Химический лазер

Инверсную заселенность можно получить также в химических реакциях, в которых продукты реакции находятся в возбужденном состоянии. В химическом лазере энергия лазерного излучения создается в результате химической реакции. Например, струю газа, содержащего атомы фтора, можно смешать с дейтерием (или водородом) и двуокисью углерода, вызывающей цепную реакцию, в которой образуется колебательно-возбужденный фтористый дейтерий (или фтористый водород). Колебательно-вращательная энергия возбужденной молекулы DF накачивается на верхний уровень лазера на СОг с помощью межмолекулярного процесса переноса энергии. Получающийся таким образом лазер на СО2 непрерывного действия с длиной волны 10,6 мкм может полностью обеспечиваться химическими источниками, если атомы фтора образуются по реакции типа [c.558]

Одним из перспективных типов лазеров являются химические лазеры, в которых инверсия заселенностей создается в ходе химической реакции. Первый эффективный химический лазер был создан в 1969 г. в Институте химической физики АН СССР В.Л.Тальрозе с сотрудниками при использовании реакции фторирования водорода. В подобных лазерах (на молекулах НР) достигаются мощности непрерывной генерации 1-10 кВт на длине волны 2,7 мкм, а на молекулах ВГ - на длине волны 3,6 мкм. [c.101]

Химические лазеры на основе цепных реакций [c.433]

В настоящее время развивается квантовая теория движения ядер в системах при химических реакциях, при явлениях фотовозбуждения и распада веществ, становятся более разнообразными объекты квантовохимических исследований от процессов в химических лазерах и электрической проводимости молекулярных кристаллов до сложных механизмов функционирования биологических систем. [c.20]

Химические лазеры и лазерная химия [c.100]

Лазер, или оптический квантовый генератор,— это прибор, позволяющий преобразовывать энергию различного рода (чаще всего электрическую) в когерентное электромагнитное излучение с большой плотностью энергии. Химические превращения определенного вида могут генерировать лазерное излучение (химические лазеры). В свою очередь лазерное излучение любого происхождения (но не обязательно химического) относится к числу экстремальных источников воздействия, вызывающих разнообразные химические реакции. [c.100]

Химический лазер — это такой источник когерентного излучения, действие которого основано на непосредственном преобразовании химической энергии в энергию лазера. [c.100]

В заключение отметим, что в химических реакциях происходит генерация не только колебательно-, но и электронно-возбужденных частиц. Так, один из мощных химических лазеров основан на создании инверсной заселенности уровня электронного возбуждения атомов Г. [c.230]

В настоящее время ведутся работы и по управляемому лазерному термоядерному синтезу. Химические лазеры, обладающие высоко энергетической эффективностью и дающие излучение высокой энергии и мощности, представляются наиболее перспективными для этих целей., [c.106]

Работа квантового генератора основана на создании инверсной заселенности энергетических уровней (т. е. нарушения больцмановского рас-, пределения энергии с преобладанием заселенности верхних уровней) в той или иной газовой или конденсированной системе. В газовых лазерах инверсная заселенность колебательных уровней, о которых здесь идет речь, создается путем возбуждения колебаний электронным ударом в электрическом разряде, путем облучения светом, путем быстрого нагревания или быстрого адиабатического охлаждения газа и путем химической реакции химические лазеры). [c.195]

Если частицы активируются в момент образования в процессе химической реакции, то такой процесс называется химической активацией . Дальнейшие реакции частиц и рассеяние энергии в результате либо излучения, либо дезактивации при столкновениях могут дать информацию, имеюш ую прямое отношение как к процессам передачи энергии, так и к теории скоростей реакций. Судьба возбужденных молекул зависит от относительных скоростей всех возможных процессов, которые могут протекать в системе. Сами процессы определяются природой молекул и их энергией. Возможность получения частиц с различным, заранее известным энергетическим распределением является одним из преимуш еств методики химической активации. Другое преимущество — возможность изучить (например, при реакциях обмена) сам процесс активации и распределение энергии между продуктами реакции. Процессы химической активации важны также как источники энергии для работы химических лазеров. [c.61]

