Способы формирования и методы исследования плёночных и композиционных электродов для малогабаритных лазеров на углекислом газе

• Автор: Пчелинцева, Наталья Ибрагимовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Физика квантовых систем
1.2. Особенности лазеров на активных смесях С02-И2-Не
1.3. Отпаянный С02-лазер как замкнутая газоразрядная система
1.4. Экспериментальные исследования по изучению изменения газового состава наполнения в отпаянных С02-лазерах
1.5. Способы сохранения постоянства газового наполнения в отпаянных С02-лазерах
1.6. Электроды отпаянных С02-лазеров
1.7. Результаты анализа литературных источников и постановка задачи... 59 Выводы к главе
2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объект исследования
2.2. Предмет исследования
2.3. Оборудование для изготовления и исследования свойств экспериментальных образцов электродов
2.4. Способы формирования экспериментальных образцов
2.4.1. Получение цилиндрических пленочных электродов БеМг
2.4.2. Изготовление композиционных электродов
2.5. Методы и методики исследования
2.5.1. Экспериментальный прибор и некоторые особенности его изготовления
2.5.2. Метод исследования газового состава
2.5.3. Другие методы исследования экспериментальных электродов
Выводы к главе
3. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПЛЕНОЧНЫХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ
3.1. Анализ некоторых свойств экспериментальных образцов

3.2. Экспресс-испытания экспериментальных образцов в пробниках
3.3. Исследование свойств пленочных и композиционных электродов и условий их работы в отпаянных газоразрядных трубках
3.3.1. Особенности выбора электродов для детального изучения
3.3.2. Некоторые конструктивные решения по оптимизации катодного узла
3.3.3. Экспериментальное изучение изменения парциальных давлений газовой смеси в газоразрядных трубках С02-лазеров
3.4. К вопросу математического моделирования процессов в С02-лазерах
3.5. Испытания газоразрядных трубок на долговечность
3.6. О механизме работы регенератора Си20
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Прогресс в создании мобильных систем мониторинга окружающей среды, лазерной хирургии и наноинженерии в значительной степени связан с малогабаритными отпаянными лазерами на химически активных средах. Газоразрядный лазер на углекислом газе - типичный их представитель. Отпаянный С02-лазер на смеси С02-М2-Не-Хе представляет собой замкнутую систему. Такую систему нельзя отнести к открытой неравновесной, поскольку она не подвергается извне притоку энергии или вещества, за исключением использования систем мониторинга, скажем в открытом космосе и т.п.
Однако в рабочем режиме, при функционировании тлеющего разряда, зажженного между электродами (анодом и катодом) лазера, внутри замкнутой системы начинают наблюдаться явления, сопровождающиеся значительным изменением свойств внутренней системы: в плазме тлеющего разряда происходит диссоциация и ионизация молекул и атомов, бомбардировка поверхности электродов заряженными и ускоренными частицами, нагрев электродов (особенно катода), разогрев газовой смеси и т.д. Без получения конкретных экспериментальных данных о величинах температуры, об изменении парциальных давлений газов в смеси С02-1Ч2-Не-Хе, об устойчивости к распылению рабочей поверхности катода (анод, бомбардируемый электронами и отрицательно заряженными частицами, обычно подвергается распылению лишь при весьма низких давлениях смеси), а также и о параметрах других процессов, весьма сложно описать их, с достаточно высокой достоверностью, методами классической равновесной термодинамики.
Наряду с этим, электрод (обычно полый цилиндр), служащий в газоразрядной среде отпаянного С02-лазера катодом, является интересным объектом исследования физики конденсированного состояния, поскольку он подвергается одновременно ионной бомбардировке и воздействию температуры. В зависимости от материала, конструкции и состояния его

Однако величины внешних полей, действующих в замкнутой системе отпаянного лазера, довольно значительно отличаются от нормальных значений.
При нормальных условиях (Т = 298 К, Р = 101 Па) расчет изобарных потенциалов и констант равновесия химических реакций выполняют с помощью таблиц. С их помощью можно расчетным путем, руководствуясь свойством аддитивности, найти изобарный потенциал реакции [26]. Для реакции №1 из табл. 1 изобарный потенциал можно записать:
298 = ~ + 2АХсо
Из [26] изобарные потенциалы для компонентов реакции таковы:
а г;
-94030кал! моль;
АХ°С = 0;
АХ°со = -32792кал / моль.
Тогда
298 - -(-94030) - 0 + 2(32792) = +28446кал / моль. Пересчет АХ до АХТ (если нам Т известны) производится по уравнению ранее упомянутой изобары Вант-Гоффа, если допустить, что теплота образования АН° постоянна в пределах от Т=298 К до известной Т, К.
Тогда 1ц

К, 4
АХп АХ,

, а т.к. известно, что gK~-

?2 Тх у

, откуда [26]
4,5757"

АХ°2 - АХ — - АН Т

(1.26)
Но это выражение для расчетов можно применять, если значение изобарного потенциала АХ известно при любой температуре. Мы взяли величины АХШ из таблицы. Поэтому нужно применить другое выражение:
АГтъАХ°ш

-ЛЯС

(1.27)
Оно справедливо при условии постоянства АН° с изменением температуры.