Кинетика процессов в газовых средах при химических и газодинамических способах создания неравновесности тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В Ломоносова

Научно-исследовательскнй пнспп VI ядерной фшики -. -. им. Д.В.Скобельцина

На правах рукописи УДК 621.373.8

КУЛАГИН Юрий Александрович

КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ ПРИ ХИМИЧЕСКИХ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ СПОСОБАХ СОЗДАНИЯ НЕРАВНОВЕСНОСТИ

(01.04.21 - лазерная физика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора фтнко-математнчсскнх наук

Москва-1996

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени и Ордена Октябрьской Революции Государственном научном центре Российской Федерации Центральном Научно-исследовательском институте химии и механики

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Дудкнн В.А.

доктор физико-математических наук, профессор Лосев С.А.

доктор физико-математических наук, профессор Осипов А.И.

Ведущая организация: Институт химической физики РАН

Защита состоится 1996 г. вУ^^ас на

заседании диссертационного совета Д 053.05.80 в МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 1 19899 г. Москва, Воробьевы горы, НИИЯФ МГУ, 19 корпус, ауд. 2-15

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ

Автореферат разослан /¡/¿г/?/?7гг 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 053.05.80 в МГУ им. М.В. Ломоносова

к.ф.м.н.

В.В.Радченко

Общая характеристика работы.

Актуальность. Диссертационная работа посвящена кинетике газовых сред при химическом и газодинамическом способах создания леравловеслости. Этот круг »опросов актуален как с фундаментальной, гак и с прикладной точки зрения. При интенсивных воздействиях газовая среда может менять спои свойства, например стать активной, усиливающей средой. В ней могут появляться новые компоненты, возникать метастабнльные состояния, идти химические и релаксационные процессы. Киношка газовых сред служит фундаментальной основой для разработки химических, газодинамических и электроразрядных лазеров различных типов. Она находит применение при решении многих других прикладных задач, например при проектировании и анализе безопасности промышленных установок, связанных с горением и другими химическими реакциями, при разработке систем очистки газовых и водных сред.

Цель работы. Разработка комплексного подхода к исследованию кинетики газовых сред, включающего теоретические модели, экспериментальные исследования, 'жспресс-диагностику. Всестороннее изучение на этой основе кинетических процессов при газодинамическом и химическом способах создания неравновесности. Создание тем самым возможностей для эффективной разработки лазерных установок и оптимизации их рабочих характеристик.

Научная новизна. Создано новое научное направление -комплексный подход к исследованию кинетики процессов в молекулярных газах, позволяющее проводить изучение неравновесных сред, содержащих колебательно и электронно возбужденные частицы. На основе теоретических и экспериментальных исследовании разрабатывались различные кинетические модели этих сред и находились квазистапнонарные функции распределения заселенностей по колебательным уровням и электронным термам. Это позволило проводить поиск и исследования новых активных сред, определять их перспективность и энергетические характеристики. В рамках этого направления для эффективной экспресс-диагностики разработан и

многократно применялся метод многочастотного лазерного зондирования.

На основе комплексного подхода проведены всесторонние исследования колебательной кинетики в активных средах ИгО, СОг, СО, разработаны и созданы экспериментальные установки.

Для ЫгО-ГДЛ были впервые получены оптимальные условия для генерации, предложен ряд рабочих смесей, показана определяющая роль нерезонансного обмена в заселении верхнего лазерного уровня.

Для СОг-ГДЛ экспериментально исследованы и созданы кинетические модели для различных газодинамических режимов охлаждения, изучены различные рабочие смеси, в том числе химически реагирующие (N20 - СО). Впервые получена генерация и исследован СО2-ГДЛ (18,4 мкм) на продуктах сгорания топлив.

Для СО-ГДЛ показана перспективность сочетания химических и газодинамических способов создания неравновесности. Разработана детальная кинетическая модель.

