Кинетика электронно- и колебательно-возбуждённых частиц в кислородно-йодной лазерной среде

• Автор: Азязов, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 245 с. : ил.

ГЛАВА 1. Теоретическое моделирование химических генераторов

синглетного кислорода (ХГСК) для кислородно-йодного лазера

1.1 Математическая модель газожидкостных генераторов

синглетного кислорода 02(а)

1.2 Общий анализ ХГСК

1.3 Гидродинамические режимы и коэффициенты массоотдачи

в газожидкостных реакторах

1.4 Расчет выходных параметров насадочных и барботажных ХГСК ... 57 Выводы

ГЛАВА 2. Кинетика колебательно-возбуждённых молекул О2(о)

в среде химического кислородно-йодного лазера (ХКИЛ)

2.1 Детектирование О2(а,0=Т) на выходе ХГСК

2.2 Распределение молекул 02 по колебательным уровням
на выходе ХГСК
2.3 Детектирование О2(о) в активной среде ХКИЛ
2.4 Влияние колебательно-возбуждённого 02(у) на характеристики
активной среды ХКИЛ
Выводы
ГЛАВА 3. Кинетика диссоциации 12 в среде ХКИЛ. Роль О2(Ь),
02(а,у), 12(А', А) и 12(В) в диссоционном процессе
3.1 Экспериментальное изучение кинетики в среде ХКИЛ
3.2 Спектр люминесценции смеси 02(<я)
3.3 Механизм образования 12(В) в активной среде ХКИЛ
3.4 Кинетика дезактивации 12(А’)
3.5 Математическая модель кинетических процессов в среде ХКИЛ
3.6 Механизм диссоциации йода с участием 02(а,и) и 12(А',А)
Выводы

ГЛАВА 4. Механизм гетерогенной релаксации электронной энергии
в активной среде КИЛ
4.1 Математическая модель активной среды КИЛ
4.2 Результаты расчетов выходных параметров КИЛ
Выводы
ГЛАВА 5. Кинетика образования 02(а) и 1(2Р1/2) в фотохимических
реакциях в смеси И20
5.1 Описание экспериментальной установки
5.2 Квантовый выход 02(а) в реакции 0('И)+1М20
5.3 Тушение 1(2Рш) на 0(3Р)
5.4 Численное моделирование фотохимических процессов
5.5 Квантовый выход 02(а) в реакции 0(3Р или 10)+М02
5.6 Обсуждение результатов
ГЛАВА 6. Кинетика дезактивации 1(2Рш) на КЮ2, Ы204 и 1Ч20
6.1 Описание экспериментальной установки
6.2 Кинетика реакции 1(2Р|/2)+И02
6.3 Кинетика реакции 1(2Рш) + М204 при Г=293 К
6.4 Тушение 1(2Р1/2) на М20 при Т-.293-378 К
Выводы
Глава 7. Изучение кинетических процессов в среде КИЛ
с электроразрядным генератором О2(а)
7.1 Эксперимент
7.2 Тушение 1(2Р1/2) на
7.3 Фотолиз 03 в присутствии
7.4 Дезактивация О2(а) в смеси 0-02
7.5 Обсуждение результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Лазерные системы, работающие на атомарном йоде, подразделяются по способу возбуждения спин-орбитального перехода 1(2Р1/2)-1(2Рз/2.)- Состояния 1(2Р1/2) и 1(2Р3/2) будут обозначаться в дальнейшем I* и I соответственно. Инверсия населенностей на данном переходе достигалась фотодиссоциацией йодсодержащих молекул, диссоциацией молекул алкилйодидов электронным ударом или передачей электронной энергии от метастабильных состояний молекул. Каспер и Пиментел [1] в 1964 г. впервые получили инверсную населенность на переходе 1*-1 при импульсном УФ фотолизе перфторалкилиоди-дов СХ31 (Х=Б или Н)
СХ31+Ьу -> СХ3 + I*
-> СХ3 +1.
Квантовый выход возбужденных йодных атомов Р при УФ фотолизе некоторых йодидов достигает 90 % [2-4], что и предопределило, в основном, бурное развитие фотолизного йодного лазера (ФИЛ). Кинетике первичных и вторичных процессов в активной среде ФИЛ посвящено большое число работ. Набор рекомендованных констант скоростей для процессов, проистекающих в активной среде ФИЛ, можно найти в работах [5-8].
Эффективная работа ФИЛ достигается при высоких степенях разбавки активной среды буферным газом при атмосферном или более высоком давлении. При высоких давлениях ускоряются скорости столкновительной дезактивации и, кроме того, становится заметным вклад скоростей трехчастичных процессов рекомбинации радикалов и атомов йода [9-12]. С ростом давления возрастает также роль примесей, которые неизбежно присутствуют в исходных газах, таких как молекулы 02, Н20 и 12.
Спектроскопические постоянные перехода 1*-1, изученные в работах [8,13], свидетельствуют о том, что атомарный йод является превосходной лазерной частицей. Наиболее мощный ФИЛ (Искра-5) с энергией излучения до 30 кДж и с длительностью импульса около 0.3-0.5 не действует в ВНИИЭФ [14]. ФИЛ развивался в основном для использования в экспериментах по

