Kontent qismiga oʻtish

Kimyoviy lazer

Vikipediya, ochiq ensiklopediya

Kimyoviy lazerlar- bu gaz lazerlarining bir turi boʻlib, unda ishchi muhitning tarkibiy qismlari oʻrtasidagi kimyoviy reaktsiyalar energiya manbai boʻlib xizmat qiladi. Uzluksiz kimyoviy lazerlar yuqori quvvat darajasiga yetishi mumkin va sanoatda, teshiklarni kesish va yaratish uchun ishlatiladi.

Ishlash printsipi

[tahrir | manbasini tahrirlash]

Kimyoviy lazerlarda kimyoviy reaksiya energiyasi kogerent elektromagnit nurlanish energiyasiga (lazer nurlanishi) aylanadi. Buning uchun reaksiyalar qoʻllanadi, ularning mahsulotlari qoʻzgʻaluvchan energiya holatlaridagi zarralardir. Bunda zarrachalarning energiya holatlari boʻyicha taqsimlanishi teskari boʻlishi kerak, yaʼni energiya yuqori boʻlgan holatlardan kamida bittasida zarrachalar soni kamroq energiyaga ega boʻlgan holatlardan koʻp boʻlishi kerak. Energiyaning yuqori energiya darajasidan pastki darajaga oʻtishi elektromagnit nurlanish bilan birga keladi. Kimyoviy reaksiya tezligi energiya darajalari boʻyicha muvozanat taqsimotiga erishish tezligidan yuqori boʻlishi kerak, aks holda kimyoviy reaksiyaning energiyasi gaz aralashmasini isitishga sarflanadi va elektromagnit nurlanish shaklida chiqarilmaydi. Qoidaga koʻra, bunday yuqori koʻrsatkichlarga erkin atomlar yoki radikallar faol maydonlar sifatida koʻrilishi mumkin. Faol markazlar koʻpayadigan (zanjir reaksiyalari) yoki koʻpayadigan (tarmoqlangan zanjirli reaksiyalar) reaksiyalar alohida ahamiyatga ega. Maʼlum bir boshlangʻich faol markazlarning shakllanishiga energiya sarflash kerak (reaksiya boshlanishi), shuning uchun zanjir uzunligi qancha uzun boʻlsa, lazer nurlanishiga aylanishi mumkin boʻlgan kimyoviy energiya miqdori shunchalik koʻp boʻladi. Zanjirning oʻsish tezligining kogerent nurlanish hosil boʻlishida ishtirok etadigan qoʻzgʻaluvchan zarrachalarning boʻshashish tezligiga nisbati sifatida aniqlanadigan xemolazator zanjirining uzunligi alohida ahamiyatga ega. Shunday qilib, samarali kimyoviy lazerni yaratish uchun yuqori zanjirli reaktsiya tezligi uzoq vaqt davomida qoʻzgʻatilgan zarrachalar bilan birlashtirilgan jarayon talab qilinadi.

Klassifikatsiya

[tahrir | manbasini tahrirlash]

Kimyoviy lazerlar harakat turiga koʻra tasniflanadi. Impulsli va uzluksiz taʼsir qiluvchi kimyoviy lazerlar mavjud . Impulsli kimyoviy lazerlar kimyoviy jihatdan barqaror gazlar aralashmasidan foydalanadi. Mikserdan lazer zonasiga kirgandan soʻng, aralash tez molekulyar-radikal reaktsiyani boshlaydigan boshlangʻich agentga (masalan, UV nurlanishi, elektron nurlari, gaz deşarjlari) taʼsir qiladi. Bunda kimyoviy reaksiyalar tufayli energiya ajralib chiqadi, u kogerent nurlanishning qisqa impulsi shaklida chiqariladi. Eng koʻp ishlatiladigan gaz aralashmalari ftor va vodorodni (deyteriy) oʻz ichiga oladi va kislorod bilan stabillashadi. Lazer nurlanishini hosil qiluvchi zarralar koʻpincha hayajonlangan HF* (DF*) molekulalaridir [1] .

Uzoq muddatli kimyoviy lazerlarda komponentlar doimiy ravishda tayyorlanadi va harakatlanadi, bu yuqori oʻziga xos energiya chiqishini taʼminlaydi va yuqori quvvatga erishish imkonini beradi. Bunda reaktorda reagentlarni almashtirish hayajonlangan holatlarning „oʻchirilishi“ vaqtidan qisqaroq vaqt ichida tashkil etilishi kerak. Shunday qilib, allaqachon past ish bosimida, odatda , tovush yoki supersonik tezligiga yaqin tezliklardan foydalanish kerak. Laminar oqimdagi xarakterli diffuziya vaqti hayajonlangan holatlarning ishlash muddati bilan taqqoslanganligi yoki hatto undan oshib ketganligi sababli, uzoq masofali kimyoviy lazerlarni loyihalashda gaz oqimlarini tez va chuqur aralashtirishni taʼminlash kerak [2] . Bunday lazerlarda faol zarrachalarni hosil qilish zonasi (ishlab chiqarish kamerasi, yonish kamerasi) va lazer nurlanishini hosil qilish zonasi fazoviy ravishda ajratiladi. Uzoq muddatli kimyoviy lazerlarning asosiy turlari :

