7]

А. Н. Теренин и сотр. [780] сообщили о двойной спектральной сенсибилизации распада органических соединений. Ацетофенон ( первый сенсибилизатор ), возбужденный в триплетное состояние, передает энергию нафталину ( второму сенсибилизатору ). Триплетный нафталин поглощает второй фотон и переходит в состояние Т2, энергия которого уже достаточна для того, чтобы, будучи переданной субстрату [СИз1, (СНз)зСОН], осуществить его разложение. В исследованиях по двухфотонным реакциям высокая концентрация возбужденных молекул, способных поглотить второй фотон, создается благодаря использованию твердых растворителей (см. последние работы [781—784]). Другой способ осуществления двухфотонных процессов — возбуждение световыми потоками весьма высокой интенсивности (см., например, работу по фоторазложению безметалльного фталоцианина под действием мощного рубинового лазера [785]). — Прим. ред. [c.452]