Впервые химический лазер, основанный на реакции между водородом и хлором, был разработан американскими исследователями, Однако им не удалось достичь успеха, поскольку затраты энергии на инициирование реакции, т. е. создание атомного хлора, во много раз превышали энергию лазерного возбуждения. Таким образом, данная реакция цепная, и в ней есть акт, дающий неравновесно возбужденные продукты, но она протекает с недостаточной скоростью. Поэтому для создания высокоэффективного химического лазера следует выполнить одновременно несколько условий, а именно реакция, лежащая в основе такого лазера, должна быть быстрой, идти по цепному механизму и должна приводить к образованию неравновесных возбужденных молекул, колебательная энергия которых значительно превышает энергию поступательного и вращательного движений. Идея использования быстрых цепных реакций была выдвинута впервые советскими учеными. В настоящее время широкое применение нашли цепные реакции водорода или дейтерия с фтором, в результате которых образуются возбужденные молекулы НР или ОР с неравновесным распределением энергии по колебательным степеням свободы. Излучение генерируется благодаря колебательным переходам в этих молекулах. Длина волны X излучения для НР составляет 2,7—3,2 мкм, а для ОР — 3,7—4,4 мкм. При добавлении оксида углерода (IV) к смеси дейтерия и фтора молекулы СОз забирают энергию у молекул ОР и переизлучают ее а области 10 мкм. Сравнительно недавно в США был создан хими ческий лазер, излучение в котором составляет 1,3 мкм. В его основу положена реакция молекулярного хлора с пероксидом водорода. Дело в том, что в растворе пероксид водорода диссоциирует на ионы Н+ и НО2 , которые активно реагируют с молекулами хлора. При этом взаимодействии возникает возбужденная молекула кислорода. Это так называемый синглетный кислород, в молекуле которого возбуждены не колебания, а долго живущие электронные состояния. Газообразный хлор пробулькппает через жидкую смесь пероксида водорода и гидроксида натрия, который [c.101]

ХемилюмиР1есцентные системы могут также вынужденно излучать, если удастся получить инверсию заселенности возбужденных состояний. Было продемонстрировано несколько химических лазеров, работа которых основана иа возбуждении за счет химической реакции. Например, поскольку при реакции между атомарным водородом и СЬ образуется колебательновозбужденный НС1, были созданы лазеры, использующие эту систему. Одной из причин повышенного интереса к химическим лазерам является громадное количество энергии (порядка нескольких килоджоулей на моль), высвобождающееся в быстрых химических реакциях. [c.146]

Химические лазеры, под ред Н Г Басова. М, 1982, Басов Н Г, Ораев-скин А Н, Химические лазеры, в кн Наука и человечество, М, 1983, с 259 73 Л Н Ораевскии [c.568]

Химические лазеры могут работать в импульсном или непрерывном режиме. В первом случае используют относительно химически стабильную смесь реагентов, в которой действием ультрафиолетового излучения или электронным ударом инициируют быструю цепную реакцию, сопровождающуюся испусканием мощного импульса излучения. Импульсные химические лазеры весьма эффективны. Для создания мощного импульса когерентного излучения лазер из смеси водорода и фтора потребляет в 10 раз меньше энергии, чем импульсные лазеры других типов. Действие химического лазера в непрерывном режиме основано на реакциях при смешении химически активных газовых потоков высокой скорости в этом случае происходит быстрая смена отработанных реагентов, и излучение генерируется непрерывно. Применение веществ, реагирующих друг с другом без инициирования (например, атомного фтора с молекулой водорода), позволило создать идеальные химические лазеры, работающие на химической энергии, Дополнительным преимуществом химических лазеров является возможность создания когерентного излучения с высокой мощностью. К этому следует добавить, что химическая энергия, используемая в лазерах, дешевле световой и электрической энергии, А это, в свою очередь, означает возможность создания экономичных и все болег мощных лазерных систем. [c.102]

Широкое применение химических лазеров в будущем тесно связано и с энергетикой. В последнее время изучаются преимущества преобразования энергии сначала в химическую, а затем в другие ее виды. Но в таком случае чисто химический лазер выглядит наиболее естественным устройством, непосредственно преобразующим химическую энергию в лазерное излучение. [c.106]

Естественно, что для создания химического лазера необходимо использовать сильно экзотермические реакции, сопровождающиеся большим выделением энергии. Но этого недостаточно. Химическая реакция, представляющая интерес для создания лазера, должна быть также достаточно быстрой и приводить к неравновесному распределению энергии. Известно, что высокая скорость особенно характерна для реакций с участием свободных атомов или радикалов, для образования которых химическую смесь следует подвергнуть ультрафиолетовому облучению, электронной бо бардировке или действию электрического тска. Однако если в результате облучения возникнет одна-едиистпенная молекула, то затраты на ее образование не окупятся энергией когерентного излучения и смысл лпмического лазера как квантового генератора пропадет. Например, при обработке молекул шестифтористого [c.100]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология