Газе вые лазеры

Отличительной особенностью газовых лазеров является то, что в них вещество имеет малую плотность, поэтому возможность его разрушения исключена. Возбуждение газов происходит в результате упругих и неупругих столкновений, ионизации и рекомбинации, диссоциации, химических реакций и других процессов. Это приводит к разнообразным методам создания инверсной заселенности (электрический разряд, оптическая накачка, химические реакции и др.). [c.99]

Для селективного воздействия большое значение имеет возможность перестройки длины волны, излучаемой лазером. В работе [11] описан перестраиваемый импульсный лазер на СОг с поперечным разрядом при атмосферном давлении газа. Средняя выходная мощность варьируется в пределах 0,1-2 МВт/см площадь сечения пучка составляет 8 см . Резонатор этого лазера представляет собой разрядную трубку длиной 2,43 м, по которой прокачивается газ со скоростью 1,4-108 см /ч. В энергетической диаграмме молекул СО2 содержатся два низких колебательных уровня, которым соответствуют волновые числа 1388 и 1286 см 1. В результате колебательно-вращательных переходов эмиссионный спектр содержит линии от 923 до 990 см 1 и от 1023 до 1090 см-1, с помощью дифракционной решетки, размещаемой на конце трубки резонатора, можно настроить излучение лазера на один из необходимых максимумов излучения. [c.100]

Настоящий переворот в области использования спектроскопии КР в химии вызвало введение в аппаратуру лазерных источников возбуждения. Лазеры дают интенсивное монохроматическое излучение, что очень важно для получения качественных спектров КР, особенно для разрешения линий, имеющих малый частотный сдвиг относительно vo. При этом можно получать спектры для менее концентрированных растворов, а также записывать спектры газов, порошков, сильно окрашенных растворов и т. д. Уменьшается и количество вещества, необходимого для приготовления образца. [c.222]

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]

Принцип метода РФС заключается в следующем. В исследуемой системе (смеси газов) генерируются тем или иным способом атомы или свободные радикалы. Светом зондирующего источника исследуемые частицы переводятся в возбужденное состояние. Зондирующий источник настроен на длину волны, вызывающую возбуждение. Переход из возбужденного состояния в основное сопровождается излучением (флуоресценцией), что используется для контроля за изменением концентрации этих частиц во времени. Установка включает реактор и соединенные с вакуумной системой СВЧ-генератор для генерирования атомов в разряде, источник зондирующего излучения, приемник возникающей флуоресценции, фильтры и монохроматоры. Источником зондирующего излучения могут быть перестраиваемые лазеры и струевые разрядные лампы. Они охватывают диапазон длин волн от глубокого ультрафиолета до коротковолновой инфракрасной области. Для регистрации флуоресценции используются фотоумножители и счетчики Гейгера. Для кинетических измерений резонансно-флуоресцентная спектроскопия может быть применима в трех различных вариантах, Во-первых, в статических условиях, когда атомы и радикалы генерируются реакционной смесью. В таком варианте РФС-метод предназначался для изучения цепных разветвленных реакций горения водорода и фосфора. Во-вторых, РФС-метод часто используется в струевых условиях в сочетании с СВЧ-разрядом. Это позволяет измерить концентрацию атомов и радикалов и изучать их реакцию с реагентом-газом в объеме или гибель на поверхности. Этим же способом изучаются продукты той или иной элементарной реакции. В-третьих, РФС-метод применяется в сочетании с импульсным фотолизом. Максимальное значение константы скорости бимолекулярной реакции, измеряемой [c.359]

Здесь хотелось бы обратить внимание на те возможности в разработке высокоэффективных технологических процессов, которые открывает принцип функционирования физико-химических систем в условиях, далеких от равновесия. Принцип этот, как было сказано в гл. V, в 1960—1970-е годы получил теоретическое обоснование в неравновесной термодинамике, а за самое последнее время — широкую практическую апробацию в качестве основы интенсификации многих отраслей химического и металлургического производства. Увеличение объема выпуска продукции в единицу времени и повышение ее качества сегодня во многом определяется максимальной концентрацией используемых потоков энергии. Среди них все шире получают распространение потоки горячих газов, электронные пучки, плазмотроны, лучи оптического квантового генератора — лазера. [c.234]

