Кинетические модели химических лазеров и их приложения

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Содержание

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ И ПРОБЛЕМЫ ИХ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
- 1. Качественный анализ работы химических лазеров
1 .Удельная мощность излучения 31 2.3акономерности развития инверсной населенности при химической накачке. 38 3. Энергетические характеристики химического лазера и их зависимость от физико-химического механизма.
§-2.Неравновесное возбуждение при химических реакциях.
§ З.Инверсия населенностей и усиление излучения при колебательно-вращательных переходах. 55 1. Условие усиления, понятие о полной и частичной инверсии населенностей. 55 2. Коэффициент усиления.
§-4.Элементарные процессы колебательной релаксации.
§-5.Основные уравнения, описывающие физико-химические процессы в лазерной среде.
1 .Радиационные процессы.
2.Химическая кинетика.
3.Колебательно-вращательная кинетика.
4.Уравнение сохранения энергии.
5.Генерация излучения в газовых потоках.
§-6.0сновные задачи численного кинетического моделирования химических лазеров.
ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ ГЕНЕРАЦИИ И УСИЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОМ СПЕКТРЕ 84 МОЛЕКУЛ.
§ 1 .Вычислительно эффективная квазистационарная модель многоуровнего лазера: приближение вращательного равновесия.
§-2.Теория химического лазерного усилителя мощности на основной гармонике и обертонах молекулярных колебаний. 101 1. Постановка задачи.
2.Эффективность преобразования химической энергии в световую на обертонах.
3.Усиление излучения на основной гармонике и обертонах в условиях нестационарной накачки.
§-3.Вычислительно эффективная квазистационарная модель многоуровневого химического лазера, учитывающая вращательную неравновесность и ангармонизм колебаний молекул.
1.0 возможности анализа энергетики многоуровневого химического лазера с помощью эквивалентной двухуровневой схемы возбуждения.
2.Формулировка модели вращательного резервуара для расчета характеристик химического лазера, решение урав- 119 нений.
3.Обобщение кинетической модели на ангармонические осцилляторы
§ 4.06 эффективности лазеров с колебательно-вращательной инверсией населенностей.
§-5.Многолинейчатая квазистационарная модель молекулярных и химических лазеров.
ГЛАВА 3. НСЬ-ЛАЗЕР НА РЕАКЦИЯХ Н2+СХ2, Н+СЬ2.
§ 1 .Импульсный химический НС1-лазер на реакции Н2+СЛ2.
1 .Кинетическая схема реакции Н2+С12- 141 2. Интегрирование кинетических уравнений и обсуждение результатов.
§-2.Пути увеличения эффективности НС1-лазера.
ГЛАВА 4. НГ-ЛАЗЕР НА РЕАКЦИИ Н2+¥-2.
§ 1 .Механизм реакции водорода со фтором, взрывные пределы.
§-2.Обзор основных теоретических и экспериментальных результатов по фтороводородному лазеру (ФВЛ).
§ З.Расчетно-кинетические модели фтороводородного лазера.
1.Моделирование в приближении вращательно-равновесного гармонического осциллятора (модель 1).
2.Моделирование ФВЛ с учетом вращательной неравновесности и ангармонизма излучающих молекул (модель 2).
§-4.Расчет влияния основных факторов на энергетику и динамику излучения импульсного ФВЛ, сравнение теории с экспериментом, генерация на обертонах.
ГЛАВА 5. HF-HCl-ЛАЗЕР НА ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ C1F+H2.
§ 1 .Состояние эксперимента.
§-2.Кинетическая модель HF-HCl-лазера на цепной реакции
C1FcH2.
§-3.Расчет индуцированного излучения в системе C1F-H2 и интерпретация механизма работы лазера.
ГЛАВА 6. СО2-ЛАЗЕР НА ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ D2+F2 С ПЕРЕДАЧЕЙ ЭНЕРГИИ ОТ МОЛЕКУЛ DF (DF-C02-ЛАЗЕР).
§ 1 .Качественное обсуждение кинетической схемы химической накачки с передачей энергии.
§-2.Кинетика элементарных процессов и методика расчета лазерных характеристик.
§-3.Расчет влияния основных факторов на энергетику DF-CO2-лазера.
§-4.Механизм возбуждения и тушения генерации.
§-5.Сравнение расчетной удельной энергии генерации с данными эксперимента.
§ 6.0 возможности использования энергетического разветвления цепи для генерации когерентного излучения с высоким квантовым выходом
ГЛАВА 7. ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ АВТОНОМНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ НА ФОТОН-НО-РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЦЕПНЫХ РЕАКЦИЯХ.
§ 1 .Об инициировании химических лазеров ИК-излучением, состояние эксперимента.
§-2.Новые методы получения свободных атомов под действием
ИК-излучения.
§-3.Основные результаты расчетов характеристик лазерных
ОР-С02-усилителей на ФР цепных реакциях.
§-4.Обоснование возможности создания химического
H2-F2-лазера, инициируемого испарением мелкодисперсных частиц под действием ИК-излучения.
§-5.Импульсные химические HF и DF-CO2 лазеры на фотонноразветвленной цепной реакции, инициируемой термическим разложением мелкодисперсных частиц NaN3.
§-6.Моделирование однопроходного HF-усилителя на ФР реакции с помощью уравнения переноса излучения.
§ 7.Фотонно-разветвленный процесс в телескопическом резонаторе, оптическая схема лазерной системы с усилением по энергии 10^.
§-8.Волновая оптика усилителя на автоволновой фотонноразветвленной реакции в неустойчивом телескопическом резонаторе.
§-9.Инициирование химического Н2-Р2-лазера при резонансном колебательном возбуждении молекул НР.
ГЛАВА 8. ПРИМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ АТОМНО МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ГАЗАХ.
§ 1 .Лазерные методы исследования элементарных процессов.
1 .Метод максимального усиления.
2. Метод температуры равного усиления.
3.Метод температуры нулевого усиления.
4.Метод зондирования усиливающей среды в лазерной системе генератор-усилитель.
5.Метод измерения времени задержки сигнала генерации.
6.Метод измерения времени затухания индуцированного излучения.
7.Метод измерения энергии излучения в зависимости от давления релаксанта.
§-2.Исследование процессов передачи энергии при столкновении молекул с помощью химических лазеров.
1.УУ-обмен энергии в хлористом водороде.
2.Передача энергии от ББ к С02 и от ОБ к СО2.
§-3.Определение констант скорости химических реакций по индуцированному излучению образующихся молекул.
ГЛАВА 9. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ПРИМЕНЕНИЙ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ.
§-1.Основания для применения химических лазеров в лазерной технологии и термоядерном синтезе.
§-2.Расчет характеристик короткоимпульсного ФВЛ- концептуальные схемы лазера, перспективные для целей ЛТС и лазерной технологии- химико-эксимерный лазер.
§-3.Численный анализ кислородно-йодного лазера (ХКЙЛ).
1 .Экспериментальные результаты.
2.Анализ энергетики ХКЙЛ в непрерывном и импульсном режимах работы.
3.Численный анализ расходимости излучения ХКЙЛ.

Кинетические модели химических лазеров и их приложения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Фундаментальные работы Н. Г. Басова, А. М. Прохорова и Ч. Таунса с сотрудниками? 1−6^, в которых был открыт новый принцип усиления и генерации электромагнитного излучения, стимулировали широкий прогрессирующий интерес к поиску и исследованию различных способов создания инверсно возбужденных (лазерных) сред. На этом пути в течение последних десятилетий были созданы мощные газовые лазеры с тепловым, электрическим, оптическим и химическим возбувдением. Интерес к химическим методам создания неравновесности проявился еще до появления первого лазера ^7,8^. В настоящее время исследования и разработки по химическим лазерам составляют крупное научно-техническое направление.

Химические реагенты являются емкими накопителями энергии. Так, удельный энергетический запас в стехиометрической смеси фтора с водородом составляет 13,5 кДж/г или 11,1 кДж/л атм. При перестройке химических связей в широком классе реакций запасенная химическая энергия освобождается в форме неравновесного возбуждения образующихся веществ. Идея химического лазера (химической накачки) состоит в том, чтобы осуществить прямое преобразование энергии, выделяющейся в процессе химической реакции, в энергию лазерного излучения без рассеяния в тепло. По режиму работы химические лазеры могут быть лазерами как импульсного (импульсно-периодического) так и непрерывного действия. В импульсных химических лазерах используется метастабильная смесь реагентов, находящихся в реакторе, которая выводится из состояния равновесия внешним инициирующим воздействием. В химических лазерах непрерывного действия генерация происходит при смешении потоков реагентов, вступающих в химическую реакцию.

