Теоретическое исследование молекулярной хемилюминесценции и её применений в лазерах на электронных переходах

• Автор: Мельников, Лев Юзефович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 195 c. : ил

ГЛАВА I. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, ПРИГОДНЫЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ИЗЛУЧЕНИЯ В ВИДИМОМ И БЛИЖНЕМ ИК ДИАПАЗОНЕ
§ I.I. Общие условия для получения генерации на
электронных переходах молекул
§ 1.2. Кислород-йодный лазер
§ 1.3. Рекомбинация атомов как механизм накачки
химических лазеров
1.3.1. Исследование рекомбинации атомов хлора
1.3.2. Исследование рекомбинации атомов йода
§ 1.4. Исследование холодного хемилюминесцентного пламени фосфора
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ КИНЕТИКИ ПРОСШХ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНЫХ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ
РЕАКЦИЙ
§ 2.1. Общие представления об электронно-колебательной кинетике двухатомных молекул
§ 2.2. Необходимое и достаточное условия образования инверсной населенности на электронно-колебательном переходе двухатомных молекул
§ 2.3. Анализ конкретных систем
2.3.1. Реакции окисления атомов металлов
2.3.2. Реакции радиационной рекомбинации
§ 2.4. Выводы к Гл.2
ГЛАВА 3. ТЕОРИЯ ИНВЕРСНОЙ НАСЕЛЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ МОЛЕКУЛ ПРИ АДИАБАТИЧЕСКОМ ТЕПЛОВОМ ВЗРЫВЕ
§3.1. Качественное исследование простой кинетической модели

3.1.1. Область устойчивости экзотермической
смеси
3.1.2. Случай взрыва, для которого концентрация [х] является квазистационарной
3.1.3. Случай взрыва, для которого [X] не является квазистационарной, но существует квазиизотермический этап
3.1.4. Критерий инверсной населенности
§ 3.2. Тепловой взрыв озона
§ 3.3. Тепловой взрыв экзотермической смеси озона и окиси углерода
§ 3.4. Инверсная населенность и усиление света
при адиабатическом горении предварительно перемешанных тетраметилолова и закиси азота
§ 3.5. Об инициировании теплового взрыва и адиабатического горения
§ 3.6. Обсуждение результатов Гл
ГЛАВА 4. ТЕОРИЯ ГЕНЕРАЦИИ НЕКОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В
МУТНОЙ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩЕЙ СРЕДЕ
§ 4.1. Исходные уравнения. Пороговые условия
возбуждения генерации
§ 4.2. Квантовый выход и сужение спектра излучения в режиме генерации
§ 4.3. Расчет условий генерации при горении
жидкости, распыленной в газе
§ 4.4. Примеры конкретных реакций
4.4.1. Реакция Во, и
4.4.2. Реакция Во, и
4.4.3. Реакция ь!0 и 03
ГЛАВА 5. ГАЗОВЫЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД, ЛОКАЛИЗУЮЩИЙ
СВЕТ В УЗКИХ РЕАКЦИОННЫХ ЗОНАХ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ ПЛОТНЫХ ПОТОКОВ РЕАГЕНТОВ

§ 5.1. Волноводные свойства искусственно созданного диэлектрического уплотнения при перемешивании трех спутных газовых потоков
5.1.1. Смешение нереагирующих потоков
5.1.2. Волноводные моды квазиплоекого диэлектри;«
ческого уплотнения
§ 5.2. Перемешивание реагирующих потоков
§ 5.3. Расчет коэффициента усиления волноводной
моды
§ 5.4. Ветвление диэлектрического волновода за
счет тепловыделения в химических реакциях
§ 5.5. Химическая накачка волноводного лазера на
электронных переходах
5.5.1. Реакция Во, и %
5.5.2. Реакция ßа- и bl^O
§ 5.6. Потери света из-за искривления газового
волновода
§ 5.7. Выводы к Гл
ПРИЛОЖЕНИЕ К ГЛАВЕ
П 2.1. функция распределения двуатомных молекул
по возбужденным состояниям в модели связанных состояний
П 2.2. Вывод формулы для населенности излучающего состояния, находящегося в равновесии с ме-таетабильным состоянием
П 2.3. Вычисление диффузионного потока частиц в
излучающие состояния в реакции ßa + 1^0 •
П 2.4. Учет энгармонизма в колебательной релаксации двухатомных молекул
ПРИЛОЖЕНИЕ К ГЛАВЕ
П 3.1. Переход от квазистационарного к квазиизотермическому приближению
П 3.2. Критерий инверсии для реакций радиационной
рекомбинации
П 3.3. Тепловой взрыв разбавленного озона

сильном разбавлении в режиме высокого давления» Как уже указывалось выше, максимальные сечения усиления соответствуют переходам А*Ц+» •у'= і X 8 « 10. Используя статистические веса
возбужденных состояний и экспериментально известный вид функции ф(&) /73/, найдем, что выход реакции в состояния А и й3.2+
£ =0,26-0,48 (Приложение 2.3), При Т = 1000 К <^= 4,2 , а
на уровне Vі ~ I находится 0,3 общего числа молекул в состоянии А . При концентрации разбавителя (например, Аг ) [м] -1,46.10^ см“3 ( ^ = 10“ 3) получим
її= 5.7.І0“9 V (см“3)
II.
С учетом энгармонизма (Приложение П 2.4) (8 ) - 10 с,
ИУТ(Ю") » 5.10“10с, т.е.
= (2,7Л0“4 І + Ю“9)а/ (см“3)
^0« * (4.І0“5 ї + 5.І0“10) л/ (см“3)
Т.о., на переходе I* —8" инверсия возможна на временах І
1,5.Ю“^с, а на переходе I* -> 10" при 1,4.10“^ с. При этом
больцмановское распределение устанавливается на уровне 8" с момента 1 > 3,7.10“^с, а на уровне Ю" -с 1,2.Ю“^с.
Реакция
Ди. + 40 — ЙиО(х^,а.3Х, 83П,..,) + и/а
считается перспективной для.создания химического лазера на электронных переходах из-за высокого выхода в возбужденные состояния, Хемилюминесценция из возбужденных состояний и кинетика реакции изучены б ряде работ /бУ, 86-3-/ /•
Возможности применения в химических лазерах оценены в /48,9-/ -33 /. В /48,92- / указано на образование частичной инверсии на переходе Е3П) 'її'-0 ЭС 121, <У,/ = 6 при быстром перемешивании реагентов в сверхзвуковом сопле* В /93^-і / рассмотрен слу-