Впервые предложен и реализован перестраиваемый СО2-СО лазер с генерацией в диапазоне 4,9 - 18,4 мкм.

На основе комплексного подхода проведено систематическое исследование электронной кинетики молекул. Предложена теоретическая модель атомно-молекулярной кинетики и систематизированы данные по электронно-неадиабатическим процессам.

Предложена кинетическая модель кислородно-йодного лазера, разработаны и созданы экспериментальные установки, проведена их оптимизация.

Исследованы скорости реакций в кислородно-йодной среде и систематизированы методы получения синглетного кислорода. Разработаны генераторы синглетного кислорода на основе твердых перекисьсодержащих соединений.

Практическая значимость. Разработаны кинетические модели, созданы экспериментальные установки и проведена их оптимизация для ряда типов и модификаций лазеров на колебательных переходах молекул N20, СОг и СО с химической и газодинамической накачкой. Разработаны кинетические модели активных сред на электронных переходах, в том числе для

кислородно-йодного лазера, проведена оптимизация экспериментальных установок. Разработаны и систематизированы методы получения синглетного кислорода. Показана возможность его использования для очистки питьевых и сточных вод. Основываясь на результатах исследований, были созданы многоцелевые квазнимпульсные установки, которые позволяли моделировать режимы работы натурных установок в широком диапазоне параметров.

Достоверность результант диссертации определяется комплексным подходом, включающим тройной контроль -теорию, эксперимент и диагностику, а также следует из сопоставления с известными результатами других авторов, использованием разработанных кинетических моделей и результатов исследований при создании натурных установок.

На защиту выносятся научные предложения, сформулированные в виде выводов по работе в разделе "Заключение".

Апробация работы. По материалам диссертации

опубликовано 67 работ, результаты докладывались па 25 Всесоюзных, Всероссийских и Международоых конференциях и семинарах [1 - 67].

Личный вклад автора. В большинстве работ автором сформулирована постановка задачи, в части работ им внесен вклад в постановку научных исследований. Теоретические и экспериментальные исследования проводились либо им самим, либо при его участии и научном руководстве.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации 339 страниц, из них 234 страницы текста и 111 рисунков на 87 страницах. Библиография включает 206 наименований.

Содержание работы. В первой главе рассмотрены основы комплексного подхода к анализу кинетики молекулярных газов. В начале главы дан краткий обзорный анализ развитая кинетических исследований. Отмечается формирование двух самостоятельных направлений: разработка кинетической теории и моделирование конкретных систем, имеющих в значительной степени прикладной характер. В

этом случае , в силу многофакторности задачи, многообразия каналов релаксации, приближенного знания многих элементарных процессов, теоретические модели неизбежно требуют корректировки. Для разработки и создания конкретных систем и установок необходим комплексный подход, объединяющий теоретические модели, экспериментальные исследования и экспресс-диагностику.

Кратко рассмотрены основные принципы разработки кинетических моделей. Они включают в себя три основных аспекта: получение сведений об элементарных актах в данной среде и их вероятностях; разработку кинетики процессов, исходя из данных об элементарных актах; нахождение связи характеристик среды с параметрами внешних воздействий. Приведены функции распределения заселенностей и известные базовые модели колебательной кинетики на примере молекулярных сред, содержащих СОг и СО. В той или иной мере они могут быть использованы при моделировании конкретных систем.

В экспериментальных установках существенную роль играют газодинамические процессы. Рассмотрена методика расчета газодинамических параметров, кинетика неравновесных процессов в химически реагирующих газовых потоках, их влияние на заселенности различных термов. Приведено описание экспериментальных установок. Характерной их особенностью является возможность наряду с сжиганием топлив ( или другими способами получения нагретого газа ) возбуждать газы сильноточным электрическим разрядом. В последнем случае для заданного состава газа теория может давать предсказания с высокой степенью точности. То есть имелась прямая возможность сопоставления теории и эксперимента, разделения факторов, связанных с кинетикой и газодинамикой.

