Углерода лазеры

Химики из Северо-Западного университета (США) предложили еще одну последовательность образования фуллеренов. Испаряя лазером фафит и определяя состав образовавшихся углеродных фрагментов, они пришли к выводу, что отдельные кластеры (двойные циклы из десяти атомов углерода -двух соединенных бензольных колец) сливаются друг с другом в более крупные, причем при повышении температуры они переходят в форму одиночной замкнутой петли. Когда число атомов углерода в этом кольце достигает сорока, оно может образовывать шар (рис.68). Вероятность такого процесса возрастает, когда кольцо содержит более 60 атомов углерода. Поэтому [c.123]

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]

С—С-Связывание радикалов [79] имеет большое значение в промышленности. Особо следует отметить полимеризацию соединений с двойной углерод-углеродной связью, которая протекает по радикальному механизму. По этому же механизму происходит 1 1-сочетание между олефинами и подходящими партнерами, например, ССЦ (К-35) [80а]. Таким способом можно ввести трихлорметильную группу (эквивалент карбоксильной группы). Цепная реакция инициируется при помощи таких источников радикалов, как пероксид дибензоила (К-35) или азобисизобутиронитрил (О-бв). Во многих случаях используют световую энергию (лазер [806]), а также окислитель или восстановитель. [c.241]

Недостатком метода является то, что длина волны плавно не перестраивается. Для увеличения числа линий генерации лазера на различных длинах волн в качестве активной среды применяют газовые смеси, в молекулах которых есть изотопы атомов углерода ( С и и кислорода и 02- [c.118]

Сканирующие ИК-интроскопы позволяют визуализировать изображения в диапазоне длин волн до 8. .. 14 мкм. При этом эффективно использование лазеров на окиси углерода ( = 5 мкм), СО2 (к = 10,6 мкм), В этом диапазоне прозрачны германий, многие другие кристаллы, полимеры, композиты. [c.520]

Наибольшую мощность излучения имеют твердотельные лазеры, работающие в режиме генерации с модулированной добротностью и, в особенности, в режиме синхронизации мод. В непрерывном режиме генерации максимальная мощность излучения получена у газовых лазеров на окиси углерода, которая составляет примерно 50 Вт на каждый метр активного вещества. При работе на других газовых смесях мощность непрерывного излучения достигает единиц ватта, а в импульсном режиме генерации может составить несколько сотен ватт. [c.42]

Какие же аналитические методы заслуживают внимания в приложении к анализу воздуха Таких методов много. Например, для определения озона пригоден люминесцентный метод, для оценки содержания углеводородов — газовая хроматография с пламенноионизационным детектором. Окись углерода можно определять методом ИК-спектроскопии или химическими методами, для окислов азота часто рекомендуют хемилюминесценцию. Для автоматических анализаторов, которые должны работать без корректировки и даже без наблюдения по крайней мере несколько дней, пригодны электрохимические методы, включая кулонометрию, газохроматографические и разнообразные оптические, в том числе фотометрические, В последнее время делаются попытки использовать лазеры для анализа воздуха на расстоянии и без отбора проб. [c.115]

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]

Колебательные уровни и спектральные переходы в молекулах активной среды ИК-лазеров на диоксиде углерода [c.179]

Диоксид углерода — классическая активная среда уже реализованных лазеров нескольких диапазонов ИК-спектра (табл. 5.2), потенциальные возможности которой в этом отношении, вероятно, еще не исчерпаны [72]. Спектрально-люминесцентные свойства этой молекулы хорошо изучены, поэтому действие лазеров на СО2 с оптической накачкой как в этой, так и в некоторых других схемах уместно рассмотреть несколько подробнее. [c.179]

Колебательно-вращательные уровни и спектральные переходы в молекулах активной среды ИК-лазера на серооксиде углерода (а) [c.181]

Рис. 5.6а иллюстрирует другую схему оптической накачки активной среды ИК-лазера, в которой возбуждается обертон какого-либо колебания, а генерация осуществляется на переходах между возбужденными уровнями того же колебания. Примером здесь служит лазер на молекулах серооксида углерода 0С5 [75—77]. Излучением СОг-лазера с длиной волны 9,57 мкм (переход Р 22) в полосе 00°1—02 0) возбуждается первый обертон деформационного колебания молекулы 0С5 на переходе (Уг = 0, /"=5)— —у..и=2, /=4) в полосе поглощения (00°0—02°0). Генерация возникает на колебательно-вращательных переходах С (4) и Р(5) [c.181]

