Kimyoviy lazerlar F19-03 guruh talabasi

Kimyoviy lazerlar

F19-03 guruh talabasi

Yigitaliyev Asadbek

Kimyoviy lazerlar ish prinsipi

Kimyoviy lazerlarda kimyoviy reaksiya energiyasi kogerent elektromagniit nurlanish energiyasiga aylantiriladi. Buning uchun reaksiya mahsuloti sifatida uyg‘ongan holatdagi zaryadlangan zarralar ajralib chiqadigan kimyoviy reaksiyalardan foydalaniladi. Bunda zarralarning energetik holatlar bo‘yicha taqsimoti invers xarakterga ega bo‘lishi kerak. Ya’ni, energiyasi kattaroq bo‘lgan sathlardan hech bo‘lmaganda bittasida energiyasi kichikroq bo‘lgan sathga qaraganda zarralar soni ko‘p bo‘lishi kerak. Nisbatan yuqori energetik sathdan quyi energetik sathga o‘tish elektromagnit nurlanish chiqarish yo‘li bilan amalga oshadi.

Ikki atomli molekula bitta tebranish, ikkita aylanish va uchta ilgarilanma harakat erkinlik darajasiga ega. Kvant mexanikasidan ma’lumki, atom yoki molekulaning ichki energiyasi diskret qiymatlarga ega. Ushbu umumiy holat tebranish va aylanish harakatlarining energiyasiga ham tegishli. Ikki atomli molekulaning tebranish-aylanish energiya holatlari va molekulalarning energiya holatlari bo’yicha issiqlik taqsimoti 1-rasmda ko’rsatilgan.

Ikki atomli molekula bitta tebranish, ikkita aylanish va uchta ilgarilanma harakat erkinlik darajasiga ega. Kvant mexanikasidan ma’lumki, atom yoki molekulaning ichki energiyasi diskret qiymatlarga ega. Ushbu umumiy holat tebranish va aylanish harakatlarining energiyasiga ham tegishli. Ikki atomli molekulaning tebranish-aylanish energiya holatlari va molekulalarning energiya holatlari bo’yicha issiqlik taqsimoti 1-rasmda ko’rsatilgan.

Faol lazer muhitini yaratishning yana bir usuli energiyani bir molekuladan boshqa zarrachaga (molekula yoki atom) o’tkazishga asoslangan. Deyteriy ftorid (DF) molekulasidan karbonat angidrid molekulasiga energiya o’tkazish misolida ushbu usulni ko’rib chiqamiz.

NO + F2 → NOF + F

Rasmda bu molekulalarning tebranish energiya holatlari tasvirlangan. Vodorodning ftor bilan kimyoviy reaksiyaga kirishishi natijasida DF molekulasi tebranish bilan qo’zg’aladi.

DF-CO2 lazer tuzilishi

1 - atomar holatdagi ftorni qayta ishlash kamerasi; 2 - aralashma hosil qilish kamerasi; 3 - generatsiya sohasi; 4 - nurlanishni rezonatorga o‘tkazuvchi oyna; 5 - rezonatorning to‘la qaytaruvchi ko‘zgusi; 6 - yarimshaffof ko‘zgu

Bu lazerda uyg`ongan holatdagi DF* molekulalari o`z energiyasini CO2 molekulalariga berishi asosida nurlanish hosil qilinadi. Uyg`ongan holatdagi CO2* molekulalari DF* ga nisbatan ancha sekin relaksatsiyalanadi. Natijada invers bandlik hosil bo`ladi. Umuman olganda ushbu jarayon bir necha bosqichlarda amalga oshiriladi. Dastlab qizdirish kamerasida NO + F2 = F + NOF reaksiya yordamida atomar F gazi hosil qilinadi. Shundan so`ng darhol gazlar aralasha boshlaydi: (F2+He) va (NO+CO2). Hosil bo`lgan aralashmaga deyteriy D2 qo`shiladi. Natijada hosil bo`lgan DF* o`z energiyasini CO2 ga beradi. Uyg`ongan holatdagi CO2 molekulalari optik rezonatorga yo`naltiriladi. Va lazer nurlanishi hosil bo`ladi. Issiqlik effektlarini kamaytirish uchun kamera geliy bilan to`ldiriladi. Reagentlar nisbati quyidagi ko`rinishda bo`lishi eng maqbul variantdir: NO:F2:D2:CO2:He=1:6:5:45:100

HF-DF lazeri

1 - yonish kamerasi; 2 - sovutish va kimyoviy reagentlarni aralashtirish kamerasi 3 - generatsiya sohasi; 4 - nurlanishni rezonatorga o‘tkazuvchi oyna; 5 - rezonatorning to‘la qaytaruvchi ko‘zgusi; 6 - yarimshaffof ko‘zgu

HF-DF lazeri

Ushbu lazerning yonish kamerasida H2 ning yonish reaksiyasi ro`y beradi. Kamerada ko`p miqdorda ajralib chiqayotgan energiya hisobiga F molekulalari atomar holatga o`tadi. Ushbu hosil bo`lgan gazlar aralashmasi 2 kamera orqali o`tkaziladi. Bu yerda gazlar oqimi diametri 1-2 mm bo`lgan ko`plab kichik dastalarga ajratiladi. Ushbu gazlar oqimi generatsiya sohasida D2 gazi oqimi bilan quyidagicha reaksiyaga kirishadi:

D2 + F = DF* + H.

Ajralib chiqayotgan energiyaning faqatgina ma’lum qismi lazer generatsiyasiga sarflanadi, shu sababli issiqlik effektlarini yo`qotish uchun gaz aralashmasini geliy yordamida kichik oqimlarga ajratiladi. Geliyning massa ulushi 1:10-20 ni tashkil qiladi. Uyg`ongan DF* molekulalarining nurlanish to`lqin uzunligi 3,8-4,2 mikrometrni tashkil qiladi.

Amaliyotda qo`llanilishi

Tarkibida ftor bo`lgan lazerlarni, umuman olganda sanoatda va ishlab chiqarishda foydalanish imkoniyatlari cheklangan. Bunga sabab, F2 molekulasi metallmaslar ichida eng faoli bo`lib, juda ko`p moddalar bilan tez reaksiyaga kirishib ketadi. Ba’zida reaksiya portlash yo`li bilan ham borishi mumkin. Shunga qaramasdan chiqish quvvatining yuqoriligi tufayli harbiy maqsadlarda dushman raketasini urib tushirish maqsadida qo`llaniladi. Infraqizil diapazonda ishlaydigan DF lazeri uzluksiz rejimda ishlaydigan lazelar ichida eng katta quvvatli nurlanish (2,2 MW) bera oladi.

E’tiboringiz uchun rahmat!