Важнейшей составной частью комплексного подхода является диагностика. Проведенные исследования показали необходимость создания эффективной методики измерений кинетических параметров в газовых потоках. В диссертации предложен метод обработки результатов измерений показателей усиления (поглощения) при лазерном многочастотном зондировании газовых сред. Метод оказался достаточно

эффективным ятя получения колебательных заселснностей Nn и i a зовой ieMiiepai\pu Т и п|)пменеп для обработки жсперпмешальных измерений показаюля \ сидения и средах, еодер ¡ iüi'.nx чо k'k\ :ы СО и С'0\ — - - ----

Такая oópaóoiKa, но с\ш, являет! решением oópanioii задачи, i. е. вычисления Nn и Т по набору измеренных показа le.ieii усиления ( not лощения ) u„,,KU1. Эт ¡адача весьма чувспнпельна к точности измерения апГ1Кп1 и уже ошибка в 10" о в определении пока saieia можеч приводим, к недоеловерным рез\дыа1нм. В такой сизлации неоохо^итмо проводит» либо сверх i очное измерение, либо статистическую обработку большого количества и (меренных ипГ"4" и находить решение меч одами. пеполыхемымп при решении некорректных задач, с обязательной оценкой ошибки вычисляемых параметров.

Для обработки результатов измерений был использован метод наименьших квадратов, согласно которому, в качестве приближенной оценки величин колебательных паселснпостсй Nn и температуры Т берется такой их набор, который обеспечивает минимум cwimi.i квадратов отклонений

R( N ,'Г) = I[(xn,(T) - иП1"-"]: ] де iXni,KM • )Ксиерименгал]>но шмерениые значения, ап, (Г) определяются макроскопическими газовыми параметрами и молекулярными копе i ан i ами исследуемой компонешы ia¡a. Ра ipaóoiанный расчетный алгоритм позволяем не io.ti.ko полхчап, значения Nn и Г, но п проводин, опепкх тчносчп полученных резулыаюв. Так, для среды злектрора фядпо! о СО-лазера, при зондировании примерно на 8 - 10 линиях, с точностью определения показа имя хенлення - 5%, можно ожидать определения Т с точное 1ЫО не х>же 20%.

Метод многочастотного зондирования применен дчя обработки жсперпмешальных измерении показателя усиления га юразрядных, i азодпнампчеекпх и химических лазеров. Ра ¡paóoiain.i конкрешые рекомендации, включающие требования к зондпрхющпм системам и необходимой точности измерения для днапюешкп равновесных и неравновесных i а ювых сред.

В главах 2-4 рассматривается применение комплексам о подхода к колебательной кинетике сред, содержащих молекулы

N1:0, СО;, СО. Вторая глава посвящена средам, содержащим N20. Молекута N1:0 привлекла к себе внимание еще в шестидесятые 1 оды I! силу аналогии систем!,I колебательных уровнен с молекулой СО:, а имевшиеся данные носили фрагментарным характер. Нами было пре.чпрппято комплексное исследование активных сред, содержащих ЫЮ, построены кинетические модели, проведена большая серия экспериментов, проанализированы различные рабочие смеси и их возможности, определены оптимальные характеристики активных сред.

Построенные кинетические модели учитывают специфические особенности эгон молекулы. Полученные релаксационные уравнения числено решались совместно с уравнениями газодинамики. Большое внимание при этом уделялось вопросам выбора вероятностен релаксационных процессов. Были найдены решения для различных начальных температур, давлений и химических составов смесей, ширины щели и параметров сопла. Вычислены изменения колебательной инверсии, показателя усиления, колебательной и газовой температур вдоль оси истечения. Как качественный результат модели можно отмстить установление эффекта неравновесного колебательного обмена молекулы N20 с молекулой N2, приводящего к значительной населенности верхнего лазерного уровня. Поэтому величина максимальной инверсии достигается при значительно меньших температурах, чем в ГДЛ па СО:.