Современное состояние теории ИК МФ возбуждения и диссоциации молекул пока не позволяет рассчитать параметры этого процесса, тем более с учётом столкновений, для любой заданной молекулы, и здесь ещё предстоит многое сделать. Однако и в настоящее время уже выполненные экспериментальные и теоретические исследования дают достаточно ясное понимание основных протекающих процессов, которое вполне достаточно для разработки промышленной технологии разделения изотопов на основе ИК МФД. Подтверждением этому является разработка процесса лазерного разделения изотопов углерода (см. раздел 9.4). Сегодня импульсно-перио-дические СО2-лазеры являются пока единственным типом лазера в среднем ИК диапазоне, удовлетворяющим требованиям промышленной технологии. К сожалению, ограниченная область спектральной перестройки этого лазера (9- 11) мкм сдерживает возможности разработки разделительного процесса для целого ряда изотопов. Появление новых мощных технологических лазеров в более широкой области спектра несомненно расширит область применимости метода, и можно ожидать появления промышленных установок и для других изотопов. [c.459]

Характеристики ЛРБ. Особенностью работы рассматриваемой конструкции ЛРБ является то, что облучаемый поглощающий газ находится внутри резонатора лазера. Это приводит к взаимозависимости режимов работы ЛРР и самого СОг-лазера. Так, изменение условий работы ЛРР (давление газа, величина потоков питания и отбора, значение Kq i и т. д.) может существенно повлиять на режим работы СОг-лазера, в частности, меняя энергию импульса и среднюю мощность излучения. В свою очередь, изменения параметров лазерного излучения влияют на работу ЛРР, в частности, — на характеристики стационарного режима. Поэтому нахождение оптимальных условий работы ЛРБ для получения углерода С с требуемым обогащением потребовало проведения значительного объёма экспериментальных измерений. Результаты некоторых из них приводятся ниже. [c.471]

В первом случае метод основан на принципе возбуждения молекул газов (диоксид серы, оксид и диоксид азота, хлор и др.) УФ-излучением или ИК-излучением с помощью лазера (оксид углерода). Эти методы используют во многих отечественных и зарубежных газоанализаторах, позволяющих с высокой точностью определять низкие содержания токсичных неорганических газов в атмосфере и воздухе производственных помещений. Схема флуоресцентного анализатора, предназначенного для определения на уровне ПДК в городском воздухе такого приоритетного загрязнителя воздуха, как диоксид серы, представлена на рисунке 1П.30. [c.277]

В основе работы химических лазеров лежит экзотермическая реакция. В экзотермической реакции потенциальная энергия молекул после реакции ниже потенциальной энергии молекул до реакции, а остаток энергии вьщеляется в виде теплоты. Например, при горении газа, используемого для бытовых нужд, метан и оксид углерода, соединяясь с кислородом, превращаются в воду и диоксид углерода. Остаток энергии в этой реакции выделяется в виде теплоты. Для возникновения реакции необходимо инициирование. [c.52]

Лазеры можно изготовить на основе многих активных материалов. Из твердых веществ применяются стекла с добавкой нескольких процентов неодима или другого лантанида, а также гранат, содержащий иттрий и алюминий (ИАГ). Многие газы при пропускании через них мощного электрического импульса способны быть активной средой. Стоит отметить лазеры на основе гелия—неона, аргона, азота и диоксида углерода. Газовые лазеры могут давать как непрерывный, так и импульсный потоки излучения. [c.29]

Феннер и Дейли (1966) использовали времяпролетный масс-спектрометр с гигантским импульсным лазером для испарения фольги лития, бериллия, бора, углерода, алюминия, меди, серебра, олова, свинца, золота. Натрий и калий предварительно напыляли на стекло. Поскольку был использован лазер с модулированной добротностью, образуемые ионы имели значительные кинетические энергии и для разрешения спектра при помощи времяпролетного анализатора требовался энергетический фильтр. Для калибровки прибора эти авторы разработали специальные свинцовые стекла, содержащие литий, натрий, барий и кислород (Феннер, Дейли, 1968). Ошибки определения большинства элементов составили 10%, а при содержании элементов меньше 10% —50%. [c.437]

Быковский и сотр. (1969) использовали многоэлектродный электростатический анализатор совместно с магнитным анализатором и лазер с модулированной добротностью для разрешения ионов различных энергий и зарядов во времяпролетной системе. В случае углерода, тантала, циркония и титана наблюдались одно-, двух- и трехзарядные ионы, а в случае железа, ниобия и вольфрама — также и четырехзарядные. Эти ионы несут избыточную энергию в несколько сот вольт. В таких металлах, как никель (спектральный эталон), свинец, индий и ниобий, исследовалось содержание примесных элементов в пределах 0,01 — 20% (Быковский и др., 1969). [c.437]