  • Issiqlik reaktsiyasini boshlash bilan HF(DF-) lazer. Bu lazerlarda deyteriy ftorid DF* molekulasining hayajonlangan holati lazer nurlanishini hosil qiluvchi zarracha vazifasini bajaradi. Yonish kamerasida vodorod H 2 (deyteriy emas) ortiqcha ftorda yondiriladi va katta miqdordagi energiya ajralib chiqishi tufayli ortiqcha F 2 juda faol atom ftorining hosil boʻlishi bilan ajralib chiqadi. Olingan gazlar aralashmasi nozul panjarasidan oʻtkaziladi. Bunday holda, umumiy oqim 1–2 mm diametrli koʻplab jetlarga boʻlinadi, supersonik tezliklarga tezlashadi va qisman sovutiladi. Koʻkrak panjarasining chiqishida yonish kamerasidan kelayotgan oqim D 2 deyteriy oqimi bilan aralashtiriladi va reaksiyaga koʻra hosil qiluvchi zarrachalar hosil boʻladi: D 2 + F = DF * + H. Generator sifatida deyteriy ftorid ishlatiladi. vodorod ftorid oʻrniga zarracha, chunki yaqin molekulalar hayajonlangan holatlarni „oʻchiradi“. Shunday qilib, yonish kamerasida hosil boʻlgan HF oqimi lazer zonasida qoʻzgʻatilgan HF * molekulalarini oʻchiradi. Lazer nurlanishida chiqarilgan energiyaning faqat bir qismi yoʻqolganligi sababli, issiqlik taʼsirini kamaytirish uchun gaz aralashmasini inert gaz – geliy oqimi bilan 1:10-20 nisbatda suyultirish qoʻllanadi. Qoʻzgʻatilgan DF* molekulalari uchun kogerent nurlanishning toʻlqin uzunligi 3,8-4,2 mkm [1] ni tashkil qiladi.
  • (DF-CO 2) lazer. Bu lazerlarda hayajonlangan deyteriy ftorid molekulalari DF* energiyani tezlik bilan CO 2 molekulalariga uzatadi. Qoʻzgʻatilgan CO 2 * molekulalari DF * ga qaraganda ancha sekinroq boʻshashadi, bu katta xemolazer zanjiri uzunligini va shuning uchun yuqori lazer samaradorligini taʼminlaydi. Deyteriy oʻrniga anʼanaviy vodoroddan foydalanish ishlab chiqariladigan quvvatning kamayishiga olib keladi, chunki HF* energiyani CO 2 ga kamroq samarali oʻtkazadi [1] . NO + F 2 = F + NOF past haroratli reaksiya tufayli ishlab chiqarish kamerasida atom ftori hosil boʻladi. Ishlab chiqarish kamerasidagi reaksiya oqimlarni (F 2 +He) va (NO+CO 2) aralashtirgandan soʻng darhol boshlanadi. Keyin hosil boʻlgan aralashmaga deyteriy D 2 qoʻshiladi, u atom ftori bilan reaksiyaga kirishib, DF* ni hosil qiladi va keyinchalik energiya DF* dan CO 2 ga oʻtadi. Qoʻzgʻatilgan CO 2 * molekulalari gaz oqimi bilan optik rezonatorga oʻtkaziladi, u yerda lazer nurlanishi chiqariladi. Geliy ham termal effektlarni kamaytirish, ham CO 2 molekulalarining quyi ishchi energiya darajasini „tozalash“ uchun ishlatiladi [3] . Reagentlarning optimallashtirilgan nisbati NO:F 2 :D 2 :CO 2 :He=1:6:5:45:100..

Qoʻllanilgan adabiyotlar.llanilgan adabiyotlar

[tahrir | manbasini tahrirlash]
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Химическая энциклопедия в 5 томах, т.2. 
  2. ↑ Башкин А. С., Игошин В. И., Ораевский А.Н., Щеглов В. А.. . 
  3. ↑ Тарасов Л. В.. . ISBN ISBN 978-5-397-01693-3. 

Ushbu maqola Mirzo Ulugʻbek nomidagi Oʻzbekiston Milliy universiteti Fizika fakulteti talabasi Abduvaliev Sanʼat tomonidan Wikitaʼlim loyihasi doirasida ingliz tilidan tarjima qilindi.

Havolalar

[tahrir | manbasini tahrirlash]
"https://uz.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimyoviy_lazer&oldid=5249491" dan olindi