Было выполнено детальное экспериментальное исследование Ы:0-ГДЛ. Анализ инверсной заселенности проводился методом усиления слабого сигнала с помощью установки, представляющей собой ГДЛ, осуществленный на базе ударной трубы. Нагрев смеси проводился отраженной ударной волной. Истечение происходило через щель шириной 11=0,08 см с углом раскрытия 120°. Для зондирования сверхзвуковых потоков был создан п использован маломощный перестраиваемый И:0-газоразрядный лазер. Получен спектр его генерации, оптимизирован состав смеси, изучена зависимость мощности от тока разряда. Для Ы:0-ГДЛ исследована зависимость показателя усиления от сост ава смеси, температуры, давления, скорости прокачки.

Впервые получено усиление па смесях N:0-N; и ЫзО-Не и показано, чт ЬЬО-ГДЛ можхч '>i|>(|)ckihbho рабокиь при низких температурах. On шмальиым сооiношением компоненiов д. 1я смеси N:0-N; являемся 1:4. Для смеси N;0-N;-He (1:2:7) значение ноказа1елн усиления доспнаеч высокой! ¡качения а~ 1 м Рс!>лы;ны жеперпмешальпых исследовании оказались в качсс 1 цепком, а в ряде случаев. п в колпчесiвеппом coi.iacnn с расче1 ом.

С м cci. NjO - N: H;0 была впервые îeopei кчеекк и экспериментально исследована как рабочее вещей во лш ГДЛ. Как показали pe3v.Mi.ia it.i анализа, здесь имеется существенное отличие от СО;-ГДЛ, 1де добавление 1-3"и па|)он по;цл существенно влияло на работу лазера. Окаишось, что небольшие примеси воды в рабочей смеси N:0-N; мало влияют па работу Ы:0-ГДЛ (рис. I). В широкой области температур (1 100-1700К) и давлений (20-60 атм.) пока затоль усиления меняется слабо и составляет величину порядка 0,5 м1. Величина инверсии в ЫзО-ГДЛ AN » 10 16 см ', несколько больше, чем в СО:-ГДЛ, достигается при значительно более низкой земперапре Т= 1200К, нчда как для СО: оптимум па ходи 1 ся п])п Г~25()0 К. 'Эю (¡ажио для практики, гак как оппгчальпме 1емисра'1\ры для ГДЛ на N:0 лежат в облаем и, хорошо освоенной современной технологией. Кроме toi о, понижение'Г kosbo.hu, по-видимому, увеличить КПД ГДЛ на N:0 по сравнению с ГДЛ на ("О:.

й-jjiejliejijлаве проводи 1ся исследование кинетики сред, содержащих молекулы СОз .Этому кр))> вопросов посвящен большой объем литературы, многочисленные теоретические и экспернмеи!алькые нсследовання. Особенноеп, тюк главы состойi в том, что в иен рассматривание» перснекшвные направления, связанные с поиском оптимальных рабочих режимов ГДЛ па существующих и вновь разрабатываемых топливах. Это - среды, содержащие, наряду с молекулами СО: и N2, примеси га.'югеноводородов, СО, Н:, И:0, О:, NO, химически peainpyionine смеси.

Рабочие смеси в ГДЛ, содержащие примеси la.ioieno-водородов НС1, DC1, HF, DF, имеют ряд особенностей. Во-

первых, химические реакции образования галогеноводородов происходи с большой скоростью и большим энерговыделением. Во-вторых, благодаря тому, что молекулы галогеноводородов -.чнпольные, собственная их колебательная релаксация происходит быстро. В третьих, молекулы галогеноводородов оказывают большое влияние на скорость релаксации как верхнего, так и нижнего лазерного уровня молекулы СО:. В четвертых, наличие иерезонансно!о обмена может увеличить накачку на верхний лазерный уровень СО:.