Шеффер и Пирсон (1969) использовали неодимовый лазер с масс-спектрометрическим анализатором для изучения реакции углерода с водородом. Главным продуктом реакции был ацетилен, составлявший 95% летучих продуктов остальные продукты метан, этилен, пропан и бутадиен-1,3. [c.438]

Цель настоящего обзора — познакомить читателя с принципами действия лазеров на основе органических соединений с оптической накачкой и рабочими переходами между вращательными, колебательными и электронными уровнями молекул и охарактеризовать современное состояние развития соответствующих направлений в квантовой электронике. На конкретных примерах (газовые лазеры на фторметане, тетрафторметане, диоксиде и серо-оксиде углерода, лазеры на растворах сложных органических соединений) рассмотрены различные механизмы оптической накачки молекул, спектральные переходы, ответственные за процессы возбуждения молекул и генерации излучения. Сделаны оценки максимальных коэффициентов усиления излучения в активных средах, обсуждены особенности лазеров и их генерационные характеристики. Приведены сведения, позволяющие составить представление о масштабах и уровне исследований и разработок лазеров на основе органических соединений с оптической накачкой. Из-за ограниченного объема статьи вопросы техники лазеров этого вида не получили должного освещения. [c.162]

В работе исследовался оптико-акустический отклик различных модификаций фафита (пирофафит, стекло-углерод) при воздействии наносекундного импульса Ы<) АС-лазера. При плотности энергии лазерного импульса выше Ф > 3 Дж см обнаружено плавление фафитовых образцов. Это проявлялось в виде порогового роста давления и изменения формы акустического импульса. Измеренные пиковые значения давления в условиях фазового перехода составляли величину порядка 3-5 10 Па, что соответствует известным оценкам перехода углерода в жидкое состояние. Факт плавления подтверждается наличием микроскопических капель в зоне лазерного воздействия. Анализируется соответствие между полученными в работе данными и известными литературными данными. [c.107]

Конденсация первоначально диспергированных частиц илн атомов углерода. Частищ>1 УЛС были зарегистрированы в продуктах конденсации атомов углерода при термическом распылении графитовых электродов в электрической дуге, после абляции фафита под воздействием высокоэнергетических лазеров или нагревании фафита в солнечных печах. В дальнейшем был разработан метод, базирующийся на конденсации углеродньгх кластеров и атомов в матрице металла. Недавно формирование частиц УЛС было также зарегистрировано в электрической дуге под слоем воды. [c.125]

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]

Лазерное испарение графита (подобно процессу в элекфической дуге) приводит к образованию кластеров, размеры которых составляют от двух до нескольких тысяч атомов. По данным работы в этом методе предполагается наличие магнитного поля, необходимого для удержания углеродных кластеров в подвещенном состоянии, и достаточно мощного лазера, чтобы выбивать атомы углерода из решетки. Каждый такой взрыв приближает фуллерен к следующему этапу. Процесс сжатия внезапно заканчивается на образовании Сз2, когда клетка становится слишком хрупкой. При следующем взрыве молекула распадается на линейные фрагменты. [c.116]

Обнаружены и гиперфуллереновые структуры, образующиеся из обычных фуллеренов в среде испаряемого лазером углерода. Представлена самая симметричная форма молекула Сбо в центре структуры окружена молекулами фуллеренов с 240, 540 и 960 атомами. [c.131]

Другое направление - создание замкнутых структур, содержащих как атомы углерода, так и металла (их называют "мет-карами от англ. те1а1-сагЬоп ). Ученые из Пенсильванского университета испаряли лазером порошок, содержащий смесь фафита и титана, и получили достаточное для детального изучения количество фуллереноподобных структур, состоящих из 12 атомов углерода и восьми атомов титана. [c.167]

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]

Одна из наиболее сложных операций в ПД — приготовление эмиттера. Чаще всего используется следующая методика тонкую вольфрамовую проволоку (толщина около 10 мкм) при температуре 1200 К обрабатывают бензо нитрилом, в результате чего эмиттер покрывается слоем плотных сильно разветвленных микронгл пиролитического углерода (30—50 мкм) ноиизация происходит на остриях этих микроигл Образцы наносят на эмиттер разными способами погружая эмиттер в раствор образца нанося на него каплю с по мощью микрошприца либо методом электропульверизации [26] Температура эмиттера подбирается такой, чтобы обеспечить максимальную интенсивность пика молекулярного иоиа при минимальной фрагментации (обычно 300— 600 К) Недавно было показано [27] что при непрямом нагреве образца на эмиттере с помощью лазера в некоторых случаях оказывается повышенным выход молекулярных ионов иапример для витамина Bij этим методом был [c.13]

Рис. 21-18. Спектр комби наци-оиного рассеяния чистого жидкого четыреххлористого углерода, полученный при использовании в качестве источника гелий-неонового лазера.