В идеале химический лазер — это автономный источник когерентного излучения, для которого не требуется подвода дополнительной энергии, либо её величина ничтожно мала. Потенциально высокая удельная энергетика, относительная простота введения энергии в большие объёмы в сочетании с автономностью определяют интерес к лазерам с химическим возбуждением. Химические лазеры могут найти широкие применения в лазерной технологической обработке материалов, промышленной химии, лазерном термоядерном синтезе и других областях. В будущем мыслится применение химических лазеров в космической технологии. По всей вероятности существенное расширение применений химических лазеров в технологии тесно связано с путями развития энергетики. В настоящее время серьёзно рассматриваются преимущества прямого преобразования атомной и термоядерной энергии в химическую и затем в другие виды энергии. В этом случае химический лазер был бы наиболее подходящим типом лазера для получения когерентного излучения, поскольку при химической накачке требуется минимальное число ступеней энергетических превращений: термоядерная (атомная) энергия — химическая энергия — когерентное излучение.

Преимущества химических лазеров могут проявиться, если преобразование химической энергии в когерентное излучение осуществляется достаточно эффективно. Однако в первых экспериментах, в которых удалось наблюдать индуцированное излучение при химических превра-щениях[9], полезный энергетический выход составлял лишь 10 о.

Дж/см. В течение нескольких последующих лет не было достигнуто существенного прогресса и перспективность идеи химического лазера оставалась проблематичной.

По инициативе Н. Г. Басова в лаборатории Квантовой радиофизики ФИАНа в конце 60-х годов были начаты широкие исследования по химическим лазерам, включающие поиск перспективных химических реакций, оптимальных способов их инициирования и направленные в целом на создание мощных источников когерентного излучения. Эти исследования стимулировали постановку и данной работы, выполненной в лаборатории Квантовой радиофизики ФИАНа (1969 — 1980 г.г.) и в теоретическом секторе Самарского филиала ФИАМа (1980 — 1997 г.г.).

В процесс преобразования химической энергии в когерентное излучение вовлечены сложные конкурирующие взаимодействия разной природы: большая совокупность элементарных химических реакций, столк-новительная релаксация возбуждённых квантовых состояний, индуцированное излучение в многоуровневой лазерной среде. Поэтому ответ на вопрос о возможности и условиях эффективного превращения химической энергии в когерентное излучение не очевиден.

Целью настоящей работы является развитие научного направления — разработка и исследование кинетических моделей химических лазеров. Основная проблема состоит в создании аналитических и вычислительно эффективных компьютерных моделей химических лазеров, изучении на их основе механизмов лазерной генерации при химических превращениях и определении условий наиболее эффективного преобразования химической энергии в энергию когерентного излучения. Следует отметить, что раскрыть резервы химической накачки возможно лишь на основе глубокого изучения кинетики процессов, протекающих в химических лазерах. Кинетические модели дают возможность выдвинуть и обосновать наиболее рациональные кинетические принципы, ведущие к созданию мощных автономных источников лазерного излучения, целенаправленно подойти к постановке эксперимента.

Химические лазеры в своём развитии прошли через несколько этапов.

Первые попытки найти пути создания «чисто химического» (автономного) лазера относятся к началу 60-х годов. В[7] было указано на возможность использования колебательно возбужденных молекул, образующихся, в частности, в элементарных химических реакциях, для создания лазеров инфракрасного диапазона, введено представление о полной и частичной инверсии населенностей колебательно-вращательных состояний и на этой основе предсказана возможность индуцированного излучения НС1 при колебательном возбуждении в химической реакции Н + С1£ НС1'У' + С1. На этой реакции впоследствии и был создан первый химический лазер ?9]. В это же время идея химического лазера стала разрабатываться в нашей стране. В [ю] было отмечено, что быстропротекающие химические процессы могут привести к инверсии за счёт различных скоростей релаксации подсистем энергетических уровней в молекулах, т. е. фактически выдвинуты соображения, родственные идее о частичной инверсии. Важное значение имели работы? II,, в которых впервые предпринят анализ кинетики химических лазерных систем и обращено внимание на перспективность использования в химических лазерах простых цепных? п] и разветвлённых цепных 12] реакций. Впоследствие была показана возможность использования теплового взрыва для создания химического лазера ?13]. Кинетические преимущества цепных и разветвлённых цепных реакций виделись в возможности достижения высоких скоростей реакции и реализации пороговых условий генерации. Однако ещё не обсуждался вопрос о соотношении между затратами энергии на инициирование реакции и излучённой энергией. Неявно предполагалось, что энергетические затраты на инициирование в самоподдерживающихся процессах будут малы. Кроме того, дискуссии о химических лазерах в ?" 11,12] велись вокруг электронно-возбуждённых состояний, т. е. ещё не было достигнуто объединения идеи колебательного химического возбуждения с идеей использования цепных реакций для создания химического лазера. Реально же создание первых химических лазеров, их последующее развитие и наиболее важные достижения связаны с колебательным возбуждением молекул. Значительно позже был создан первый химический лазер на электронном переходе атомарного йода? 14] «причём его действие основано на других кинетических принципах. Кинетическое моделирование показало, что этот лазер обладает потенциально высокой энергетикой и этот прогноз вполне оправдался. Начальный, поисковый этап по химическим лазерам (1960;1965г.г.) отражён в сборниках? l6,I7]. Говоря об итогах, можно константировать, что в этот период (период первых идей|~8]) предложена идея химических лазеров, проведено обсуждение ряда важных аспектов этой проблемы, привлечено внимание широкой научной общественности к задаче создания лазеров с химической накачкой.

Новый этап в развитии химических лазеров — период создания первых приборов (1965;1969г.г.) — начался с успешного запуска импульсного химического лазера на хлористом водороде HCl, образующемся в процессе реакции Hg + Gig [9]. Вскоре были созданы импульсные лазеры на реакциях атомов CI с HI [18], атомов р с Hg, СН^ и другими молекулами? 19−21 ]. Эти исследования доказали практическую осуществимость идеи химической накачки. Однако они не привели к решающему успеху, поскольку во всех первых экспериментах преобразование химической энергии в когерентное излучение осуществлялось с очень малой эффективностью. Наиболее неудовлетворительным было то, что энергетические затраты на инициирование реакции превосходили на 6−8 порядков величины энергию лазерного излучения. Особое удивление это вызвало в случае реакции водорода с хлором, протекающей по цепному механизму:

CI 4- Н2 HCl + Н, Н + GI2 HCl" «* Gl, .

В принципе, подобный цепной процесс мог бы давать много возбуждённых молекул продукта реакции HCIV, что позволило бы получить энергию излучения, блльшую энергии, идущей на образование свободного атома CI, инициирующего цепь. Поскольку в экспериментах этого не наблюдалось, то встала проблема более глубокого рассмотрения кинетики химических лазеров с тем, чтобы выявить какие факторы определяют эффективность генерации.

После запуска лазера на реакции Н£ + Clg интересы исследователей в наибольшей степени сосредотачиваются на химических лазерах с колебательным возбуждением молекул в процессе цепных реакций. Колебательные степени свободы являются наиболее естественным аккумулятором энергии, выделяющейся в процессе химической реакции. Объединение идеи колебательного химического возбуждения с идеей использования цепных реакций, несмотря на ограниченный успех первых опытов, привело в итоге к созданию весьма эффективных химических лазеров.

В работе [^22^] проведено качественное исследование химического лазера, возбуждаемого как за счёт простой, так и разветвлённой цепной реакции и, по-видимому, впервые чётко поставлен вопрос об энергетических преимуществах реакций этого типа. При выполнении определённых условий, накладываемых на кинетические параметры, лазеры на цепных процессах могли бы излучать бяльше энергии, чем требовалось на их возбуждение.