Была построена кинетическая модель колебательной релаксации для смеси С0:-Ы: НХ-Н:0; проведен детальный апа.шгз имеющихся экспериментальных данных, что позволило сделать обоснованный выбор вероятностен процессов. Решение релаксационных уравнении проводилось совместно с уравнениями газодинамики, описывающими адиабатическое расширение при истечении через сопло. Начальные условия предполагали полное термодинамическое равновесие в критическом сеченпн сопла. Вычислялись зависимости полной инверсии и показателя усиления от температуры, давления и состава смесей. Параметры ГДЛ на галогеноводородсодержащнх смесях сравнивались с аналогичными параметрами хорошо изученного ГДЛ на смеси СО:- М:-Н:0. Было показано, что инверсия на бинарных смесях СО2-НХ ( X - атом галогена ) выше, чем на смеси СО2-Н2О и достигается при значительном содержании НХ. Добавка N2 к бинарным смесям значительно увеличивает инверсию. Добавление

г алогеноводородов к смеси СО2- Ы: в определенных количествах оказывается не менее эффективным, чем введение оптимаш.ных добавок паров воды. При этом существенно, что в отличие от смесей с Н:0 величины инверсии и показателя усиления некритичны к процентному содержанию галогеноводородов, которое может меняться в широких пределах (10-30° о).

Экспериментальные исследования СО:-ГДЛ проводились методом многочастотного зондирования и определялись распределения газовой температуры Т, населенностей N , , N и колебательных температур Тз, Т:, Т1 вдоль оси сопла. Согласие расчета с экспериментом позволяет давать надежные рекомендации.

Перспективным способом повышения эффективности в ГДЛ является использование неравновесных химических реакций при дожигании окислителем проектов сгорании, в результате которых значительная доля энергии идет'в колебательные степени свобода. Особенность протекания ряда экзотермических реакций состоит в том, что их скорость возрастает с увеличением колебательного возбуждения исходных продуктов, т.е. определяется колебательной температурой. К числу таких реакций можно отнести систему N?0.

Изучалось протекание реакции

N2O + СО СО/ + N2' + 87 ккалУмоль в проточных системах. В горячий поток СО в сечении сопла, близком к критическому, вдувался N2O. При этом важно было выбрать форму сопла и место вдува так, чтобы химическая реакция прошла, а колебательная неравновесность сохранялась. Была построена кинетическая модель, включающая совместное рассмотрение химических, релаксационных и газодинамических процессов. Рассчитывалось изменение состава, колебательных температур и показателя усиления по длине сопла (смешение предполагалось мгновенным).

В газодинамической установке, в которой проводились эксперименты, были использованы различные профили сопел. Применялись также различные исходные смеси с добавками водорода и вода, а также гелия. Вдув N2O осуществляли через ряд отверстий в стенке сопла. Было проведено измерение интенсивности излучения газового потока в области ). - 10,6 мкм.

В экспериментах со вдувом закиси азота до критического сечения сопла коэффициент усиления для водородосодержащей смеси достигал -0,3 м1, а для смеси, содержащей гелий, ~1 м-'. Последний результат получен для условий, когда температура основного потока не превышала 1900 К, а давление ~ 15 атм. При этом, отношение расхода вдуваемого газа к расходу основного потока составило 11 0 о. Эксперимент п теоретическая модель находятся в согласии. Они показали существование химической накачки верхнего лазерного уровня СОз в реакции N2O + СО и перспективность ее использования в проточных

системах. Выбор оптимальной формы сопла, состава основного потока, температуры и давления, места и количества вдуваемого N20 позволит существенно увеличить запас колебательной энергии в критическом сечении сопла и достигнуть показателя усиления", значительно превышающего существующее его значение " без химической накачки.

