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化学法生成碘原子应用于氧碘化学激光器的的理论模拟.doc

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化学法生成碘原子应用于氧碘化学激光器的的理论模拟.doc

-----专业文档,值得下载!-----------专业文档,值得珍藏!------化学法生成碘原子应用于氧碘化学激光器的的理论模拟李国富多丽萍(大连化学物理研究所七室,中国科学院,116023)摘要:分析了化学法生成碘原子应用于COIL的优缺点,根据化学法生成碘原子的反应体系和氧碘化学激光器的反应机理建立了一维气体流动预混理论模型,从理论上研究了ClO2与NO反应生成Cl原子的产率随反应器压力的变化,加入HI的位置对生成I原子的影响,化学法生成碘原子代替碘分子注入到COIL中的小信号增益沿气流方向的变化,并与加入碘分子时进行了对比。关键词:碘原子,COIL,氯原子,化学激光1.引言氧碘化学激光器(COIL)是基于碘原子)()(232212PIPI电子跃迁的化学激光器,工作波长为1.315m。激发态碘原子是基态碘原子与单重态)(12gO近共振传能产生,而则是由碘分子与)(12gO分子碰撞传能解离生成的。一般产生一个基态碘原子需要3-5个)(12gO分子。一部分)(12gO能量消耗在了碘分子的解离上。如果可以通过某种物理的或化学的方法生成碘原子来代替传统COIL中的碘分子,将会大大提高COIL的化学效率。如采用Hon[1]等人提出的唯象方程分析其激光器的性能,化学效率可以由原来的24.7%提高到31.7%。俄罗斯和日本[2],[3]等国家的科学家曾利用碘分子或含有碘的有机物气体放电生成碘原子代替COIL中的碘分子,激光器的化学效率提高了9%~12%。放电法的优点在于生成碘原子的速度较快,生成物中组分相对简单。主要问题是气体流速不能够太快,目前碘分子的解离率不高,约为40%~60%。最近,捷克的研究人员[4]提出了利用ClO2与NO反应生成Cl原子,然后用生成的Cl原子再与HI反应生成碘原子和激发态HCl,这个反应体系已经成功地应用于HCl[5]激光器中。他们将此方法应用到COIL中,用碘原子代替传统COIL的碘分子,已经测到的小信号增益为0.18%cm-1。本文建立了一维气体流动预混模型,数值模拟研究了化学法生成碘原子应用于COIL的可行性,详细讨论了气体的混合方式对生成碘原子的影响,并且在相同的)(12gO发生器条件下,计算了化学法生成碘原子应用于COIL的小信号增益沿气流方向的变化并与传统的COIL进行了对比,得到的计算结果对实验装置的设计是有帮助的

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