Для того, чтобы внести ясность в вопрос об энергетике конкретных систем потребовалась разработка детальных кинетических моделей химических лазеров, последовательный анализ которых возможен лишь численными методами. Начало численному моделированию кинетики химических лазеров было положено в [^23,24], где предпринят анализ цепной системы, Но + Cio и начиная с этих работ численные расчёты стали играть важную роль в исследованиях по химическим лазерам. Совместное численное решение нелинейных дифференциальных уравнений химической кинетики, колебательной релакеации, генерации лазерного излучения и теплового баланса с учётом температурной зависимости констант скорости элементарных процессов показало, что генерация прекращается при небольшой глубине превращения реагентов, причём срыв генерации обусловлен процессами колебательной релаксации, ускоряющимися по мере накопления продукта реакции HCl. Фактически цепной характер реакции Hg + Gig не проявляется при генерации. В [[23] был сделан вывод о том, что потенциально перспективными цепными химическими реакциями для создания химических лазеров на колебательных переходах могут быть лишь реакции с участием исключительно реакционноспособных атомов и радикалов. Для того, чтобы процесс химического возбуждения мог конкурировать с колебательной релаксацией, энергия активации элементарных актов звена цепи.

А + в2 АВ[Г+ В, В + А2 AB** А не должна превышать 2-гЗ ккал/моль, тогда как для реакции CI + Hg энергия активации составляет примерно 5 ккал/моль и время одного цикла цепи поэтому слишком велико. Химическая накачка в этой системе не конкурирует с процессом распада инверсии на колебательных переходах HCl. Преодолеть эту трудность можно было за счёт перехода к более быстрой цепной реакции. Решающий шаг в этом направлении был сделан в 1969 г., когда была получена импульсная генерация на молекулах HF в реагирующей смеси фтора с водородом [[25−27] (первое сообщение об этом достижении сделано в [[25]). Прямые измерения выявили существование длинной лазерной цепи в цепной реакции Н? + Fo Г 271. 1969 год ознаменовался и другими принципиальными достижениями: получением эффективной импульсной генерации на молекулах GOg в смеси J) g+Fg+GOg [28*] за? счёт передачи энергии от молекул pF, возбуждаемых в процессе реакции Pg+Fg' С03Данием первых химических лазеров непрерывного действия [29−35 «]. Появление химических лазеров на смесях Hg+Fg и J) g+Fg+CQg, обладающих лучшими энергетическими характеристиками за счёт большей лазерной длины цепи по сравнению с системой Hg+ Gig, сконцентрировало внимание исследователей на этих системах.

Исследование кинетики этих лазеров и путей улучшения их эффективности составило существенную часть данной диссертационной работы.

Период с 1969 г. по 1972 г. (период создания эффективных систем) характеризовался интенсивным развитием исследований по химическим лазерам, созданием и освоением в лабораторных условиях химических лазеров с высоким энергетическим выходом генерации. К числу наиболее важных результатов относятся:

— осуществление инициирования импульсных химических лазеров излучением открытого разряда в больших объёмах активной среды с высоким рабочим давлением — I атм[3б] ,.

— запуск химических лазеров с инициированием электронным пучком [ 37 ] ,.

— создание чисто химических лазеров непрерывного действия, в которых генерация осуществляется лишь за счёт смешения баллоных газов [30,32,38,39.

Чисто химический поджиг хлороводородных смесей вспомогательным реагентом был предложен ещё в [40 ]. Экспериментально этот спосб был реализован в [30,32,39], где смесь J) g-fFg+COg инициировалась радикалом N0 в дозвуковой струе реагентов. В[38*] впервые сообщалось о создании чисто химического лазера с тепловым инициированием реакции Для получения атомарного фтора, инициирующего цепь, использовалось горение смеси в избытке Р^.

Получение импульсной генерации с использованием фторводородных смесей высокого давления, доказательство высокой эффективности возбуждения фтор-водородных лазеров излучением открытого разряда и электронного пучка, успехи в создании чисто химических лазеров непрерывного действия поставили химические лазеры в ряд наиболее мощных лазерных систем.

Начиная с 1972 г. работы по химическим лазерам переходот из стадии чисто лабораторных поисков в стадию технических разработок мощных лазерных систем прикладного значения. Вместе с тем продолжается вплоть до настоящего времени научный поиск в области химических лазеров, выдвигаются и разрабатываются новые фундаментальные идеи (например, идея фотонного разветвления), реализация которых обещает дальнейший прогресс в этой области.

В начале 70-х годов появились первые численные кинетические расчёты импульсных лазеров на смесях Р о+Рр+СОл и выполводились параллельно с экспериментом и содействовали успешному запуску первого в мире химического лазера с высоким давлением активной среды (=1 атм и выше), высоким удельным энергосъёмом (— 40 Дж/л атм) при инициировании реакции излучением открытого.

Основной целью этих первых теоретических работ являлось: — анализ механизмов возбуждения, поддержания и тушения генерации, автором настоящей диссертации [41−43] и американскими авторами [44−49 ]. Расчёты по ~ лазеру, изложенные в [41−43^] провыявление относительной роли различных элементарных процессов в активной среде химического лазера;

— изучение зависимости характеристик лазера от различных параметров, таких как исходный состав, давление и температура смеси, уровень инициирования реакции (энерговклад), добротность резонатора;

— оценка достижимых энергетических характеристик генерации,.

К числу важных результатов анализа следует отнести вывод о возможности поддержания частичной инверсии в системе колебательных уровней НР при высокой степени превращения (десятки процентов) исходных реагентов Н^, + ^ ?41 о необходимости инициировать % +² ~ л§ зер достаточно короткие времена? I мке ?^41 ], о существовании оптимального уровня инициирования (концентрации свободных атомов) ?) Р-С02 — лазера, обеспечивающего максимальный энергосъём и максимальный квантовый выход (КПД по энерговкладу), об увеличении КПД ]) Р-СО*? ~ лазеРа ПРИ разбавлении смеси инертным газом ?41,43]. Проведённые расчёты привели к выводу о возможности одновременной реализации довольно высоких значений удельного энергосъёма (г 100 Дж/л атм) и эффективной длины цепи СЮ для системы &¦) + и эф, а 100 для системы что подтвердилось в ходе дальнейших экспериментов. Принципиальная трудность теоретического анализа на начальном этапе хмоделирования была связана с недостаточной изученностью констант скорости большого числа конкурирующих процессов. Поэтому многие выводы носили оценочный или даже качественный характер. К середине 70-х годов появилась значительно более широкая информация по константам скорости элементарных процессов, что открыло возможность более точного прогнозирования лазерных характеристик, стимулировало развитие вычислительно-эффективных методик и обусловило постановку расчётно-теоретических исследований в широком диапазоне условий работы лазеров [.50−643 .

Следует отметить, что исследования по химическим лазерам естественным образом разделились на два крупных направления: лазеры импульсного и непрерывного действия. Понятно, что кинетика элементарных процессов едина для импульсных и непрерывнодействующих лазеров, однако круг возникающих здесь проблем существенно различен. В настоящей работе, за некоторыми исключениями, внимание сосредоточено на импульсных химических лазерах. Моделирование химических лазеров непрерывного действия, основные теоретические и экспериментальные работы в этой области обсуждаются в монографиях [ 65- 69 ] .

В первых расчётно-кинетических моделях химических лазеров использовалось допущение о вращательно-поступательном равновесии. Расчёты в этом приближении дают верхний предел лазерных характе-териатик. Развитые кинетические модели импульсных химических лазеров, как показывает сопоставление расчётов с экспериментом? 66 позволили прогнозировать характеристики химических лазеров с точностью до коэффициента 2*3 в широком диапазоне условий работы.

В дальнейшем моделирование кинетики химических лазеров развивалось по следующим напрвлениям.

— Введение в кинетические модели более точных значений констант скорости элементарных процессов и более адекватный учёт механизма реакций, что улучшает согласие вычисленных и измеренных лазерных характеристик 70−75 ] .

— Учёт отклонения от вращательного и поступательного равновесия, что позволяет дать более правильные предсказания спектрально-временных и энергетических характеристик? 75−94″ ].

— Создание вычислительно-эффективных моделей на основе выделения главных факторов, управляющих поведением лазера, с целью экономичного анализа энергетических характеристик в широком интервале исходных параметров [ 57,60,61,68,90,93,95−98 ]. — Прогнозирование новых режимов работы химических лазеров, представляющих интерес для приложений [66,68,99,100] и моделирование новых систем на основе развитых подходов [101−1142 .

В настоящей работе решается проблема количес т венного прогнозирования характеристик химических лазеров и поиска путей эффективного преобразования химической энергии в энергию когерентного излучения.