є = є0/(/ + а/4х), (і - х) = АГхпх.
Как показали результаты расчетов, выбор величины а слабо отражается на конечных результатах. Во всех представленных расчетах параметр а выбирается равным 0,05. Таким образом, задачу с многими размерными параметрами удалось свести к задаче с двумя безразмерными параметрами А и ОгМ. Параметр А, как и параметр В, характеризует дисбаланс потоков С12 и Н02 к поверхности раствора при неистощенной концентрации [Н0'2 ]'.
Таблица 4. Результаты расчета т]%ах и %0[Л для набора параметров А и Qгм
3 Ла ” ИРмА> равном
1 2 4 6 8 10 20 40 60 80
і 0,93 (73) 0,918 (8,4) 0,885 (10) 0,853 (11,8) 0,823 (13,6) 0,79 (15,4) 0,68 (252) 0,54 (45) 0,45 (64,8) 039 (84,8) 0,35 (105)
2 0,929 (7) 0,91 (7,8) 0,88 (9,4) 0,85 (ПД) 0,818 (13) 0,79 (14,8) 0,67 (24,4) 0,537 (442) 0,452 (642) 0,39 (842) 0,35 (104)
4 0,92 (6,4) 0,9 (7) 0,87 (8,6) 0,84 (10,4) 0,81 (122) 0,78 (142) 0,67 (23,8) 0,53 (43,6) 0,445 (63,6) 387 (83,6) 0,345 (ЮЗ)
6 0.91 (6) 0,898 (6,6) 0,86 (82) 0,83 (Ю) 0,8 (11,8) 0,77 (13,8) 0,66 (23,4) 0.52 (432) 0,44 (632) 038 (832) 0,34 (103)
8 0,907 (5,8) 0,89 (6,4) 0,858 (8) 0,826 (9,8) 0,79 (11,6) 0,76 (13,4) 0,65 (23) 0,51 (42,8) 0,43 (62,8) 037 (82,8) 0,33 (102)
10 0,9 (5,6) 0,88 (62) 0,85 (7,8) 0,82 (9,6) 0,78 (П,4) 0,76 (132) 0,65 (22,8) 0,5 (42) 0,43 (62,6) 037 (82,6) 0,33 (102)
20 0,87 (4,8) 0,86 (5,6) 0,82 (7,2) 0,79 (8,8) 0,76 (10,6) 0,73 (12,6) 0,62 (222) 0,48 (42) 0,4 (62) 035 (82) 0,31 (102)
40 0,84 т 0,82 (5) 0,78 (6,4) 0,75 (82) 0,72 (10) 0,68 (11,8) 0,57 (21,4) 0,44 (412) 036 (612) 031 (812) 027 (101,4)
60 0,81 (4) 0,79 (4,6) 0,75 (62) 0,71 (7,8) 0,68 (9,6) 0,64 (11,4) 0,53 (21) 0,4 (40,8) 0,33 (60,8) 028 (81) 025 (101)
80 0.78 (3,6) 0,76 (4,4) 0,72 (5,8) 0,68 (7,6) 0,65 (9,4) 0,62 (112) 0,5 (20,8) 037 (40,6) 031 (60,6) 026 (80,6) 023 (100,8)
100 0,76 (3,4) 0,74 (4,2) 0,7 (5,6) 0,66 (7,4) 0,62 (92) 0,59 (П) 0,47 (20,6) 035 (40,4) 028 (60,4) <Чо о оо 0216 (100,6)