Исследование и разработка фотоинициируемых импульсных химических лазеров (ИХЛ) модульного типа

• Автор: Кирьянов, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 321 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Глава первая. МЕТОДИКИ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2. Глава вторая. ЭЛЕМЕНТНОЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ
И ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ИХЛ МОДУЛЬНОГО ТИПА
2.1. Идеология построения и принципиальные схемы лазерных модулей (ЛМ)
2.2. Накопители электрической энергии и их специфика в ЛМ
2.3. Лазерный реактор, его сочленение с накопителями и другими элементами модуля и предварительная оптимизация основных параметров
3. Глава третья. ФОТОИНИЦИИРОВАНИЕ ИХЛ, ТЕМНОВАЯ РЕАКЦИЯ
И ПРИГОТОВЛЕНИЕ СМЕСЕЙ
3.1. Импульсное ультрафиолетовое (УФ) инициирование
3.2. Исследование высокоэнергетичной короткоимпульсной УФ-лампы низкого давления с тефлоновым отражателем и без него
3.3. Темповая реакция и ее влияние на энергетику лазерного модуля
3.4. Приготовление фторводородных смесей
4. Глава четвёртая. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И АНАЛИЗ РАСЧЁТНЫХ МОДЕЛЕЙ ФОТОИНИЦИИРУ-ЕМЫХ ИХЛ
4.1. Параметрический анализ НЕ(ВЕ)-лазера и кпд ИХЛ
4.2. Исследование расходимости и спектрально-временных характеристик ИХЛ
4.3. Исследование ИХЛ в режиме усиления
4.4. Анализ ОЬ-СОг лазера. Гипотетическая концепция его видоизменённой модели

Глава пятая. НЕКОТОРЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ МОДУЛЬНЫХ ИХЛ
В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
5.1. Численное масштабирование лазерных модулей. ИХЛ на 1, 10, 100 килоджоулей
5.2. Испытание одномодульного DF-излучателя 1ПЛМ-200 в комплексе с мобильным лидаром для зондирования атмосферы
5.3. Предварительное экспериментальное исследование тепловой решётки при брэгговском рассеянии излучения двухмодульного (2ПЛМ-100) HF-ИХЛ
ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ:

БИБЛИОГРАФИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Идея создания химического лазера на колебательно-вращательных переходах молекул, образующихся в химической реакции, была впервые высказана в 1961 году Дж.Поляни [1]. В 1963-64 годах для импульсных химических лазеров было предложено использовать цепные [2, 3] и разветвлённые цепные реакции [3]. А через год Дж.Каспер и Г.Пиментал [4] запустили первый нецепной химический лазер на колебательно возбуждённых молекулах НС1 в фотоинициируемой реакционной смеси Н2+С12. Однако предложенная система оказалась малоэффективной, с квантовым выходом «1, так как полезный вклад в излучение лазера даёт менее одного звена цепи химической реакции.
Поиски более эффективных химических систем привели в 1967г. к созданию химического лазера на смесях водорода и импульсно диссоциируемых фторсодержащих молекул с последующим, на 2 порядка величины более быстрым, чем С1+Н2, элементарным актом Р+Н2(Б2)=РЕР(БР)+Н(Б) [5, 6] и образованием колебательно возбуждённых молекул НЛ либо ЭР (НР и БР лазеры), излучающих в области 2,7^-4,Змкм. А спустя 2 года был создан ещё более длинноволновый (Х=10,6мкм) газовый БР-С02 лазер также на основе химической накачки [7]
В 1968 году в ИХФ АНСССР (Черноголовка) и ФИАН (Москва) заработал
Инициирование импульсом электрического разряда смеси Н2 (Р>2) с техническими фреонами [5] либо флеш-фотолизом ЦР6 [6].
**)} Накачка импульсная, ламповым УФ-инициированием смеси Р20+В2+С02 =1:1:1 [7а], либо непрерывная, в газодинамическом потоке Р2+В2+С02+Не= 1:1:3:30 [76], при давлениях до 60 тор.

электропроводящими обкладками конденсатора (две алюминиевые ленты шириной 255+265мм и толщиной 7мкм) укладывают, точнее, наматывают по 2+3 слоя плёнки и бумаги так, чтобы между соседними плёнками всегда был слой бумаги. Многослойность необходима не только для увеличения удельной электрической прочности, но и для взаимного перекрывания соседними слоями сквозных технологических микродефектов в виде трещин, проколов и проводящих включений как в объёме самой плёнки, так и между её слоями. Последнее, естественно, определяется и технологической чистотой синтеза материала плёнки, и чистотой производства в намоточных цехах, которая, к сожалению, всегда оставляет желать лучшего.
Зазоры между слоями заполняются жидким электрически высокопрочным диэлектриком. Процесс заполнения, или пропитки, проводят обычно при высокой температуре (не менее 100 С, чтобы удалить воду) или в вакууме, либо одновременно вакуумируя и нагревая. Степень вакуумирования зависит от технологической чистоты жидких диэлектриков и упругости паров удаляемых примесей. Бумага при этом выполняет роль фитиля, позволяющего осуществлять однородное заполнение жидким диэлектриком пространства между электропроводящими обкладками и одновременно задаёт комбинированное с этим диэлектриком еж. Величина еп.б бумаги, пропитанной жидким диэлектриком с коэффициентом диэлектрической проницаемости Еж, определяется выражением [48]:
^п.б.—^кл/( 1 Х+Х8кл/еж),
х=1-рб/ркл=1-(1+1,3)/1,55=0,35+0,16, где п.б. означает пропитанная бумага, клклетчатка-целлюлоза (С6Н|0О5), х -коэффициент пустот в бумаге, зависящий от плотности р и типа бумаги (в СССР было 4 типа).
Величина еп.б , как видно из таблицы, достаточно велика, даже в сравнении с плёнками, однако значения Упр. для пропитанной бумаги, как видно из таблицы, намного ниже (примерно в 4 раза), чем для плёнок. И всё-таки это позволило заметно поднять удельный энергозапас и накопителя. В лучших зарубежных