Кратко поясним то новое, что вносится автором в решение этой проблемы. Впервые сформулирована методика численного всестороннего анализа лазерного химико-кинетического процесса, учитывающая основные взаимодействия в лазерной среде — химические реакции, процессы релаксации и ивдуцированное излучение, а также саморазогрев смеси и его влияние на временной ход превращений. На базе весьма общего теоретического анализа процесса генерации когерентного излучения в колебательно-вращательном спектре многоуровневых молекулярных сред разработаны расчётно-кинетические модели химических лазеров с цепными реакциями накачки. На этой основе созданы и реализованы вычислительно эффективные алгоритмы расчёта энергетических и временных" характеристик излучения и проведено численное многопараметрическое исследование лазеров на галогеноводородных смесях, как одних из наиболее перспективных. В результате этих исследований достигнута высокая степень понимания механизма работы химических лазеров на емесях Н^+С]^, Н^-^, Нг,+С]Т ' выявлены главные факторы, определяющие эффективность преобразования химической энергии в энергию лазерного света, сформулированы условия эффективной работы лазеров на цепных реакциях, выявлены их высокие потенциальные возможности. Применение развитой общей методики мо.

— г делирования химических лазеров к системе 02(Д) — I позволило впервые выявить возможность достижения высокой удельной энергетики в химическом кислородно-йодном лазере (ХКЙЛ) в непрерывном и импульсном (импульсно-периодическом) режимах работы.

Предложены и обоснованы принципиальные схемы химических лазеров-усилителей импульсного ИК-излучения на фотонноразветвлённых цепных процессах в химически активных молекулярных и двухфазных (газодисперсных) средах, не потребляющие энергию УФ-излучения, разряда или электронного пучка. Осуществлено планирование первых обнадёживающих экспериментов по реализации этой идеи, проведённых совместно сотрудниками С§ШАН и ГНЦ «Прикладная химия» (г.Санкт-Петербург).

В пионерских экспериментах, в которых наблюдалось индуцированное излучение в процессе химических реакций и проведённых ещё в 1965 г. в США, энергетический выход световой энергии составлял лишь Ю^Дж/л. Автором прогнозированы такие режимы действия химических лазеров на цепных реакциях, в которых энергетический выход генерации составляет 300×400 Дж/л атм (система Н2-Р2), а КПД по вкладу превышает 100%. К настоящему времени в лаборатории Квантовой радиофизики ФИАН получена удельная энергия излучения, равная 150Дж/л для фотоинициируемого ?>з-Р2-С02-лазера и 380 Дж/л атм для Н2Р2 -лазера, инициируемого электронным пучком [бб]. Эти достижения являются рекордными для газовых лазеров и вывели работы по химическим лазерам в число ведущих направлений в квантовой электронике.

Помимо исследования энергетики химических лазеров выполнены широкие кинетические исследования процессов, важных для лазеров этого типа. Предложены принципиально новые методы измерения сечений релаксационных процессов и элементарных химических реакций, основанные на использовании излучения самих химических лазеров и особенностей их спектрально-временных характеристик. В лаборатории Квантовой радиофизики ФИАН был поставлен ряд экспериментов по изучению элементарных процессов в среде химического лазера, теоретическая обработка которых выполнена автором. Полученные данные использованы для прогнозирования характеристик химических лазеров.

Важной задачей является создание химических лазеров с более коротковолновым излучением. Автором показана возможность эффективной работы химических лазеров на цепной реакции Н^н^, излу43*-ющих на второй гармонике молекулярных колебаний КР с длиной волны излучения вблизи 1,4 мкм. Переход от основной гармоники (Л"2,7мкм) к обертону даёт возможность замены оптических элементов на солевой основе оптикой, изготовляемой из стекла и обладающей большей лучевой прочностью. Этим же преимуществом обладает ХКЙЛ.

Рассмотрены перспективы практических применений химических лазеров для целей лазерной технологии и лазерного термоядерного синтеза (ЛГС). В частности, предложены принципиальные схемы работы ХКЙЛ, позволяющие достичь высокого качества лазерного пучка, что важно для операций резки и сварки. Обращено внимание на то, что фтороводородный лазер в режиме излучения наносекундных импульсов (Ю-ЮОнс) перспективен для целей лазерно-ударного упрочнения материалов. Показана возможность получения с помощью химического %н²~" лазеРа импульсов излучения с параметрами, необходимыми для целей ЛТС.

Проведены расчёты расходимости излучения Нт-лазера на фотонно-разветвлённой реакции в дисперсной среде и показано, что в определённых условиях она близка к дифракционной.

Таким образом, защищаемый цикл исследований охватывает широкий круг вопросов: разработка кинетических моделей и детальное изучение энергетики наиболее перспективных химических лазеров, анализ качества пучка, расширение диапазона длин волн излучения лазеров этого типа, исследование кинетики элементарных процессов, предложение и обоснование новых принципов инициирования хемолазерного процесса, ведущих к созданию мощных автономных импульсных лазерных систем, применение химических лазеров в технологии и термоядерном синтезе.

Основные результаты диссертации получены впервые и носят приоритетный характер.

Диссертация состоит из введения, девяти глав, выводов и приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Показать весь текст