Принцип метода заключается в том, что в просвечиваемом лазером объеме газа регистрируется появление электрических зарядов, возникающих вследствие ионизации находящихся там атомов или молекул. Ионизация атомов (или молекул) может происходить при поглощении ими квантов света к , энергия которых превышает соответствующие потенциалы ионизации (рис. 9.1, а). Такая ионизация неселективна, поскольку все атомы, потенциалы ионизации которых меньше, чем энергия квантов hvi, могут быть ионизованы. Неселективная ионизация может иметь место при одновременном поглощении атомом нескольких фотонов, энергия каждого из которых меньше потенциала иоиизации. [c.183]

Лазеры, у которых в качестве вещества для активной среды используются нейтральные атомы типичный представитель — ге-лий-неоновый (Не-Ые) лазер, который используется для получения излучения с длиной волны 633 нм. Ширина линии генерации составляет 1700 МГц. Гелий-неоновый лазер может также давать генерацию и на других длинах волн, соответствующих атомным переходам в атоме неона. Наряду с гелий-неоновым лазером существуют газовые лазеры с использованием других нейтральных атомов, включающих большинство инертных газов (Не, Ые, Кг, Аг, Хе) кроме того, применяются такие вещества, как Ь, СЬ, Нд. Длины волн и мощности излучений этих лазеров можно найти в специальной литературе. [c.193]

Металлы подгруппы скандия и их соединения широкого применения пока не имеют. Однако в настоящее время намечаются пути использования соединений скандия в электронике некоторые ферриты, содержащие небольшие количества оксида скандия, применяются в быстродействующих счетно-решающих устройствах. Металлический скандий используется в электровакуумной технике как геттер (поглотитель газов). Оксид иттрия также применяется в производстве ферритов, лазеров и материалов, имеющих высокотемпературную сверхпроводимость. Ферриты, содержащие иттрий, используются в слуховых приборах, в ячейках памяти счетно-решающих устройств. Изотоп применяют в медицине. Лантан применяется главным образом в смеси с лантаноидами. [c.315]

Благодаря высокой мощности лазерного излучения возникают возможности использования нелинейных эффектов родственных многоквантовым процессам, обсуждавшимся в разд. 3.9. На этом базируется методика удвоения частоты излучения одиночного лазера и смешения частот излучения двух лазеров в определенных кристаллических диэлектрических материалах. Нелинейные процессы в газах позволяют генерировать когерентное излучение в спектральном диапазоне, частично перекрывающем область вакуумного ультрафиолета (до длин волн около 100 нм). [c.184]

Наиб, специфично фотохим. действие лазерного излучения в ИК области, поскольку создать в этой области длин волн источники некогерентного излучения, сравнимые по мощности с лазерами и позволяющие осуществлять фотолиз, практически невозможно. Под действием лазерного ИК излучения стимулирование хим. процессов в газах происходит путем резонансного возбуждения колебат. степеней свободы молекул. Подбором условий (давление газа, интенсивность и частота лазерного излучения) удается достичь высокой сверхравновесной концентрации колебательно возбужденных молекул и осуществить их диссоциацию (фрагментацию). Достаточно коротким (< 10 с) и ю тенсивным [c.565]

В одних случаях активной средой являются исходные газы или газовые смеси (напр., СО смесь He-Ne, в к-рой активными частицами служат атомы Ne, смеси Oj с Nj и парами HjO или Не, в к-рых активные частицы - молекулы СОз), других - приготовление активной среды происходит в процессе работы лазера, напр, при ионизации нейтральных атомов инертных газов (лазеры иа ионизир. газах), обра- [c.566]

В твердотельных лазерах в качестве активной среды используют как диэлектрики (рубин, стекло с добавками неодима, алюмоиттрие-вый гранат - АИГ), так и полупроводники (например, арсенид галлия). В газовых лазерах активной фазой могут быть чистые газы (Вг, N6, Кг, Хе) или смеси газов (Не - N6, С02-Н2 Не). К.п.д. твердотельных лазеров лежит в пределах 0,01-4%, а газовых 8-30%, причем наиболь- [c.97]

