Импульсные лампы высокой интенсивности

Е. ИМПУЛЬСНЫЕ ЛАМПЫ ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ФОТОЛИЗА [c.568]

В 1932 г. были описаны импульсные разрядные лампы высокой интенсивности для использования в высокоскоростной фотографии [24]. Норриш и Портер (25, 261 в Кембридже, Дэвидсон и сотр. [27] в Калифорнийском технологическом институте и Рамсей [281 в Национальном исследовательском центре в Оттаве впервые применили импульсные разрядные лампы для изучения фотохимических реакций. [c.570]

Методика измерения. Применяемые в качестве фотолитических ламп импульсные лампы имеют широкий спектр излучения. На образец попадает не только свет, который поглощается веществом но также фотохимически неактивный свет. Мощный световой поток, попадающий на образец, рассеивается стенками кюветы и мельчайшими пылинками, присутствующими в растворе. Рассеянный кюветой свет попадает на щель монохроматора и на фотоумножитель. Если не принимать специальных мер, снижающих интенсивность рассеянного света, то фотоумножитель может перегрузиться и сигнал, поступающий на осциллограф, будет сильно искажен. При применении спектрографической установки импульсного фотолиза рассеянный свет создает большой фон на фотографической пластинке при коротких временах регистрации короткоживущих продуктов. Обычно используются следующие приемы для уменьшения рассеянного света, попадающего на фотоумножитель (ФЭУ). Во-первых, применение спектральных ламп с высокой световой интенсивностью позволяет уменьшить щель монохроматора и тем самым снизить интенсивность рассеянного света, попадающего на фотоумножитель. Во-вторых, рассеянный свет не является направленным, и поэтому его интенсивность уменьшается с квадратом расстояния от кюветного отделения до монохроматора. Таким образом, чем [c.183]

Применяемые в качестве фотолитических ламп импульсные лампы имеют широкий спектр излучения. На образец попадает не только свет, поглощаемый веществом, но и фотохимически неактивный свет. Мощный световой поток, попадающий на образец, рассеивается стенками кюветы и мельчайшими пылинками, присутствующими в растворе. Рассеянный кюветой свет попадает на щель монохроматора и на фотоумножитель. Если не принимать специальных мер, снижающих интенсивность рассеянного света, то фотоумножитель может перегрузиться и сигнал, поступающий на осциллограф, будет сильно искажен. При использовании спектрографической установки импульсного фотолиза рассеянный свет создает большой фон на фотографической пластинке при коротком времепи регистрации короткоживущих продуктов. Обычно используются следующие приемы для уменьшения рассеянного света, попадающего на фотоумножитель (ФЭУ). Во-первых, применение спектральных ламп с высокой световой интенсивностью позволяет уменьшить щель монохрома- [c.281]

Экспериментальная установка импульсного фотолиза состоит из импульсной лампы с источником энергии и оборудованием для зарядки и разрядки, реакционного сосуда с рефлектором и устройства для спектроскопического детектирования короткоживущих промежуточных продуктов. Источник света должен за очень короткое время обеспечить высокую интенсивность света и давать воспроизводимые вспышки как по интенсивности, так и по спектральным характеристикам. Используют газоразрядную лампу, на которой разряжают конденсаторы емкость конденсаторов от 4 до 10 мкФ, напряжение от 4 до 20 кВ, потребление энергии от 10 до 3000 Дж. Между длительностью вспышки и энергией газоразрядных ламп существует эмпирическая зависимость чем больше энергия вспышки, тем больше ее длительность. Наприм , при энергии в 1 Дж длительность вспышки / 0,3 10" с при 100 Дж / 4 10 с. Для каждой системы оптимальными являются свои время и энергия вспышки. Для увеличения количества квантов света, поглощаемого раствором, импульсная лампа и реакционный сосуд располагаются рядом и окружены рефлектором. [c.202]

