Динамика нелинейных процессов, индуцированных лазерным излучением в химически активных средах

• Автор: Шафеев, Георгий Айратович
• Шифр специальности: 01.00.00
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 c. : ил

СОДЕРЖАНЙЕ

Глава I. Нелинейные процессы при окислении металлов в воздухе под действием лазерного излучения с неоднородным распределением интенсивности
§1.1. Динамика термоЭДС при окислении ванадия в воздухе под действием излучения СС^-лазера
§1.2. Нестационарные эффекты при окислении ванадия
§1.3. Окисление металлов в воздухе под действием пространственно неоднородного лазерного излучения
Выводы
Глава II. Нелинейные процессы лазерного нагрева гомогенных сред
§2.1. Измерение температуры газовой смеси по её спектру
излучения в процессе лазерного нагрева
§2.2. Термодиффузионное разделение газовых смесей лазерным излучением
§2.3. Термодиффузионные явления в электролитах
Выводы
Глава III. Нелинейные процессы, индуцированные лазерным
излучением в гомогенных химически активных средах
§3.1. Гомогенная реакция окисления аммиака, стимулированная излучением непрерывного С02-лазера
§3.2. Лазерный нагрев газовых смесей с парами 1^0
Выводы
Глава ГУ. Инициирование химических реакций на границе "твёрдое тело-газ" лазерным нагревом

§4.1. Поле температур при лазерном нагреве поглощающего
газа через прозрачную твёрдую фазу
§4.2. Реакция гетерогенного окисления аммиака, стимулированная лазерным излучением
Выводы
Заключение
Литература

ВВЕЩЕНИЕ
Тепловое действие лазерного излучения на химически активные среды имеет целый ряд особенностей, такие,как термохимическая неустойчивость[1,2] или спонтанное нарушение симметрии еистемы[2]. Общие закономерности такого воздействия рассмотрены теоретически с позиций общей теории нелинейных колебаний в работе[2]. Наиболее существенным элементом в теоретическом представлении о тепловом действии лазерного излучения на химически активные среды является формирование обратной связи между тепловой и "химическими" степенями свободы системы /под "химическими" степенями свободы системы понимаются переменные, характеризующие химический состав системы, изменяющийся в процессе реакции: толщина окисной плёнки на поверхности металла, концентрация поглощающего компонента среды и т. д./. Её появление обусловлено, с одной стороны, изменением диэлектрической проницаемости среды в ходе химической реакции за счёт образования продуктов реакции. Это обстоятельство позволяет отнести вопросы теплового действия лазерного излучения к вопросам нелинейной оптики. С другой стороны, многие величины, характеризующие кинетику системы - скорость химической реакции, коэффициент диффузии и т.д. - резко зависят от температуры. Наличие обратной связи между тепловой и другими степенями свободы системы может приводить к возникновению различных видов неустойчивости, а также к сложной динамике процессов нагрева химически активных сред лазерным излучением.
В отличие от известных автоколебательных химических реакций Белоусова-Шаботинского в лазерной термохимии знак обратной связи и величина коэффициента передачи по каналу обратной связи могут быть изменены подбором длины волны и интенсивности лазерного излучения.

вете. Таким образом,эффекты различной оптической толщины смеси на разных частотах оказывают заметное воздействие на формируемый тепловой спектр нагретой газовой смеси,что необходимо учитывать при диагностике температуры.
Регистрация спектров теплового излучения газовой смеси даёт несколько возможностей для определения температуры. Так, температуру можно определить из соотношения интенсивностей теплового излучения смеси на различных частотах;из смещения максимут,т линии излучения с температурой;по времени нарастания и спада теплового излучения. Рассмотрим каждую из этих возможностей.
Рассмотрим,следуя [ 48 ],интенсивность излучения нагретого газа : I
Тдш-|у>р[т(в)]е3 ' д

где Зу№) - интенсивность излучения на частоте ) в направлении О. , Л^р - интенсивность,выражаемая планковской зависимостью от ) и определяемая лишь температурой, - показатель поглощения с учётом вынужденного излучения, толщина
слоя газа, = /, 5 - координата,отсчитываемая в
нагретом объёме вдоль направления 12 . При этом показатель
поглощения ^ = *„(Т) в силу температурного насыщения поглощения. Если оптическая толщина нагретого газа бесконечна,т.е.
~ ,то 3*(А) = ~Т~
С х

- нагретый газ излучает как абсолютно чёрное тело. В случае конечной оптической толщины Д(а) зависит от направления наблюдения излучения. В рассматриваемом случае лазерного на-
(£) с/,3
./2.1/