В качестве примера лазера на электронно-колебательно-вращательных переходах отметим лазер на молекуле N2 (азотный лазер), который генерирует на длине волны к = 337 нм. Мощности излучения составляют от десятка киловатт до мегаватт, Другим примером являются эксимерпые лазеры, т. е. лазеры на молекулах, у которых нижним электронным состоянием лазерного перехода является состояние, обладающее отталкивательной кривой потенциальной энергии. Наиболее распространепнымн являются экси-мерные лазеры, в которых атомы благородных газов (например, Аг, Кг, Хе) смешиваются с атомами галогенов (нанример, Р, С1). [c.193]

Кристаллизация из газовой фазы дает возможность (подвергая, например, исходное твердое вещество сублимации с последующим осаждением) получать материал высокой степени чистоты, заданной структуры и с заданными свойствами. Метод кристаллизации из газовой фазы используют для получения тонкодисперсных порошков — пигментов и усиливающих наполнителей, в частности для получения оксидов (AI2O3, TiOa и др.) путем гидролиза газообразных хлоридов или путем их высокотемпературного окисления. Осаждение из газовой фазы применяют для покрытия подложек тугоплавкими соединениями или оксидными пленками либо для металлизации. Этот метод, заключающийся в эпитаксиальном росте кристаллов, т. е. в наращивании одного вещества на другое, базируется на сходстве строения срастающихся граней. Кристаллизацией из газовой фазы получают монокристаллы и монокристаллические пленки, в частности для лазеров и приборов микроэлектротехники. Возможно прямое осаждение из газов готовых твердых изделий, например, деталей полупроводников и других деталей сложной формы. Возможно также получение гранулятов физическим или химическим осаждением вещества из газа в кипящем слое. Свойства получаемых твердых фаз зависят от условий пересыщения газовой фазы, от температуры подложки и др. [c.262]

Оксид А 2О3 в различных его видах находит применение как огнеупорный и абразивный материал, а синтетические монокристаллы оксида служат рабочим телом лазеров, опорным камнем для точных и часовых механизмов, ювелирных изделий. Кроме того, оксид алюминия является главной составной частью алюминиево-титановых керметов (А120 ,—Т1А1,. 412О3—Т1). Алюмогель применяется как адсорбент для осушки газов, очистки воды, осветления растворов в сахарном производстве. Гидрид алюминия нашел применение как компонент твердого ракетного топлива, восстановитель в органическом синтезе. Фосфид, арсенид и антимонид алюминия находят прнме 1е-ние в полупроводниковой технике для изготовления солнечных батарей и лазеров. [c.156]

Рассмотрение эксимеров и эксиплексов в разд. 5.4 указывает и другой путь получения инверсии заселенности. Поскольку время жизни основного состояния образующей комплекс пары не превышает одного периода колебания, его заселенность пренебрежимо. мала. Образование возбужденного комплекса неизбежно обеспечит большую заселенность, чем гипотетического основного состояния, и действие лазера становится возможным. Эксимерные лазеры работают по тому же принципу, хотя для некоторых напболее важных примеров, основанных на системах благородный газ — галоген, точнее подходило бы название экснплексные . Аргон, криптон и ксенон образуют эксиплексы с атомами Р и С1 (так же как Хе с Вг). Можно получить лазерное излучение в вакуумной УФ-области, с наиболее короткой длиной волны А=175 нм для АгС1. Первоначальное возбуждение происходит в форме электрического разряда, и последовательность реакций можно записать как [c.146]