Импульсные лампы не позволяют получать короткие (< 10 с) вспышки с высокой интенсивностью излучения. Эту трудность позволяют преодолеть лазерные источники света. Лазеры имеют три важных преимущества их пиковая мощ- [c.203]

Схема импульсной установки приведена на рис. 4.3. Под действием интенсивной вспышки импульсной лампы с знергией вспышки 100—30 000 Дж создается высокая концентрация возбужденных молекул и измеряются их спектры поглощения. Для измерения используют зондирующий свет, монохроматор и осциллограф в качестве регистрирующего прибора. Уменьшение поглощения при фиксированной длине волны в зависимости от времени записывают в виде кинетических кривых (кривые затухания или гибели , рис. 4.4 [13, 14]). По существу такая же аппаратура, только без источника зондирующего света, может использоваться для измерения затухания во времени фосфоресценции и флуоресценции. [c.99]

Наибольшее распространение получили ртутные лампы низкого, высокого и сверхвысокого давления с кварцевым корпусом [58]. У ламп низкого и высокого давления практически линейчатый спектр. Они особенно пригодны для получения коротковолнового света (например, 254 нм). В спектре ламп сверхвысокого давления на отдельные линии накладывается сплошной фон (рис. 1.8), интенсивность которого растет при повышении давления ртутных паров. Эти лампы, как правило, имеют светящееся тело небольших размеров (несколько миллиметров), что облегчает фокусировку светового пучка. Ксеноновые дуговые лампы имеют сплошной спектр. Для релаксационных измерений применяют импульсные лампы, у которых энергия вспышки обычно составляет несколько сотен джоулей, а продолжительность вспышки колеблется от 10 —10 до 10 сек [58, 59]. [c.28]

В настоящее время существует несколько спектроскопических методов, которые могут дать непосредственную информацию о природе первичных процессов. Норриш и Портер (1949) [7], Давидсон и сотр. (1951) [8], Герцберг и Рамсей (1952) [9] разработали метод импульсного фотолиза (рис. 7-14). Импульс света высокой интенсивности (около 1 эйнштейн мсек) проходит через поглощающую систему. В этих условиях образуются большие концентрации промежуточных соединений, так что можно использовать спектроскопическую аппаратуру (поглощение света от второй импульсной лампы, зажигающейся сразу после первой) для идентификации этих промежуточных соединений и изучения их реакций. Таким способом впервые были получены спектры поглощения некоторых свободных радикалов (КНг, НСО, СЗ и т. д.), а также триплетных возбужденных молекул (гл. 7). [c.479]

Поглощение огромных энергий вспышки за короткое время может повышать температуру поглощающей системы до тысячи градусов и вызывать термическое разложение продуктов фотохимической реакции и исходного соединения, если не будут приняты соответствующие меры предосторожности. Для того чтобы избежать теплового нагрева, вводят большое количество газа, не поглощающего свет, или используют жидкий растворитель. Очень высокие интенсивности света (это является одним из достоинств импульсного фотолиза) могут быть получены только в том случае, если использовать все полихроматическое излучение лампы, поэтому практически невозможно оценить квантовые выходы. Если применить чрезвычайно [c.479]

В связи с тем что время флуоресценции типичного красителя составляет 5-10 сек, источник оптической накачки для лазеров ча красителях должен обеспечивать высокие мощное)и накачки, чтобы превысить потери на спонтанное излучение. Необходимую мощность накачки можно получить, используя разнообразные импульсные лампы или интенсивное излучение другого лазера. Второй способ дает значительно большую мощность накачки и более эффективен. Органические красители, для которых наблюдался лазерный эффект, перечисленыв табл- 33.17 [14]. Здесь же приведены длины волн центра линии генерации, полученные как при накачке другим лазером, так и при накачке излучением импульсной газоразрядной лампы. [c.759]