При низких газовых температурах при отсутствии компонент ( Н2О, Нг, НС1, Не ) способствующих быстрой УТ-релаксации, существенную роль начинает играть нерезонансный УУ'- обмен между уровнями, в результате чего в деформационной и симметрической модах молекулы СОг устанавливается квазистационарное распределение, аналогичное распределению Тринора для одномодового ангармонического осциллятора. Указанные неравновесные условия реализуются, в частности, при истечении смеси СОг - Аг в соплах с большой степенью расширения ( Аг, не влияя на УТ - релаксацию, позволяет охладить газ до низких температур ). Построена кинетическая модель СОг- ГДЛ, описывающая активную среду с образованием инверсной заселенности на переходах между деформационной и симметрической модами: 0420 -> 0330 (17.2 мкм ), 0420 11'0 (19,7 мкм ), ОЗ'О 1000 (18,37 мкм ), ОЗ'О -> 0220 (16,74 мкм ). Впервые проведено систематическое экспериментальное изучение и оптимизация ГДЛ на 18,4 мкм, работающего на продуктах сгорания топлив. Получены его основные характеристики.

В четвертой главе проводится исследование кинетики колебательных процессов в лазерах на СО. Особенностью активных сред, содержащих молекулы СО, является формирование функции распределения типа плато по колебательным уровнял!, при котором реализуется частичная инверсия заселенностей для целого ряда колебательно вращательных переходов п -> п-1 (п=2 -И6) с X - 4,9 -г 6,2 мкм. Построена кинетическая модель СО-ГДЛ. При этом использована система уравнений баланса заселенностей колебательных уровней СО и N2 совместно с уравнениями газодинамики в квазиодномерном приближении. Основными процессами, определяющими колебательную кинетику в смесях СО - ( N2 ) - Аг, являются процессы УУ- и УУ'- обмена, УТ- релаксации СО и N2, а также радиационного распада верхних

уровней молекулы СО. На основе модели дана оценка максимального количества энергии, которое может быть выведено из газового потока в виде излучения, а также рассчитаны показатели Усиления ( поглощения ) для совокупности колебательно-вращательных переходов. Результаты расчет СО-ГДЛ подтверждены экспериментальными измерениями показателя усиления на о1ранпченном числе линий зондирования и

исследованиями методом генерации.

Значительный интерес, с точки зрения расширения возможностей СО-ГДЛ, представляют химически активные среда. В работе рассмотрена реализация химико-газодинамического лазера на химически активной смеси, содержащей СЗ:. Анализируется следующая схема лазера. Вдоль основного сопла Лаваля движется частично диссоциированный кислород в смеси с Не, причем начальные ( в критическом сечении ) температура То, давление ро и состав О2 : О : Не полагаются известными. На некотором расстоянии от критического сечения сопла Хвпр в диссоциированный кислород подмешивается частично диссоциированный СБз. Считается, что перемешивание пропс.ходот мгновенно. Состав впрыскиваемой смеси задается, температура ее равна температуре основного потока, а плотность подмешиваемой смеси составляет десятую часть плотности потока О: - О - Не в данном сечении сопла. Расчет, в основе которого лежит совместное рассмотрение уравнений химической кинетики (учитывается девять компонент: О2, СБг, СБ, БО, ОБС, СО, О, Не, Б) с релаксационными и газодинамическими уравнениями для расширяющегося через сопло газа, показал, что газодинамическое охлаждение реагирующей смеси позволяет получать значительные инверсии населенностей ДИп.п-! и 10'4 см 3 и показатели усиления ап,п-1 «10м-1. Были также найдены зависимости плотности компонент смеси и температуры Т от ширины критического сечения сопла, расстояния от точки впрыскивания, ог начального давления, от содержания в смеси О и СБ. Особо следует отметить осуществленную впервые экспериментальную реализацию перестраиваемого СО-СО:-ГДЛ, работающего в диапазонах 4,9 - 18,4 мкм.