Список литературы

Басов Н.Г., Прохоров A.M. Примененение молекулярных пучков для радиоспектроскопического.изучения.вращательных спектров молекул// ЖЭТФ. -1954. -т. 27. -в. 4. -с. -431 -438.
Басов Н.Г., Прохоров A.M. Теория молекулярного генератора и молекулярного усилителя мощности//Докл.АН СССР.-1955.-т.101.-№ 1.-с.47−49.
Басов Н.Г. Молекулярный генератор//Докт.дис.-М.: ФИАН, 1956.
Gordon J.P., Zeiger H.J., Townes С.Н. Molecular microwave oscillator and new hyperfme structure in the microwave spectrum of NH3 //Phys.Rev.-1954.-v.95.-№l .-p.282−284
Gordon J.P., Zeiger H.J., Townes C.H. The maser new type of microwave amplifier, frequency standart and spectrometer//Phys.Rev.-1955.-v.99.-№ 4.-p. 1264−1274
Shimoda K., Wang T.C., Townes C.W. Further aspects of theory of the maser//Phys.Rev.-1956.-v.l02.-№ 5.-p. 1308−1321.
Polanyi J.C. Proposal for an infrared maser dependent on vibrational exitation//J. Chem. Phys. -1961. v. 34. -№ 1. -p. 347−348.
Дунская И. М. Лазеры и химия.-М.: Наука, 1979.
Элементарные процессы химии высоких энергий. Труды симпозиума по элементарным процессам химии высоких энергий (М., 1963).-М.:НаукаД965.
Airey J.R. A new pulsed IR chemical laser/ЯЕЕЕ J.Quant.Electron.-1967.-QE-3.-p.208.
Kompa K.J., Pimentel G. Hydrofluoric acid chemical laser//J.Chem.Phys.-1967.-v.47.-№ 2.-p.857−858.
Cohen N., Jacobs Т.А., Emanuel G., Wilkins R.L.Kinetics of hydrogen halide lasers. I. H2-CI2 system//Intern.J.Chem.Kinet.-1969.-v.l.-p.551−557.
Батовский О.M., Васильев Г. К., Макаров Е. Ф., Тальрозе B.JI. Химический лазер на разветвленной цепной реакции фтора с водородом//Письма в ЖЭТФ.-1969.-т.9.-в.6.-с.341−343.
Басов Н.Г., Кулаков JI. В., Маркин Е. П., Никитин А. И., Ораевский А. Н. Спектр излучения химического квантового генератора на смеси Н2+Р2//Письма в ЖЭТФ.-1969.-т.9ю-с.613−617.
Бурмасов В.С., Долгов-Савельев Г. Г., Поляков В. А.,'Чумак Г. М. О квантовом выходе генерации на смеси Н2+Р2//Письма в ЖЭТФ.-1969.-T.10.-C.42−44.
Басов Н.Г., Галочкин В. Т., Кулаков JI.В., Маркин Е. Р., Никитин А. И., Ораевский А. Н. Химический лазер на смеси D2+F2+C02// Краткие сообщения по физике ФИАН.-1970.-№ 8.-с.10−14.
Cool T.A., Falk F.J., Stephens R.R. DF-CO2 and HF-CO2 continuous -wave chemical lasers//Appl.Phys.Lett.-1969.-v.l5.-№ 10.-p.318−320.
Cool T.A., Stephens R.R. Efficient purely chemical c.w. laser operation//Appl.Phys.Lett.-1970.-v, 16.-№ 2.-p.55−58.
Cool T.A., Stephens R.R., Falk T.J. A continuous-wave chemically excited CC>2-laser//Intern. J.Chem.Kinet.-1969.-v.l.-p.495−497.
Cool T.A., Stephens R.R.Chemical laser by fluid mixing//J.Chem.Phys.-1969.-v.51.-p.5175−5176.
Spenser D.J., Jacobs T.A., Mirels H., Gross R.W.F.Continuous-wave chemical laser//Intern. J.Chem.Kinet.-1969.-v. 1 .-p.493−494.
Spenser D.J., Mirels H., Jacobs T.A., Gross R.W.F. Preliminary performance of cw chemical laser//Appl.Phys.Lett.-1970.-v, 16.-№ 6.-p.235~237.
Airey J.R., Mc Kay S.F. A supersonic mixing chemical laser//Appl. Phys.Lett.-1969.-v.15.-№ 12.-p.402−403.
Басов Н.Г., Заворотный.С.И., Маркин Е. П., Никитин А. И., Ораевский А. Н. Импульсный химический лазер высокого давления на смеси D2+F2+CO2//nH0bMa в ЖЭТФ.-1972.-т.15.-№ 3.-с.135−139.
Басов H.Г., Громов В. В., Кошелев Е. А., Маркин Е. П., Ораевский А. Н., Шаповалов Д. С., Щеглов В. А. Химический лазер непрерывного действия на БР-С02//Письма в ЖЭТФ.-1971 .-т.13, — С.-496−498.
Басов Н.Г., Ораевский А. Н. Лазер//Авт. св. от 24.04.67.
Игошин В.И. Теоретическое исследование кинетики химических лазеров//Канд. дис.-М.:ФИАН, 1972.
Игошин В.И. Кинетика химических лазеров на галогеноводородных соединениях/Программа 25 юбилейной научной конференции МФТИ.1971.
Игошин В.И. Теоретическое исследование кинетики химических лазеров//Труды ФИАН.-М.:Наука, 1974.-т.76.-с.117−146.
Kerber R.L., Emanuel G., Whittier I.S. Computer modeling and parametric study for a pulsed H2+F2 laser//Appl. Optics.-1972.-v.l 1.- p. l 112−1123.
Kerber R.L., Cohen N., Emanuel G. A kinetic model and computer simulation for a pulsed DF-CO2 chemical transfer laser//IEEE J. Quantum electron.-1973.-v.QE-9.-№l .-p.94−113.
Агроскин В.Я., Бравый Б. Г., Васильев Г. К., Кирьянов В. И. Анализ расчетной модели импульсного химического DF-C02-JTa3epa// Квантовая электрон.-1979.-т.6.-№ 2.-с.281 -287.
LienfeId H.V., Jeffers W.Q. CO chain-reaction chemical laser.II. Computer modeling//J.Appl.Phys.-l 976.-v.74.-№ 6.-p.2520−2527.
Hogh J.J.T., Kerber R.L. Effect of cavity transients and rotational relaxation on the perfomance of pulsed HF chemical laser: a theoretical investigation//Appl. Optics.-1975.-v. 14.-№l 2.-p.2960−2970.
Moreno J.B., Fisk G.A., Hoffman J.M. Amplified spontaneous emission and gain-saturation nonlinearity in high-gain optical amplifiers: The based amplifler//J. Appl. Phys .-1977.-v.48. -№ 1. -p.238−242.
Аблеков В.К., Денисов Ю. Н., Прошкин В. В. Химические лазеры/ Под ред. акад. B.C. Авдуевского.-М.: Атомиздат, 1980.-224с.
Hough J.J.T., Kerber R.L. Effect of cavity transients and rotational relaxation on the performance of pulsed HF chemical laser: a theoretical investigation // Appl.0ptics.-1975.-v.l4.-№ 12.-p.2960−2970.
Васильев Г. К., Макаров Е. Ф., Рябенко А. Г., ТальрозеВ.Л. О влиянии скорости вращательной релаксации на работу импульсного H2+F2 химического лазера//ЖЭТФ.-1976.-т.71.-в.4(10).-с.1320−1326.
Ben-Shaul А. Дотра K.L., Schmailzl. Vib-rotational energy distributions and relacsation processes in pulsed HF chemical lasers// J. Chem. Phys.-1976.-v.65.-№ 5.-p.l711−1728.
Ben-Shaul. Estimates of chemical laser efficiency in limits of fast and slow rotational relaxation//Chem. Phys.-1976.-v. 18.-p. 13−21.
Hall R.J. Rotational nonequilibrium and line-selected operation in cw DF chemical laser/ЯЕЕЕ J. Quantum Electron.-1976.-v.QE-12.-№ 8.- p.453−462.
Keren E., Gerber R.B., Ben-Shaul A. Computer simulation of the pulsed Cl+HBr chemical laser: Effect of rotational nonequilibrium//Chem. Phys.-1976.-v.21.-p.l-19.
Васильев Г. К., Гурьев В. И. Дальрозе В.Л. Вращательная неравновесность и энергетика химического лазера на цепной реакции Н2+Р2//ЖЭТФ.-1977.-т.72.-в, 3.-с.943−948.
Baer М., Тор Z.H., Alfassi Z.B. A theoretical study of pulsed CI2+HJ chemical laser including nonequilibrium effects//Chem. Phys.-1977.-v.22.-p.485−504.
Sentman L.H. Chemical laser power spectral perfomance: a coupled fluid dynamic, kinetic and physical optics model//Appl.Optics.-1978.- v.17.-№ 14.-p.2244−2249.
Kerber R.L., Hough J.J.T. Rotational nonequilibrium mechanisms in pulsed H2+F2 chain reaction laser. I: Effect on gross laser perfomance parameters//Appl.Optics.-1978.-v. 17.-№ 15.-p.2369−2380.
Ben-Shaul A., Felics S., Kafri O. Time evolution of the pulsed HF chemical laser system. I. Kinetic modeling rotational nonequilibrium// Chem. Phys.-1979.-v.36.-p.291−305.
Ben-Shaul A., Kafri O. Time evolution of the pulsed HF chemical laser system. II. Irrevesible thermodinamic analysis//Chem.Phys.-1979.-v.36.- p.307−322.
Riley M.E., Matzen М.К. Non-Maxwellian Н and F veloscity distributions in H2-F2 reaction//J.Chem.Phys.-1975.-v.63.-№l 1 .-p. 4787−4799.
Emanuel G., Whittier J.S. Closed-form solution to rate equations for F+H2 laser oscillator//Appl.Optics.-1972,-v. 11.-№ 9.-p.2047−2056.
Kerber R.L. Simple model of a line selected, long-chain, pulsed DF-CO2 chemical transfer laser//Appl.Optics.-1973.-v.l2.-№ 6.-p.l 157−1164.
Bauer A.H., Copeland D.A. Pulsed amlfier model for optical extraction from a supersonic oxygen-iodine medium//SPIE .-1990.- v. 1225.-p.486−504.
Bohn W.L., Truesdell K.A., Latham W.P., Avizonics P.V. Oxygen iodine laser kinetics and small signal gain//SPIE.-1990.-v.l225.-p.477.
Игошин В.И., Летфуллин Р. Р., Пичугин С. Ю. Неравновесный механизм лазерной искры в газе, содержащем дисперсные частицы/ Тез. докл. II Всесоюзн.совещ. «Высокочастотный разряд в волновых полях».-Куйбышев, 1989.-c.57.
Игошин В.И., Пичугин С. Ю. Моделирование Н2-Р2-усилителя на фотонно-разветвленной реакции с помощью уравнения переноса излучения//Препринт ФИАН. -1990. -№ 180.
Игошин В.И., Заикин А. П., Куприянов H.JI. Расчет пространственных характеристик излучения XKJI с неустойчивым телескопическим резонатором//Препринт ФИАН.-1989.-№ 71.
Игошин В.И., Летфуллин P.P., Сафонов B.C. Охлаждаемое зеркало лазера//Авт. св. № 1 554 613 от 1.12.1989.
Никитин В.Ю. Численное моделирование химических лазеров на цепных реакциях и поиск перспективных режимов их работы// Автореферат канд. дис.-М.:ФИАН.-1985.
Пичугин С.Ю. Образование свободных атомов под действием ИК лазерного излучения и динамика фотонно-разветвленных процесов в химически активных средах//Автореферат канд. дис.-Саратов: СГУ.- 1985.
Летфуллин P.P. Теоретическое исследование нелинейного взаимодействия интенсивного ИК лазерного излучения с газодисперсными средами//Автореферат канд. дис.-Саратов: СГУ.-1991.
Игошин В. И. Детфуллин P.P. Дичугин С. Ю. Оптический пробой в окрестности тугоплавкой частицы/Тез. докл. VII Всесоюзн. конф. по взаимодействию излучения с веществом.-Л., 1988.-с.223.
Кондратьев В.Н., Никитин Е. Е. Кинетика и механизм газофазных реакций.-М.: Наука, 1974.-558 с.
Басов Н.Г., Маркин Е. П., Ораевский А. Н., Панкратов A.B. Фотохимическое действие инфракрасного излучения//ДАН.-1971.- т. 198.-№ 5.-с.1043−1045.
Рабинович Б.С., Флауэрс М. С. Химическая активацияУ/В сб.: Химическая кинетика и цепные реакции (к 70-летию Н.Н.Семенова)/ Под ред. В. Н. Кондратьева.-М.: Наука. 1966.-с.61.
Каррингтон Т., Гарвин Д. Образование возбужденных частиц в химических реакциях//В кн.: Возбужденные частицы в химической кинетике: Пер. с англ./Под ред. А. А. Борисова.-М.: Мир.1973.-с.123.
Ковальский А.О. Генерация на вращательных переходах молекул HF при оптической накачке и процессы дезактивации вращательной энергии//Автореферат канд. дис.-Долгопрудный.-МФТИ, 1980.
Wilkins R.L. Monte Carlo calculations of reaction rates and energy distributions among reaction products. LF+H2-→HF+H//J.Chem.Phys.- 1972.-v.57.-№ 2.-p.912−917.
Wilkins R.L. Monte Carlo calculations of reactions rates and energy distributions among reaction products.III.H+F2~>HF+F and D+F2~> DF+F//J.Chem.Phys.-l 973.-v.58.-№ 6.-p.2326−2332.
Baer M. An exact quantum mechanical study of the isotopic collinear reactive systems H2+CI and D2+Cl//Mol.Phys.-1974.-v.27.-№ 5.-p.l429- 1435.
Shin Н.К. Vibration-to-rotation energy transfer in hydrogen fluoride: Effects of the dipole-dipole and hydrogen bond interaction//J.Chem.Phys.-1972.-v.59.-№ 2.-p.879−884.
Wilkins R.L. Mechanisms of energy transfer in the hydrogen fluoride system//J.Chem.Phys.-1977.-v.67.-№ 2.-p.5838−5854.
Wilkins R.L. Mechanisms of energy transfer in the deuterium fluoride system//J/Chem.Phys.-1979.-v.70.-№ 6.-p.2700−2704.
Wilkins R.L., Kwok M.A. Temperature dependence of HF (v. = l)+ HF (v2=0) vibrational relaxation//J.Chem Phys.-1979.-v.70.-№ 4.-p.l705- 1710. 201. Shin H.K. Vibration-vibration energy transfer in HF dimers//J.Chem. Phys.-1975.-v.63.-№ 7.-p.2901 -2906.
Shin H.K., Kim Y.H. Temperature dependence of vibration-vibration deexitation rates of HF (v=n)+HF (v=0)-→HF (v=n-l)+HF (v=l) for n=2−5 // J.Chem.Phys.-l 976.-v.64.-№ 9.-p.3634−3638.
Гордон Е.Б., Наливайко С.E., Павленко B.C. Химический лазер на разветвленной цепной реакции окисления сероуглерода//Квантвая электрон.-1982.-т.9.-№ 1.-с. 171−174.
Shappert G.T. Rotational relaxation effects in short-pulse CO2 amplifier//Appl.Phys.Lett.-1973.-v.23.-№ 9.-p.319−321.
Ding A.M.G., Polanyi J.C. Energy transfer as a function of collision energy. Collision partners: Hydrogen halides+inert gas, hydrogen halides, H2S and propan//Chem. Phys. -1975. -v. 10. -p. 34−49.
Hinchen J.J., Hobbs R.H. Rotational relaxation studies of HF using ir double resonance//J.Chem.Phys.-l 976.-v.65.-№ 7.-p.2732−2739.
Emanuel G., Adams W.D., Turner E.B. RESALE-1: A chemical laser computer program//The Aerospace Corporation.-Report TR-0172(2276) — 4.1971.
Emanuel G., Cohen N., Jacobs T.A. Theoretical performance of an HF chemical cw laser//J.Quant.Spectrosc.Radiat.Transfer.-1973.-v.l3.-p.l365- 1393.
Hoffland R., Mirels H. Flame sheet analysis of cw diffusion type chemical laser. I. Uncoupled radiation//AIAA Journal.-1972.-v.l0.-№ 4.- p.420−428.
Broadwell J.E. Effect of mixing rate on HF chemical laser performance//Appl. Opt. -1974. -v. 13. -№ 4. -p.962−967.
Mirels H. Symplified model of continuous wave diffusion type chemical laser-An extension//AIAA Journal.-1976.-v.l4.-№ 7.-p.430−439.
Степанов А.А., Щеглов В. А. Квазиодномерный подход к расчету непрерывного химического лазера диффузионного типа на основе модели фронта пламени.
King W.S., Mirels Н. Numerical study of a diffusion-type chemical laser//AIAA Journal.-1972.-v.l0.-№ 12.-p.l647−1654.
Tripodi R., Couller L.J., Bronfm B.R., Cohen L.S. Coupled two-dimentional computer analysis of cw chemical mixing laser//AIAA Journal.-1975.-v. 13.-№ 6.-p.776−784.
Степанов А.А., Щеглов B.A. О кольцевой модели автономного химического HF-лазера непрерывного действия с одноактным и цепным механизмом возбуждения//Препринт ФИАН.-1979.-№ 59.
Степанов А.А., Щеглов В. А. О цепном механизме возбуждения непрерывного химического HF-лазера с цилиндрическим сопловым блоком//Квантовая электрон.-1979.-т.6.-№ 7.-с. 1476−1483.
Kothari А.P., Anderson J.D.Jr., Jones E. Navier-Stokes solutions for chemical laser flows//AIAA Journal.-1977.-v.l5.-№l.-p.92−100.
Guella E., Pimentel G. Rotational laser emission by HF in the CIF-H2 chemical laser//J.Chem.Phys.-1979.-v.71.-№ 3.-p. 1385−1391.
Airey J.R. Cl+HBr pulsed chemical laser: A theoretical and experimental study//J.Chem.Phys.-1970.-v.52.-№l.-p. 156−167.
Emanuel G. Analytical model for a continuous chemical laser// J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. -1972. -v. 11. -p. 1481 -1518.
Emanuel G. Doppler line superradiant emission from a sphere//J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer .-1971 .-v. 11 .-p.l 587−1592.
Ameur Y., Delaporte Т., Menard J., Menard-Bourcin F. HC1 pulsed chemical laser: An experimental study and modeling//J.Appl.Phys.-1979.- v.50.-№l 1 .p.6648−6655.
Warren W.R., Schneider L.E. New fluid dynamic experimental techniques in chemical laser research//SPIE.-1990.-v.l225.-p.571−596.
Гурьев В.И., Васильев Г. К., Батовский О. М. Измерение скорости вращательной релаксации молекул HF/Щисьма в ЖЭТФ.-1976.-т.ЗЗ.- в.5,-с.256−259.
Hinchen J.J., Hobbs R.H. Rotational population transfer in HF//J. Appl.Phys.-l 979.-v.50.-№ 2.-p.628−636.
Васильев Г. К., Гурьев В. И., Ковальский А. О. Самоуширение линий поглощения основной колебательно-вращательной полосы молекул HF и процессы вращательной релаксации//ЖПС.-1979.-т.ХХХ.-№ 6.- с.1048−1052.
Капралова Г. А., Марголина Е. М., Чайкин A.M. Влияние фтора, водорода, и инертных газов на верхний предел самовоспламенения в реакции фтора с водородом// Кинетика и катализ.-1969.-т.10.-№ 1.- с.32−37.
Тальрозе B.JI. О существовании третьего цепного предела самовоспламенения смеси фтора с водородом, ингибированной кислородом// Препринт ИХФАН.-1969.
Бокун В.Ч., Чайкин A.M. Третий предел воспламенения в реакции фтора с водородом// ФГВ.-1978.-№ 3.-с.21−27.
Truby F.K. Stability of multiatmosfere H2-F2-O2 mixtures for HF laser studies// Appl.Phys.Lett.-l 976.-v.47.-№ 4.-p.247−249.
Гордиец Б.Ф., Осипов А. И., Шелепин JI.A. Кинетика колебательного обмена в ангармоническом приближении и усиление излучения в галогеноводородных лазерах при электрической и химической накачках// Препринт ФИАН.-1970.-№ 17.
Великанов С.Д., Синицин М. В., Урлин В. Д., Шуров В. В. Импульсный химический лазер с инициированием реакции электронным пучком/ Сборник научных трудов: Вещество в экстремальных условиях.-ВНИИЭФ, 1992. -с. 176−181.
Gerber R.A., Patterson E.L. Studies of high-energy HF-laser using an electron-beam-excited mixture of high-pressure F2 and H2// J.Appl.Phys.-1976.-v.47.-№ 8.-p. 3524−3529.
Башкин А.С., Коношенко А. Ф., Ораевский А. Н., Томашов В. Н., Юрышев Н. Н. Эффектиыный химический HF-лазер на электронном пучке с высоким удельным энергосъемом// вантовая электрон.-1978.- т.5.-№ 7.-с.1608−1610.
Башкин А.С., Ораевский А. Н., Томашов В. Н., Юрышев Н. Н. Исследование возможности получения высоких удельных параметров генерации HF-лазера на цепной реакции// Квантовая электрон.-1982.- т.9.-№ 3.-с.628−630.
Батовский О.M., Гурьев В. И. Исследование температурной зависимости сплошного УФ спектра поглощения молекулярного фтора// Оптика и спектроскопия.-1975.-т.41.-в.2.-с.326−329.
Колчин Ю.А., Коловский В. Б., Пшежецкий С. Я., Чеботарев Н. Ф. Исследование импульсного химического Н2-Р2~лазера при высоких давлениях рабочей смеси// Квантовая электрон.-1978.-т.5.-№ 12.- с.2642−2645.
Башкин А. С. Доношенко А.Ф., Ораевский А. Н., Томашов В. Н. Изучение условий эффективного инициирования химических HF-лазеров пучком релятивистских электронов// Квантовая электрон.- 1979.-т.6.-№ 10.-с.2166−2174.
Башкин А.С., Киселевский А. Д., Ораевский А. Н., Томашов В. Н. Об относительной эффективности инициирования импульсного Н2-Р2-лазера фотолизом и электронным пучком/ Тез. докл. III Всесоюзн. симп. по лазерной химии.-Звенигород, 1982.-е.94−95.
Агроскин В.Я., Васильев Т. К., Кирьянов В. И., Тальрозе B.JI. Энергетика и предельные КПД импульсных химических HF-и DF-C02-na3epOB// Препринт ОИХФ АН.-Черноголовка, 1982.
Kannari F., Inagaki H., Obara М. High efficiency multikilole HF chemical lasers using an electron beam initiated low-pressure mixture of H2/F2/NF3 or H2/F2/SF6//Appl.Phys.Lett.-l 986.-v.48.-№ 4.-p.266−268.
Башкин А.С., Золотарев В. А., Томашов В.H., Фролов М. П. О влиянии многатомных газов на энергию генерации фотоинициируемого H2-F2-лазера// Квантовая электрон.-1978.-т. 14.-е. 1563−1567.
Башкин А.С. Экспериментальное исследование импульсных химических лазеров на основе цепной реакции фторирования водорода// Труды ФИАН.-1989.-т. 194.-е.3−44.
Чеботарев Н.Ф. Исследование химических лазеров на основе фторидов хлора и водорода// Автореферат канд. дисс.-М.: НИФХИ им. П. Я. Карпова.-1976.
Баграташвили В.Н. Химический лазер на смеси CIF5-H2// Дипломная работа.-М.: МФТИ, ФИАН.-1970.
Wilson J., Chen H-L., Fyfe W., Taylor R.L., Little R. Electron beam dissotiation of fluorine//J.Appl.Phys.-1973.-v.44.-№ 12.-p.5447−5454.
Hofland R., Lundquist M.L., Ching A. Electron-beam irradiated discharges for initiating high-pressure pulsed chemical lasers// AIAA Paper.-1975.-№ 73−645.-p.l-55.
Басов Н.Г., Башкин A.C., Григорьев П. Г., Ораевский А. Н., Породинков O.E. Химический квантовый ВР-С02-усилитель с высокими удельными параметрами// Квантовая электрон.-1976.-т.3.- № 9.-с.2067−2069.
Башкин А.С., Ораевский А. Н., Томашов В. Н., Юрышев H.H. Энергетические параметры H2-F2,D2~F2 и D2-F2-CO2-лазеров с электронно-пучковым инициированием// Квантовая электрон.-1980.- т.7.-№ 6.-с. 1357−1359.
Васильев Г. К., Макаров Е. Ф., Чернышев Ю. А. Количественное исследование энергетического разветвления в реакции H2(D2)+F2// ДАН СССР.-1977.-т.223.-№ 6.-с. 1118−1121.
Васильев Г. К., Макаров Е. Ф., Чернышев Ю. А. Влияние энергетического разветвления на фотоинициируемый взрыв смесей F2+H2(D2)// ФГВ.-1979.-№ 2.-с.14−19.
Акинфиев H.H., Басов Н. Г., Галочкин В. Т., Заворотный С. И., Маркин Е. П., Ораевский А. Н., Панкратов A.B. Химический лазер, инициируемый ИК излучением// Письма в ЖЭТФ.-1974.-т.19.-в.12, — с.745−747.
Галочкин В.Т., Заворотный С. И. Досинов В.Н., Овчинников A.A., Ораевский А. Н., Стародубцев Н. Ф. Исследование характеристик химического HF-лазера, возбуждаемого излучением импульсного СО2-лазера// Квантовая электрон.-1976.-т.З.-№ 1.-с.125−129.
Балыкин В.И., Коломийский Ю. Р., Туманов O.A. Перестраиваемый HF(DF)-na3ep, инициируемый излучением СО2- лазера// Квантовая электрон.-1975.-т.2.-№ 4.-с.819−822.
Cohen N. A review of rate coefficients in the D2-F2 chemical laser system// Technical Report TR-77−152-.-California, El Segundo: The Aerospace Corporation, 1977.
Blauer J.A., Zelazny S.W., Hager C.D., Solomon W.C. Comprehensive kinetic model for DF-CO2 transfer chemical laser// IEEE J. Quantum Electron.-1979.-v.QE-15.-№ 7.-p.602−608.
Федотов H.Г. Спектрально-кинетическое исследование реакции фтора с метаном при низких давлениях// Автореферат канд. дис.-М.: МФТИ.-1977.
Гордиец Б.Ф., Осипов А. И., Шелепин J1.A. Кинетические процессы в газах имолекулярные лазеры.-М.: Наука, 1980.
Петров Ю.И. Физика малых частиц.-М.: Наука, 1982.
Похил П.Ф., Беляев А. Ф., Фролов Ю. В., Логачев B.C., Коротков А. И. Горение порошкообразных металлов в активных средах.-М.: Наука, 1972.
Зуев В.Е., Копытин Ю. Д. Дузиковский А.В. Нелинейные оптические эффекты в аэрозолях.-Новосибирск: Наука, 1980.
Байков Э.У., Башкин А. С., Ораевский А. Н. О возможности создания химических лазеров на основе цепной реакции фторирования водорода с тепловым механизмом разветвления// Квантовая электрон.-1987.-т.14.-№ 1 с. 151 -157.
Игошин В.И., Пичугин С. Ю. Новые динамические режимы фотонного разветвления в химических HF-лазерах на двухфазной активной среде// Квантовая электрон.-1996.-т.23.-№ 4.-с.326−330.
Хюлст Г. ван де. Рассеяние света малыми частицами: Пер. с англ.- М.: ИЛ, 1961.
Parker J.H., Pimentel G.C. Vibrational energy distribution through chemical laser studies.I.Fluorine atoms plus hydrogen or methane// J. Chem.Phys.-1969.-v.51.-№l.-p.91−96.
