论文题目: 866 nm O2（b～1∑g～+→X～3∑g～-）化学激光的探索研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理化学
作者: 邓列征
导师: 沙国河
关键词: 短波长化学激光,单重态氧发生器,绝对浓度测量,脱水
文献来源: 中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 自1965 问世以来,化学激光已发展出以HF（或DF）化学激光为代表的第一代化学激光和以化学氧碘激光为代表的第二代化学激光,它们的波长均落在大于1 μm 的红外区。实现可见光区甚或紫外光区的第三代化学激光一直是化学激光研究工作者孜孜以求的目标,虽然目前已经取得了一定突破,在个别化学反应体系中观察到了光放大或振荡现象,并测量到了增益,但它们的工程放大潜力极差,实际上很难从这些体系中获得高能高功率化学激光。 为探索更短波长的化学激光,在回顾和总结40 多年化学激光发展的基础上我们提出了866 nm O2（b）化学激光的设想:Cl2与碱性过氧化氢溶液反应产生O2（a1△g）;再通过2O2（a1△g） →O2（b1Σg+）+O2（X3Σg-）能量汇聚反应生成O2（b1Σg+）;O2（b1Σg+,v=0→X3Σg-,v =1）的受激辐射跃迁将产生866 nm 左右的近可见短波长化学激光。由于O2（a）可以高效产生,O2（b）化学激光预期将具有良好的工程放大潜力。围绕该设想,本论文的主要研究内容如下:（1） 建立了866 nm O2（b）化学激光的一维预混模型,从理论上得出高O2（a）浓度和低水含量是实现O2（b）化学激光的两个必要条件。（2） 建造了一台小型射流式单重态氧发生器（JSOG）,从实验和理论上研究产生高O2（a）浓度的条件,得出了高压JSOG的设计路线和方案。（3） 尝试了分子筛、冷阱、冷射流等多种O2（a）气流脱水方法。（4） 在小型JSOG 平台上发展和改进了各种相关测量技术,包括:改进的红外辐射?量热法和直接红外辐射法测量O2（a）绝对浓度、紫外吸光光度法测量Cl2利用率、发射光谱法测量H2O 含量,并建立了一套完整的检测系统。结论:如果高压下能有效脱除O2（a）气流的水分,则实现O2（b）化学激光是很有可能的。
论文目录:
第一章 引言
1.1 化学激光的基本概念
1.1.1 化学激光的定义和特点
1.1.2 化学激光的分类
1.2 化学激光的发展历史
1.2.1 化学激光的诞生
1.2.2 第一代化学激光
1.2.2.1 卤化氢(氘)化学激光
1.2.2.2 CO_2化学激光
1.2.2.3 CO化学激光
1.2.2.4 N_2O化学激光
1.2.2.5 金属原子氧化物化学激光
1.2.2.6 第一代化学激光的特点
1.2.3 第二代化学激光
1.2.3.1 化学氧碘激光(COIL)
1.2.3.2 泛频HF化学激光
1.3 短波长化学激光的研究状况
1.3.1 短波长化学激光的概念和意义
1.3.2 实现可见化学激光的难点
1.3.3 直接型可见化学激光体系
1.3.3.1 金属原子与强氧化剂反应体系
1.3.3.2 CN自由基体系
1.3.3.3 PbN3爆炸体系
1.3.3.4 钠原子簇与卤素原子反应体系
1.3.4 间接型可见化学激光体系
1.3.4.1 亚稳态粒子的化学产生方法
1.3.4.2 O_2化学激光体系
1.3.4.3 NF(b)化学激光体系
1.3.4.4 NCl(b)化学激光体系
1.3.4.5 BiF(A)化学激光体系
1.3.4.6 BH(A)化学激光体系
1.3.4.7 卤素分子化学激光体系
1.3.4.8 金属原子化学激光体系
1.3.4.9 CuCl_2化学激光体系
1.3.5 倍频COIL
1.3.6 其它化学激光体系
1.4 论文的主要研究内容
参考文献
第二章 866 nmO_2(b)化学激光的理论研究
2.1 氧分子化学激光简介
2.1.1 O_2 (a)化学激光
2.1.2 O_2 (a)二聚体化学激光
2.1.3 760 nm O_2(b)化学激光
2.2 866nm_2(b)化学激光设想
2.2.1 O_2 的振动布居
2.2.2 866nmO_2(b)化学激光的难点
2.2.3 866nmO_2(b)化学激光的振转跃迁
2.3 一维预混模型
2.3.1 模型
2.3.2 模型方程
2.3.2.1 增益方程
2.3.2.2 流动方程
2.3.2.3 反应方程
2.3.3 模型方程的解
2.3.3.1 小信号增益解
2.3.3.2 恒增益解
2.4 小信号增益特性研究
2.4.1 纯氧方案
2.4.2 氧碘方案
2.4.2.1 碘含量对最大增益系数的影响
2.4.2.2 水气含量对最大增益系数的影响
2.4.2.3 氯气含量对最大增益系数的影响
2.4.2.4 氦气含量对最大增益系数的影响
2.5 出光特性研究
2.5.1 碘含量对出光特性的影响
2.5.2 水气含量对出光特性的影响
2.5.3 氯气含量对对出光特性的影响
2.5.4 氦气含量对出光特性的影响
2.6 小结
参考文献
第三章 小型射流式单重态氧发生器
3.1 单重态氧发生器简介
3.1.1 单重态氧发生器原理
3.1.2 单重态氧发生器的类型
3.2 小型射流式单重态氧发生器的设计和建造
3.2.1 实验装置
3.2.2 喷头
3.2.3 反应室
3.2.4 接液罐和储液罐
3.2.5 进气系统
3.2.6 JSOG工作流程
3.2.7 数据采集和控制系统
3.3 射流式单重态氧发生器的理论模型
3.3.1 JSOG的理论难点
3.3.2 简化的JSOG数值解模型
3.3.3 简化的JSOG解析解模型
3.4 JSOG的实验和理论研究
3.4.1 实验装置和实验条件
3.4.2 比表面积对JSOG工作性能的影响
3.4.3 工作压力对JSOG工作性能的影响
3.5 高压JSOG的理论设计
3.6 小结
参考文献
第四章 O_2(a)气流的脱水方法研究
4.1 引言
4.2 实验装置
4.3 冷阱脱水法
4.4 分子筛脱水法
4.5 冷射流脱水法
4.5.1 乙醇冷射流脱水
4.5.2 氟里昂冷射流脱水
4.5.3 双氧水冷射流脱水
4.6 新脱水法
4.7 小结
参考文献
第五章 O_2(a)检测系统
5.1 O_2(a)检测方法简介
5.2 红外辐射量热法
5.2.1 红外辐射-量热法原理
5.2.2 自动平衡电桥装置
5.2.3 O_2(a)检测系统
5.2.4 实验结果
5.2.5 误差分析和讨论
5.3 直接红外辐射法
5.3.1 光学模型
5.3.2 计算机模拟算法
5.3.3 计算机模拟算法误差
5.3.4 实验和实验结果
5.3.5 误差分析和讨论
5.4 小结
参考文献
第六章 Cl_2检测系统
6.1 引言
6.2 紫外吸光光度法测量氯气利用率的原理
6.3 实验装置
6.4 实验和讨论
6.4.1 光源线宽对测量的影响
6.4.2 气流温度对测量的影响
6.4.3 H_2O气含量对测量的影响
6.4.4 气流组分对测量的影响
6.4.5 测量结果和误差分析
6.5 小结
参考文献
第七章 水气检测系统
7.1 引言
7.2 发射光谱法检测水含量的原理
7.3 实验装置和水气检测过程
7.4 误差分析
7.5 小结
参考文献
第八章 结论与展望
作者简介及发表文章目录
致谢
发布时间: 2005-10-15
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