单线态氧的测量.ppt
《单线态氧的测量.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单线态氧的测量.ppt(73页珍藏版)》请在优知文库上搜索。
1、氧碘化学激光器中 O2(1)在气相传输过程中浓 度变化规律 在化学氧碘激光器中,我们知道激光器的输出功率可 以表示为 PL-激光器的输出功率;-O2(1)的百分含量;-发生 器 的反 应效率;MCl2-Cl2的摩尔流量;-体系中O2(1)的储能转化为激光能的提取效率;E-O2(1)跃迁到基态O2(1)所释放的能量;t-引起碘原子的布居反转所需最低的O2(1)的百分含量;从(1)式可以看出,是决定激光器输 出功率的重要参数之 一。2CltLEM-P)(1)2 、O2(1 )气相传输动力学的分析 Zagidullin、Bonnet、Endo等认为,在化学氧碘激光器中,O2(1 )的气相传输动力学过
2、程近似地由以下两类动力学过程所控制:1-1-317-13212k11212smolcm102k2OOOO)()()()(1-1-312-2212k2212smolcm106.7k3OHOOHO)()()(由此得到O2(1)百分含量的气相变化规律可以表示66P.0110(4)此处 表示 发生器的出口 百分含量,P系统总氧压力,为 在气相传输过程中的停留时间。0)(12O)(12O)(12O如果用Pa表示 分压,则可以得到)(12OPPa(5)进而得到66P.01PP0a(6)从(6)关于P呈线性关系。但大连化物所研究小组用鼓泡式)(12O发生器的实验结果表明,PPPaaPP呈指数关系,并非是线性
3、关系见下图1。这表明,Yoshida提出的(4)式有一定的局限性,为此有必要全面考虑 气相传输的动力学过程,得到新的适用范围更广泛的表达式。)(12O 在化学氧碘激光器中,伴随O2(1)分子一同进入气相通道的有H2O、Cl2、O2(3)、N2(He)、O2(1)。我们忽略O2(1)、O2(1)与通道壁的碰撞脱活过程(通道壁采用对激发态分子具有最小脱活作用的材料),也忽略N2(He)对O2(1)、O2(1)。这样,在气相传输过程中,发生的动力学过程,除了上面的(2)(3)外,主要还包括:1-1-318-3232k3212smolcm105.6k7OHOOHO)()()(1-1-318-3232k
4、3212smolcm105.6k7OHOOHO)()()(1-1-318-4232k4212smolcm106.0kClOClO)()(1-1-318-53232k53212smolcm101.7k9OOOO)()()()(8)1-1-316-6212k6232smolcm104.5kClOClO)()(10)1-1-317-73212k73212smolcm104.6k11OOOO)()()()(我们可以得到关于O2(1)、O2(1)的速率方程:3252423212112OkClkOHk-O2k-dtOd327262212OkClkOHkO)(12O(12)3272622212112OkCl
5、kOHk-OkdtOd)(12O(13)由于H2O的存在,而且H2O对O2(1)具有强烈的脱活作用,因此 O2(1)满足稳态 条件:0dtOd12(15)由此得到3272622212112OkClkOHkOkO/(14)将(15)代入(12)得到关于O2(1)的速率方程 由于在O2(1)的气相传输过程中,系统中总氧的摩尔浓度保持不变,即23212OOO 3252423212112OkClkOHk-OkdtOd)(12O(16)(17)我们认为H2O对O2(1)强烈脱活,所以O2(1)浓度很小,可以忽略,得到12232O-OO(18)将(18)代入(16)得到252423125112OkClkO
6、HkOk-kdtOd)(12O(19)令a=k1-k5,252423OkClkOHkb则方程(19)的节可以表示为 btexpbaObaO11-01212(20)012O其中发生器出口处的12O的摩尔浓度由已知的反应速率常数和实验数据012O1ba(21)利用近似结果(21)、(20)式可以简化为bt-expOO01212(22),则令2252423O/RTOkClkOHkPb(23)其中P表示系统中总氧压力。由于5224223kOClkOOHkRT1令(24)其中 2222OClOOH、都是与系统压力无关的量留时间,在气相传输过程中的停表示代替占总氧的百分含量,用表示用1212OtO式(22
7、)可以表示成pt-exp0(25)式(25)是提出的新的适用范围更广泛的表达式另外,由关系式PPa(26)将(25)式代入得到P-expPP0a(27)即P-lnP/Pln0a(28)2PP/Plna可以见图之间呈线性关系与可以知道我们进一步分析,可以知道Yshida的关系式(4)仅是我们提出的(25)式的一个近似解,如果1P(29)这一近似是在低压时才成立的,这样式(25)可以近似表示成P110(30)上面这个公式就是(4)单重态氧发生器出口气流中 O2(1)及水汽绝对浓 度的测量 O2(1)的浓度是评价单重态氧发生器性能的一个决定性参量。在出口气流中会带有水汽,而水在氧碘化学激光器腔中,对
8、发光介质 I*有严重的淬灭作用,直接影响氧碘化学激光器的出光功率。水汽含量是单重态氧发生器的另一个重要参量。目前测试 O2(1)的绝对浓度的方法有很多种(1)顺磁共振(PRS)法:比较昂贵;(2)光电离光谱法:位于真空紫外,灵敏度低,易受干扰;(3)质谱法:准确度不高;(4)量热法:主要适用于小型单重态氧发生器;(5)拉曼散射法:可以测到O2(1)的分压,但是很难实现在线测量。我们提出了用模拟体光源方法对 O2(1)和水汽的绝对浓度同时进行测量的实验方案。该方案依据体光源模拟标定法测光子速率的原理,分别测试了 O2(1)自发辐射的1270 nm光子和 O2(1)辐射的 762 nm 光子的光子
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单线 测量