Природу, структуру и электронное состояние промежуточного продукта. Для абсорбционной спектроскопии можно использовать источник белого света в сочетании со спектрографом для получения фотографически зарегистрированного обзорного спектра поглощающих соединений в реакционной системе. В других случаях для сканирования спектрального диапазона может применяться монохроматор с фотоэлектрическим приемником. Многие исследуемые короткоживущие интермедиаты обладают достаточно большим оптическим поглощением из-за наличия разрешенного электронного дипольного перехода на более высокий уровень энергии, В этом случае, например, триплетные возбужденные состояния могут наблюдаться по их триплет-триплетному поглощению. В общем случае индивидуальные полосы поглощения имеют тем большую амплитуду, чем они уже. Вследствие этого эффекта атомы имеют разрешенные линии поглощения с особенно большими амплитудами. При количественных измерениях поглощения обычно выбирается длина волны, при которой наблюдается сильная полоса поглощения и на нее не накладываются полосы поглощения других соединений, В экспериментах по оптическому поглощению в качестве источника света можно применять лазеры. Очень эффективны в лазерных абсорбционных исследованиях перестраиваемые лазеры на красителях, особенно для веществ с узкими полосами поглощения (таких, как атомы и малые радикалы), поскольку лазерное излучение отличается высокой монохроматичностью и узкой спектральной полосой. Повышения поглощения можно достигнуть, заставив световой пучок многократно пересекать образец с помощью соответствующего расположения зеркал в многопроходовом абсорбционном эксперименте. Вновь для этой цели превосходно подходят лазеры благодаря малой расходимости лазерного пучка. В ряде случаев можно создать источник света, который спектрально адекватен абсорбционным свойствам именно исследуемых соединений. Например, можно сконструировать электрические разрядные лампы, содержащие подходящие газы и испускающие резонансные спектральные линии (при переходе из первого возбужденного состояния в основное) многих атомов и простых свободных радикалов. Очевидно, что резонансные спектральные линии точно соответствуют длинам волн поглощения этих же веществ, соответствующим переходу из основного электронного состояния. Если эти атомы или простые радикалы присутствуют в реакционной смеси, то будет наблюдаться резонансное поглощение. Если спектральные ширины полосы испускания источника и полосы поглощения объекта исследования совпадают, то чувствительность абсорбционных измерений может быть высокой при различающейся избирательности, так [c.195]

VIII. Мощным совремет1ым методом изучения хемосорбг,, является флэш-десорбция. Металлическую нить выдерживают в стационарном потоке и затем постепенно нагревают током (или для кристаллов — облучают лазером) и снимают кривые зависимости количества десорбированного газа от температуры, (рис. IX. 2). Каждый пик соответствует тому или иному хемосорбционному соединению. Например, для СО на вольфраме а-форма ( 500 К) W—СО и Зр-формы (1200—1800 К) соответствуют соединению вольфрама с диссоциированными атомами О и С. [c.128]

Сплавляя AI2O3 с СггОз, получают искусственные рубины для часовой промышленности, а также и для лазеров и фильеров в волочильных станках. Полу-, чать монокристаллы AI2O3 можно методом Верней-ля (рис. 89). Порошок AI2O3 помещают в контейнер А, откуда по мере надобности подают в поток водорода, входящего в отверстие Б. Водород смешивают с кислородом, поступающим в отверстие В. У сопла Г гремучий газ поджигают. Пламя нагревает затравку Д, находящуюся на тугоплавкой керамической подставке. Верхняя часть затравки плавится и сцепляется с остальной частью. Постепенно добавляется [c.284]

Для проведения более энергоемких процессов, таких как сварка швом, резка более толстых диэлектрических материалов и металлов, требуются более мощные лазеры. Для этой цели применяют газовые лазеры на азоте или углекислоте. Такие лазеры могут выполняться на мощности в луче при работе в непрерывном режиме в сотни и тысячи ватт (до 10—12 кВт). Для того чтобы газ при ЭТОМ не нагревался, его непрерывно прокачивают через лазер. Только маломощные газовые лазеры, работающие в импульсном режиме, могут выполняться отпаянными с замкнрым объемом. Обычно в газовую смесь добавляют гелий, способствующий ее охлаждению благодаря своей высокой теплопроводности. [c.383]

УГЛЕРОДА ДИОКСИД (углекислый газ, угольный ангидрид, углекислота) СО2. При 20 °С сжижается под давл. 5,11 МПа faoar —78,50 °С раств. в воде (с образованием угольной к-ты), орг. р рителях. Содержится в воздухе (0,03% по объему) и в водах минер, источников. Получ. побочный иродукт при обжиге известняка, сжигании кокса и спиртовом брожении в лаб.— разложение мрамора НС1 в аппаратах Киппа. Примен. в пронз-ве сахара (для очистки сока), соды, карбамида, оксикарбоновых к-т для приготовления газиров. вод, лечебных углекислых ванн компонент огнетушащих составов в газовых лазерах твердый СОа — хладагент ( сухой лед ). ПДК 30 мг/м . [c.603]

ВНУТРИКОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ см Хелаты. ВНУТРИРЕЗОНАТОРНАЯ ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ вид лазерной спектроскопии, в к-рой исследуемое в-во в любом агрегатном состоянии помещают между зеркалами резонатора лазера на пути лазерного излучения, как показано на рисунке. Лазерное излучение, отражаясь от зеркал резонатора, многократно проходит через образец. При этом потери энергии излучения внутри резонатора вследствие рассеяния на зеркалах, отражения на окош1(ах кювет (в случае жидкостей или газов), дифракщш и др. причин компенсируются благодаря усилению излучения активной средой лазера. [c.393]

При КР происходит изменение поляризации света, характеризуемое степенью деполяризации р. При использовании для возбуждения лазера (рис. 2), излучение к-рого поляризовано в плоскости ху, р = где и / -интенсивности компонент рассеянного света, поляризованных в направлении осей гих соответственно. Для неполносимметричных колебаний (хаотически ориентир, молекул в газе или жидкой фазе) р = 0,75 (деполяризов. линии в спектре) для полно- [c.437]

Газы используются как активные среды разл. газовых лазеров. Активными частицами в них м. б. нейтральные атомы (Не, Си, I), устойчивые молекулы (СО , СО, Nj, HF), эксимерные молекулы (Аг , Кгз, АгР, КгР), ионы инертных газов (Аг , Аг , Кг , Кг , Ne ), napbi металлов [c.566]

В связи с развитием ракетно-космич. техники, а также химических источников тока во 2-й пол. 20 в. самостоят. значение стала приобретать хнмия энергонасыщенных соединений-сильнейших окислителей и восстановителей. Позже все большее внимание стало уделяться твердым источникам (аккумуляторам) разл. газов-кислорода (см. Пиротехнические источники газов), водорода (см. Водородная энергетика), фтора и др.-для топливных элементов, газовых лазеров, систем жизнеобеспечения космич. станций и кораблей. [c.211]

Косвенный метод регистрации акустич. колебаний, использующийся гл. обр. для изучения твердых образцов, реализован в пром. приборах. Последние состоят из мощной ксеноновой лампы, модулятора (вращающиеся диски с отверстиями). монохроматора, акустич. ячейки, представляющей собой герметичную полость, наполненную воздухом или др. газом и соединенную акустич. каналом с микрофоном, и системы регистрации. Источником излучения могут служить вольфрамогалогенные лампы, глобары (стержни из карбида Si. светящиеся при наложении электрич. напряжения), лазеры, в т.ч. импульсные. В случае ламповых источников часто осуществляют электронную модуляцию электромагн. излучения. При изучении газов и жидкостей используют прямой метод регистрации акустич. колебаний, а в качестве источника излучения-лазер. [c.388]

ТРАВЛЁ1ШЕ химическое, удаление части поверхностного слоя монокристалла, заготовки или изделия с помощью топохим. р-ций. Проводится с использованием р-ров, расплавов, газов (газовое Т.) или активир. газов (иапр., плазмохимическое Т.). Собственно химическое Т. иногда сочетают с мех. воздействием, в качестве источника тепла и активатора при газовом Т. в ряде случаев используют лазеры. [c.616]

УДАРНАЯ ВОЛНА, распростра1иющаяся со сверхзвуковой скоростью в газе, жидкости или твердом теле тонкая переходная область (фронт), в к-рой происходит резкое увеличение давления, плотности и т-ры. Возникает при взрыве, мощном электрич. разряде, столкновениях тел, сближающихся со сверхзвуковой скоростью, в фокусе луча лазера и т. п. Рост давления и т-ры во фронте У. в. происходит за 10 -10 с, затем, спустя 10 с, происходит разфузка и давление падает до атмосферного. Скорость охлаждения в-ва на этой стадии составляет 10 фад/с. Однако вследствие необратимых процессов, происходящих при ударноволновом сжатии, т-ра образца не всмвращается к исходной, и образец остается на-фетым. В реальных условиях весь цикл завершается приблизительно за 10" с. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология