Kimyoviy lazer

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

Ishlash printsipi 
Kimyoviy lazerlarda kimyoviy reaksiya energiyasi kogerent elektromagnit nurlanish energiyasiga (lazer nurlanishi) aylanadi. Buning uchun reaksiyalar qo'llaniladi, ularning mahsulotlari qo'zg'aluvchan energiya holatlaridagi zarralardir. Bunda zarrachalarning energiya holatlari bo'yicha taqsimlanishi teskari bo'lishi kerak, ya'ni energiya yuqori bo'lgan holatlardan kamida bittasida zarrachalar soni kamroq energiyaga ega bo'lgan holatlardan ko'p bo'lishi kerak. Energiyaning yuqori energiya darajasidan pastki darajaga o'tishi elektromagnit nurlanish bilan birga keladi. Kimyoviy reaksiya tezligi energiya darajalari bo'yicha muvozanat taqsimotiga erishish tezligidan yuqori bo'lishi kerak, aks holda kimyoviy reaksiyaning energiyasi gaz aralashmasini isitishga sarflanadi va elektromagnit nurlanish shaklida chiqarilmaydi. Qoidaga ko'ra, bunday yuqori ko'rsatkichlarga erkin atomlar yoki radikallar faol maydonlar sifatida ko'rilishi mumkin. Faol markazlar ko'payadigan ( zanjir reaksiyalari ) yoki ko'payadigan (tarmoqlangan zanjirli reaksiyalar) reaksiyalar alohida ahamiyatga ega. Ma'lum bir boshlang'ich faol markazlarning shakllanishiga energiya sarflash kerak (reaksiya boshlanishi), shuning uchun zanjir uzunligi qancha uzun bo'lsa, lazer nurlanishiga aylanishi mumkin bo'lgan kimyoviy energiya miqdori shunchalik ko'p bo'ladi. Zanjirning o'sish tezligining kogerent nurlanish hosil bo'lishida ishtirok etadigan qo'zg'aluvchan zarrachalarning bo'shashish tezligiga nisbati sifatida aniqlanadigan xemolazator zanjirining uzunligi alohida ahamiyatga ega. Shunday qilib, samarali kimyoviy lazerni yaratish uchun yuqori zanjirli reaktsiya tezligi uzoq vaqt davomida qo'zg'atilgan zarrachalar bilan birlashtirilgan jarayon talab qilinadi.

Klassifikatsiya 
Kimyoviy lazerlar harakat turiga ko'ra tasniflanadi. Impulsli va uzluksiz  ta'sir qiluvchi kimyoviy lazerlar mavjud  . Impulsli kimyoviy lazerlar kimyoviy jihatdan barqaror gazlar aralashmasidan foydalanadi. Mikserdan lazer zonasiga kirgandan so'ng, aralash tez molekulyar-radikal reaktsiyani boshlaydigan boshlang'ich agentga (masalan, UV nurlanishi, elektron nurlari, gaz deşarjlari ) ta'sir qiladi. Bunda kimyoviy reaksiyalar tufayli energiya ajralib chiqadi, u kogerent nurlanishning qisqa impulsi shaklida chiqariladi. Eng ko'p ishlatiladigan gaz aralashmalari ftor va vodorodni ( deyteriy ) o'z ichiga oladi va kislorod bilan stabillashadi. Lazer nurlanishini hosil qiluvchi zarralar ko'pincha hayajonlangan HF* (DF*) molekulalaridir  .

Uzoq muddatli kimyoviy lazerlarda komponentlar doimiy ravishda tayyorlanadi  va harakatlanadi , bu yuqori o'ziga xos energiya chiqishini ta'minlaydi va yuqori quvvatga erishish imkonini beradi. Bunda reaktorda reagentlarni almashtirish hayajonlangan holatlarning "o'chirilishi" 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 ta'minlash kerak  . 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 bo'lishi bilan ajralib chiqadi. Olingan gazlar aralashmasi nozul panjarasidan o'tkaziladi. Bunday holda, umumiy oqim 1–2 mm diametrli ko'plab jetlarga bo'linadi, supersonik tezliklarga tezlashadi va qisman sovutiladi. Ko‘krak panjarasining chiqishida yonish kamerasidan kelayotgan oqim D 2 deyteriy oqimi bilan aralashtiriladi va reaksiyaga ko‘ra hosil qiluvchi zarrachalar hosil bo‘ladi: D 2 + F = DF * + H. Generator sifatida deyteriy ftorid ishlatiladi. vodorod ftorid o'rniga zarracha, chunki yaqin molekulalar hayajonlangan holatlarni "o'chiradi". Shunday qilib, yonish kamerasida hosil bo'lgan HF oqimi lazer zonasida qo'zg'atilgan HF * molekulalarini o'chiradi. Lazer nurlanishida chiqarilgan energiyaning faqat bir qismi yo'qolganligi sababli, issiqlik ta'sirini kamaytirish uchun gaz aralashmasini inert gaz - geliy oqimi bilan 1:10-20  nisbatda suyultirish qo'llaniladi. Qo'zg'atilgan DF* molekulalari uchun kogerent nurlanishning to'lqin uzunligi 3,8-4,2 mkm  ni tashkil qiladi.
 (DF-CO 2 ) lazer. Bu lazerlarda hayajonlangan deyteriy ftorid molekulalari DF* energiyani tezlik bilan CO 2 molekulalariga uzatadi. Qo'zg'atilgan CO 2 * molekulalari DF * ga qaraganda ancha sekinroq bo'shashadi, bu katta xemolazer zanjiri uzunligini va shuning uchun yuqori lazer samaradorligini ta'minlaydi. Deyteriy o'rniga an'anaviy vodoroddan foydalanish ishlab chiqariladigan quvvatning kamayishiga olib keladi, chunki HF* energiyani CO 2 ga kamroq samarali o'tkazadi  . NO + F 2 = F + NOF past haroratli reaksiya tufayli ishlab chiqarish kamerasida atom ftori hosil bo'ladi. Ishlab chiqarish kamerasidagi reaksiya oqimlarni (F 2 +He) va (NO+CO 2 ) aralashtirgandan so'ng darhol boshlanadi. Keyin hosil bo'lgan aralashmaga deyteriy D 2 qo'shiladi, u atom ftori bilan reaksiyaga kirishib, DF* ni hosil qiladi va keyinchalik energiya DF* dan CO 2 ga o'tadi. Qo'zg'atilgan CO 2 * molekulalari gaz oqimi bilan optik rezonatorga o'tkaziladi, u yerda lazer nurlanishi chiqariladi. Geliy ham termal effektlarni kamaytirish, ham CO 2 molekulalarining quyi ishchi energiya darajasini “tozalash” uchun ishlatiladi  . Reagentlarning optimallashtirilgan nisbati NO:F 2 :D 2 :CO 2 :He=1:6:5:45:100..

Qo'llanilgan adabiyotlar.llanilgan adabiyotlar 
Ushbu maqola Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston Milliy universiteti Fizika fakulteti talabasi Abduvaliev San'at tomonidan Wikita'lim loyihasi doirasida ingliz tilidan tarjima qilindi.

Havolalar 

 Jismoniy ensiklopediya
 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2258.html Kimyoviy entsiklopediya]
 http://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/reports/2006/R921.pdf
 https://fas.org/irp/agency/dod/jason/visible.pdf
 Kimyoviy lazerlardagi jarayonlar, A. V. Yeletskiy, 1981 yil