Еще один широко используемый метод — это импульсный фотолиз. Световой импульс, возникающий при разрядке конденсатора импульсной лампы, быстро поглощается образцом, находящимся в параллельно Ззаоположенной трубке. Длительность импульса может меняться от 10 до 10 с. Сопровождающие вспышку изменения спектра поглощения или флуоресценции образца регистрируются при помощи фотоумножителя и осциллографа. В настоящее время в качестве источников света применяются лазеры, испускающие импульс света исключительно высокой интенсивности в течение нескольких наносекунд. Лазерная техника позволяет измерять весьма малые времена релаксации [31]. [c.26]

Атомы Вг (42 1/2) с высоким выходом образуются при фотодиссоциации молекул Вг2 под действием излучения в зелено-голубом участке видимого диапазона спектра, так что условия для более или менее эффективного электронно-колебательного переноса энергии могут быть созданы при фотолизе смесей брома с подходящими молекулами с помощью достаточно интенсивной импульсной лампы. Среди активных сред, генерационные свойства которых изучены в условиях накачки при импульсном ламповом фотолизе [87—89, 91], система Вгг+СОг —одна из самых удачных. Это объясняется малым дефектом резонанса в процессе Br(42Pi/2 )-f 02(0000)- Br(42P3/J+ 02(100l)—30 см">, достаточно большой его скоростью ( -3,7-10 с -Па ) и эффективностью (около 40% столкновений в единицу времени приводят [c.184]

Фоторезист может экспонироваться любым источником света, имеющим достаточную мощность в области спектра, близкой к ультрафиолетовой. Большие по площади источники света применяются редко и только в случае использования подложек больших размеров. Свет от таких источников — рассеянный и не позволяет выявить мелкие детали рисунка, поэтому он применим только для разрешения широких линий (от 50 мкм до 0.5 мм). Рисунки с тонкими линиями экспонируются точечным источником света, например, от угольной дуги, лампы с высоким давлением, заполненной парами ртути, ксеноновой импульсной лампы, которые создают поток почти коллимированного света, если они находятся на достаточном удалении от подложки. Коллиматорные линзы необходимо отрегулировать эмпирически, потому что если свет отколлимирован тщательным образом, то он разрешает мельчайшие дефекты в защитном рельефе даже серебра, образуя таким образом островки или проколы в слое фоторезиста [62]. Однородность интенсивности света вдоль всей поверхности подложки получается лучше, если точечный источник удален на достаточно большое расстояние, чем в том случае, когда применяются коллиматорные линзы, особенно если эти линзы меньше рабочего поля изображения и если отсутствует апертура, которая перекрывает периферийные участки светового пучка [91]. [c.600]

В последнее время появились сообщения о разработке усилителей, с помощью которых возможно усиление индуцированного излучения. На рис. VH. 11, в приведена секция рубинового оптического усилителя. Секция состоит из вырезанного в направлении оси рубинового стержня 3 длиной 76,2 мм и диаметром 6,32 мм с концентрацией 0,065 вес. ч. СГ2О3 в AI2O3 и ксеноновой импульсной лампы 1, расположенной в фокусе эллиптического цилиндра длиной 76,2 мм. Все устройство помещено в корпусе 4. Источником луча 2 является рубиновый стержень. При прохождении сигнала через усилительную секцию были получены коэффициенты усиления, равные от 6 до 10 дб. Все измерения проводились при комнатной температуре. Более высокие коэффициенты усиления могут быть получены при применении интенсивного охлаждения стержня усилительной секции. Использование усилительных устройств позволит, вероятно, резко расширить технологические возможности оптических квантовых генераторов. [c.458]

Метод импульсного фотолиза в самых общих чертах сводится к следующему кварцевый реакционный сосуд освещается импульсной лампой большой мощности (до 10 ООО дж) с продолжительностью импульса порядка нескольких микросек., дающей до 10 к сек. В результате поглощения газом, находящимся в реакционном сосуде, света такой высокой интенсивности происходит почти полная его диссоциация на атомы и радикалы. Последние обнаруживаются по спектрам поглощения, получаемым через промежутки времени порядка 30—100 микросек., что позволяет изучить кинетику реакций, в которых эти радикалы участвуют. [c.19]