Molina M.J., Pimentel G.C. Tandem chemical laser measurements of vibrational energy distribution in the dichloroethylene photoelemination reactions// J.Chem.Phys.-1972.-v.56.-№ 4.-p.3988−3993.
Bourcin F., M., Menard J., Henry L. Chemical laser probing of reactions// Comt.Rend.Acad.Sci.-1972.-v.274 B.-p.241−246.
Башкин А.С., Ораевский А. Н., Породинков О. Е., Юрышев Н. Н. Измерение характерных констант скорости молекулярных процессов в смеси O3+D2+CO2 лазерным методом// ХВЭ.-1974.-т.8.-№ 6.-с.513−518.
Никитин А.И., Ораевский А. Н. Измерение константы скорости передачи энергии от молекул TF(v=l) молекулам С02(00%) с помощью химического лазера на смеси NF3+T2// Квантовая электрон.-1976.-т. 3.-№ 5.-с.1131−1134.
Самарский А.А. Теория разностных схем.-М.: Наука, 1977.
Kompa K.L., Wanner J. Study of some fluorine atom reactions using a chemical laser method// Chem.Phys.Lett.-1972.-v.12.-p.560−563.
Pearson K.R., Cowles J.O., Hermann G.L., Gregg D.W., Creighton J.R. Relative performance of variety of NF3+hydrogen-donor transverse-discharge HF chemical-laser systems// IEEE J.Quant. Electron.-1973.-v.QE-9.-№ 9.-p.879−889.
Чеботарев Н.Ф. Определение констант скорости реакций атомов фтора бромистым водородом// Кинетика и катализ.-1979.-т.ХХ.-в.6.- с. 1381−1384.
Jones I.I.N., Wayne R.P. The photolysis of ozone by ultraviolet radiation// Pros.Roy.Soc.Lond.-1970.-v.A319.-p.273−287.
Куприянов Н.Л. Химический кислородно-йодный лазер: возможности и перспективы/ Тез. докл. III Всесоюзн. симп. по лазерной химии.-Звенигород, 1982, с. 83.
Григорьянц А.Г., Сафонов А. Н. Методы поверхностной лазерной обработки.-М.: Высш. шк., 1987.
Леонтьев П.А., Чеканова Н. Т. Дан М.Г. Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов.-М.: Металлургия, 1986.
Башкин А.С., Григорьев П. Г., Игошин В. И., Никитин В. Ю., Ораевский А. Н. Химический ОР-С02-усилитель коротких импульсов света// Квантовая электрон.-1977.-т.4.-№ 5.-с. 1004−1008.
Yays G.N., Fisk G.A. Chemically pumped iodine laser as a fusion driver// IEEE J. Quantum Electron.-v.QE-17.-№ 9.-p. 1823−1827.
Басов Н.Г., Крюков П. Г., Юрышев Н. Н. Импульсно-периодический режим химического кислородно-йодного лазера// Препринт ФИАН.-1985.-№ 54.
Dyer P.E., Sayers J.A., Salvetti G. Plasma production experiments using a pulsed HF laser// Appl.Phys.Lett.-1978.-v.32.-№ 8.-p.457−460.
Башкин А.С., Колчин Ю.A., Ораевский А. Н., Пшежецкий С. Я., Чеботарев Н. Ф., Юрышев Н. Н., Вагин Н. П. Влияние параметров фтороводородной смеси на скорость распространения пламени// Квантовая электрон.-1979.-т.6.-№ 8.-с. 1822−1824.
Yoshida S., Fujii H., Savano T., Endo M., Fujioka T. Efficient operation of chemically pumped oxygen iodine laser utilizing dilute hydrogen peroxide// Appl. Phy s. Lett. -1987. v. 51. -№ 9. -p. 1490−1492.
Fujii H., Yoshida S., Iizuka M., Atsuta T. Development of high-power chemical oxigen-iodine laser for industrial application// J.Appl.Phys.-1990.-v.67.-№ 9.-p.3948−3953.
Юрышев Н.Н. Йодный лазер с химической накачкой// Препринт ФИАН.-1995.-№ 15.
Fulghum D.A., USAF aims laser at antimissle role// Aviation week and spase technology.-1995.-Aug. 14.-p.24−25.
Butts R. Airborne laser experiment to study performance limits of turbulence compensation systens// OE Reports.-1995.-№ 144.-p.l, 13.
Kierman V. Pentagon sets ambitions electro-optics plans// Laser Focus World.-1994.-Dec.-p.45.Рус.пер.: Лазер-Информ.-1995.-№ 67.-с.2−3.
Avizonics P.V. Chemical oxygen iodine laser review/7-th Int. Symposium on Gas Flow and Chemical Laser, Book of Abstracts.-Vienna, 1988.-p.58.
Arnold S.J., Finlayson N., Ogrizlo Е.А. Some novel energy pooling processes involving 02C1 g)// J. Chem. Phys. -1966. -v. 44. -p.2529−2530.
Derwent R.G., Thrush B.A. The radiative lifetime of the metastable iodine atom I (2Pl/2)// Chem.Phys.Lett.-1971.-v.9.-p.591−592.
Heidner R.F., Gardner C.E., E1-Sayed T.M., Segal G. Chain-reaction mechanisms for I2 dissotiation in С>2(^)-I atom laser// J.Phys.Chem.-1983.-v.87.-p.2348−2360.
Азязов В.Н., Игошин В. И. Дуприянов H.Л. Колебательная заселенность кислорода и модель диссоциации I2 в кислородно-йодном лазере// Краткие сообщения по физике ФИАН.-1992.-№ 1.-с.24−27.
Hall G.E., Mariell W.J., Houston P.L. Electronic-to-vibrational energy transfer from 1(5 2Pi/2) to l2(25
Бертяев Б.И., Завестовская И. Н., Игошин В. И., Катулин В. А., Шишковский И. В. Физические основы моделирования и оптимизации процессов лазерной поверхностной закалки сталей// Труды ФИАН.-1989.-т.198.-с.5−23.
Игошин В.И., Летфуллин P.P. Теоретическое моделирование процессов плазмообразования и генерации электромагнитных полей в газодисперсных средах// Труды ФИАН.-1993.-т.217.-е. 112−135.
Летфуллин Р.Р., Игошин В. И., Бекренев А. Н. Теплофизический расчет режимов рассечения костной ткани лучем лазера// Изв.АН., сер.физ.-1995.-т.59.-№ 6.-с. 184−188.
Летфуллин Р.Р., Игошин В. И. Многопроходный оптический реактор для лазерной обработки дисперсных материалов// Квантовая электрон. -1995.-t.22.-J4o7.-c.71 1−716.
Басов Н.Г., Бертяев Б. И., Завестовская И. Н., Игошин В. И., Катулин В. А. О преимуществах тепловых циклов с выдержкой при лазерном термоупрочнении/ Тез.докл. Всесоюзн. конф."Применение лазеров в народном хозяйстве".-Звенигород, 1985.-М.: Наука, 1985.-е. 100
Игошин В.И., Пичугин С. Ю. Динамика фотонно-разветвленного процесса, инициируемого в DF-C02-лазере резонансным колебательным возбуждением молекул СНзР//Препринт ФИАН.-1983.-№ 75.
Meinzer R.A. A cw HC1-HF combution-driven chain-reaction chemical laser// IEEE J.Quant.Electron.-1974.-v.QE-10.-p.701.
Kielkopf J.F. New approximation of the Voight function with application to spectral-line profile analysis// J.Opt.Soc.Amer.-1973.-v.63.-№ 8.-p.987−995.
Goodman M.F., Seliger H.H., Minkowski J.M. On the possibility of infrared laser-induced chemistry// Photochemistry and photobiology.-1970.-v.12.-p.355−381.
Басов Н.Г., Ораевский A.H., Степанов А. А., Щеглов В. А. Неравновесная колебательная кинетика молекул в присутствие поля резонансного излучения// Препринт ФИАН.-1973.-Т.65.-894−906.
Wada K., Yabushita S. Photoexitation rate processes of a system of oscillators// Physica.-1973.-v.70.-p.563−580.
Karlov N.V. Laser-induced chemical reactions// Appl.Optics.-1974.-v.13,-№ 2.-p.301−309.348,Ораевский A.H., Степанов A.A., Щеглов В. А. Роль когерентных эффектов при возбуждении колебательных уровней молекул// ЖЭТФ.1975.-Т.69.-В.6.-С. 1991−2006.
Басов Н.Г., Беленов Э. М., Исаков В. А., Маркин Е. П., Ораевский А. Н., Ферапонтов Н. Б. Лазерно-стимулированные химические реакции и разделение изотопов// Квантовая электрон.-1975.-т.2.-№ 5.-с.938−944.
Карлов Н.В., Прохоров A.M. Лазерное разделение изотопов// УФН.1976.-т. 118.-в.4.-с.583−609.
Акулин В.М., Алимпиев С. С., Карлов Н. В., Сартаков Б. Г. О механизме бесстолкновительной диссоциации многоатомных молекул// ЖЭТФ.-1978.-т.74.-в.2.-с.490−500.
Летохов B.C. Нелинейные селективные фотопроцессы в атомах и молекулах.-М.: Наука, 1983.-408с.

Заполнить форму текущей работой