Труднее всего обнаружить низкие концентрации при анализе так называемых газообразующих примесей водорода, углерода, азота и кислорода. Мешающими факторами здесь являются фон остаточных газов в источнике ионов и загрязнения поверхности образцов. Использование специальных приемов анализа (прогрев источника ионов, откачка высокопроизводительными вакуумными насосами и т. д.) позволяют снизить предел обнаружения этих элементов с помощью искрового зонда до (мол.), что иримерно соответствует возможностям других методов определения газообразующих примесей. Эти процедуры достаточно сложны, и их применение оправдано в основном полнотой анализа, так как одновременно с газообразующими примесями определяются и другие элементы. Но существуют и специальные масс-спектрометрические методы для анализа газообразующих примесей с помощью электронного либо лазерного зонда. В последнем случае применяют лазер, работающий в режиме свободной генерации. Он служит для испарения вещества (атомизации), а ионизацию проводят пучком электронов, как при анализе паров. [c.215]

Д. углерода, СО2. Бесцветный растворимый в воде газ применяется в производстве соды, карбамида, в пищевой промышленности как компонент огнетущащих составов, рабочая среда в газовых лазерах и др. [c.131]

Предложенный тип пиролизера весьма интересен, однако основные закономерности и природа процессов деструкции пол1шеров под воздействием луча лазера, а также области применения этого метода изучены еще недостаточно. Кроме того, метод дает воспроизводимые результаты только в том случае, если полимер непрозрачен или образец является смесью полимера с углеродом [62], что является существенным ограничением. [c.224]

В настоящее время наиболее широкие области применения иттрия, его соединений, сплавов и лигатур в промышленности следующие производство легированной стали модифицирование чугуна производство сплавов на основе никеля, хрома, молибдена и других металлов — для повышения жаростойкости и жаропрочности выплавка ванадия, тантала, вольфрама и молибдена и сплавов на их основе — для увеличения пластичности производство медных, титановых, алюминиевых и магниевых сплавов атомная энергетика электроника — в качестве катодных материалов (оксиды иттрия), а также для поглощения газов в электровакуумных приборах изготонление квантовых генераторов — лазеров производство тугоплавких и огнеупорных материалов химия —в качестве катализаторов производство стекла и керамики. Рафинирование металлов и сплавов от примесей (кислород, азот, водород и углерод), вызывающих хрупкость сплавов, что особенно важно для тугоплавких хладноломких металлов с объемноцентрированной кубической решеткой, а также примесей, вызывающих хладноломкость (сера, фосфор, мышьяк в [c.195]

Эксперименты по масштабированию процесса лазерного разделения изотопов углерода на основе ИК МФД F2H I [15, 17] подтвердили высокую перспективность использования этого соединения в качестве рабочего веш,ества при создании промышленного производства изотопов углерода лазерным методом. В этих работах были исследованы некоторые особенности селективной МФД F2H I излучением ИП TEA СОг-лазера и получена опытная партия высокообогащённого по С (99,99%) фреона-22. Полученные результаты были использованы при проектировании и создании промышленной установки — комплекса Углерод . Далее будут рассмотрены вопросы создания лазерного разделительного блока и представлены основные параметры установки Углерод . [c.464]

Например, в КР спектре четыреххлористого углерода линия с волновым числом 459 см оказывается одинаковой интенсивности при облучении образца объемом 5 мл светом от ртутной лампы и объемом всего 0,03 мл при использовании гелий-иеонового лазера в качестве источника. Гелий-неоновый лазер имеет сравнительно невысокую мощность. Значительно большей мощностью обладают ионные газовые лазеры, которые также применяются в КР спектроскопии, например аргоновый и криптоновый ионные лазеры. Используя аргоновый ионный лазер, с помощью которого получают излучение 488,0 и 514,0 нм, можно получать спектры КР веществ, окрашенных в синий, зеленый и желто-зеленый цвета. С помощью гелий-неонового лазера можно исследовать вещества, окрашенные в красный, оранжевый и желтый цвета. [c.352]

Бернал и сотр. (19666, в) использовали рубиновый лазер с модулированной добротностью и времяпролетный масс-спектрометр для изучения десорбции газов с поверхности вольфрама. Показано, что после облучения поверхности потоком 80 мВт/см происходила эманация водорода, окиси углерода, двуокиси углерода, воды, натрия и калия. Несмотря на то что кратер не обра- [c.437]

При такой схеме, используя аргоновый лазер, Баррет.и Адамс [99] успешно зарегистрировали вращательно-колебательные спектры кислорода, азота и двуокиси углерода при атмосферном давлении, а Баррет и Ригден [100] получили чисто вращательный спектр КР СО2 при давлении 1 мм рт. ст. [c.206]