Метод мгновенного фотолиза. Образующиеся в термических реакциях промежуточные вещества, обеспечивающие протекание быстрой реакции, могут быть также получены при более низких температурах и в поддающихся контролю количествах с помощью фотолиза. Этот способ был применен Портером [88] и Норришем нри разработке ими метода мгновенного фотолиза. Высокая концентрация промежуточных веществ может быть получена в течение интервалов времени, равных микросекундам или даже их долям, с помощью искрового разряда большой интенсивности и малой длительности. Для этого пользуются разрядной трубкой, заполненной инертным газом, и соответствующим образом подобранными конденсаторами. Кинетику реакций, которые возникают вслед за всиып[Кой, можно наблюдать спектроскопическим методом, фотографируя спектр поглощения веществ, находящихся в реакционной трубке. В качестве источника света с непрерывным спектром используется другая небольшая импульсная лампа. В этом случае в течение опыта получают один фотоснимок, который соответствует определенному состоянию системы. В более поздних работах благодаря применению фотоумножителей оказалось возможным проследить за протеканием во времени собственно фотолиза и таким образом подойти к изучению кинетики быстрых реакций, в которых принимают участие промежуточные вещества [89]. [c.140]

Для непосредственного определения времени жизни флуоресценции (от 10 до 10" сек) по зависимости интенсивности флуоресценции от времени необходимо иметь импульсные лампы с длительностью наносекундного-(10 сек) диапазона. Малмберг [33 описал лампу с очень короткой вспышкой, пригодной для таких измерений. При получении очень коротких импульсов света приходится рассматривать не только индуктивность и емкость цепи и длину импульса тока, но также и процессы, происходящие в газе после прохождения импульса тока. Сразу после разряда в импульсной лампе имеется электронный газ с очень высокой температурой и нейтральные и ионизированные молекулы, температура которых близка к комнатной. Электронный газ охлаждается путем столкновений с молекулами, причем при этих столкновениях могут получаться возбужденные молекулы, которые затем испускают свет. Для получения очень короткой вспышки необходимо быстро охладить электронный газ. Скорость охлаждения пропорциональна числу столкновений в секунду или давлению газа в лампе и средней энергии, переносимой за одно столкновение, которая обратно нронорционал ьна массе молекул [см. уравнение (6-129)]. Потери энергии при неупругих столкновениях с молекулой сложным образом зависят от числа уровней различных видов внутренней энергии молекулы и расстояний между этими уровнями для двухатомных молекул потери больше, чем для одноатомного газа. [c.574]

Голденом и Майерсоном [37а] описана импульсная лампа с высокой интенсивностью излучения в коротковолновой области (1500 А). Недавно Блек и Портер [376] провели исследование по импульсному фотолизу в вакуумном ультрафиолете. [c.576]

Благодаря импульсной спектроскопии можно непосредственно обнаруживать появляющиеся при фотохимических реакциях ко-роткоживущие частицы в возбужденном (например, триплетном) или основном состоянии (например, радикалы, ионы), если они отличаются по спектру от исходных систем [11, 12]. По существу, при этом используются методы абсорбционной или эмиссионной спектроскопии с тем, однако, отличием, что при облучении интенсивной вспышкой образуются значительно более высокие концентрации возбужденных молекул. Благодаря этому, например, могут быть зарегистрированы триплетные состояния в растворах даже при нормальных температурах. Важным условием для применения импульсного метода является небольшая продолжительность вспышки по сравнению с временем жизни обнаруживаемых частиц. Поэтому для генерации светового импульса применяют а) фо-тоимпульсные лампы с продолжительностью импульса 10 с — для наблюдения триплетных состояний б) лазеры с длительностью импульса 10 —10 с, которая позволяет исследовать интервалы времени, типичные для синглетных возбужденных состояний (10- с) в) лазеры с очень короткими импульсами порядка 10 —10 2 с (например, неодимовый лазер), с помощью которых можно исследовать механизм безызлучательной релаксации и т. п. [c.99]