В главах 5 - 7 рассматриваются проблемы электронной кинетики. Пятая глава посвящена анализу электронной кинетики

при значительных энерговкладах. Это кинетика сред, содержащих возбужденные атомы и молекулы и учитывающая взаимодействие возбужденных частиц. Для атомно-молекулярных сред оказалось возможным, несмотря на всю сложность кинетической картины, выделить быстрые доминирующие процессы и приближенно строить квазистацнонарные распределения заселенностей, что позволяет найти способы для своего рода управления заселением метастабильных состояний. Рассмотрение проводилось на примере азотной плазмы. Показана определенная аналогия атомно-молекулярной кинетики с колебательной. ЕЕ-процессы электронног о обмена соответствуют УУ-процессам колебательного и формируют квазистационарное распределение по электронным состояниям. ЕТ-процессы электронного тушения и ЕУ-процессы перехода электронной энергии на колебательные степени свободы соответствуют УТ-процессам колебательно-поступательной релаксации. На основе решения системы уравнений для заселенностей электронных термов атомов и молекул было получено квазистационарное распределение заселенностей, формируемое ЕЕ-процессами. Его вид аналогичен квазистационарному распределению колебательных уровней. Более медленные ЕУ- и ЕТ-процессы приводят к диссипации из резервуара запасенной энергии. Большое внимание в работе уделено неадиабатическим процессам. При анализе вращательной и колебательной кинетики хорошо выполняется адиабатическое приближение, согласно которому в силу различия характерных времен можно разделить электронное и ядерное движения что, в свою очередь, позволяет выделить поступательные, вращательные, колебательные и электронные степени свободы. Но адиабатическое приближение заведомо нарушается в процессах, происходящих с изменением электронного состояния реагентов. В электронно-неадиабатических процессах (ЭНП) происходит перемешивание электронных и ядерных степеней свободы, поэтому для них характерно наличие многих каналов и сложное распределение продуктов реакции. При этом последовательное теоретическое описание ЭНП затруднено и в принципе необходимо привлечение экспериментальной информации.

В работе сформулированы основные принципы классификации и анализа ЭНП в атомно-молекулярных системах. Конкретно - рассмотрены ЭНП тушения и передачи" энергии электронного возбуждения в газовых средах, содержащих атомы и .чвухатомпые молекуты. В предложенной классификации в качестве основного признака используется ДЕс - полное изменение суммарной внутренней энергии (элсктронно-колебательно-вращательной) сталкивающихся частиц. Дальнейшая классификация проводится в соответствии с изменением внутренней энергии электронно-возбужденных частиц, типом взаимодействия, вызывающего ЭНП, и другими признаками. Рассмотрены конкретные механизмы ЭНП. На этой основе проведен анализ и систематизация данных по константам скоростей ЭНП, в частности для процесса тушения синглетного кислорода 02(а'А^и . Трудности здесь состоят в том, что

состояния образовавшихся продуктов часто не отождествляются, неизвестны каналы процессов и зависимости их сечений от параметров, определяющих смешение электронных состояний и взаимодействие с партнером по столкновению. Проведенный анализ послужил основанием для рекомендации полученных данных по константам скоростей тушения с целью использования их в кинетических расчетах.

Шестая глава посвящена анализу кинетики активной среды кислородно-йодного лазера (КИЛ). Основными достоинствами КИЛ являются высокий удельный энергосьем ~ 150 Дж/кг, высокая однородность активной среда в резонаторе, малая длина волны излучения "к - 1,315 мкм, находящаяся в окне прозрачности атмосферы, относительная простота конструкции, доступность, дешевизна, меньшая, по сравнению с лазером на НЕ, токсичность рабочих реагентов. Основные процессы ЕЕ- и ЕУ-обмена, ЕТ-тушения, происходящие в кнслоро;цю-йодной среде, представлены на рис.2. Главным звеном КИЛ является газогенератор синглетного кислорода, в котором обычно используется реакция взаимодействия хлора с щелочными растворами перекиси водорода.

В работе была построена кинетическая модель, включающая процессы, отмеченные на рис.2. Предполагалось

мгновенное смешение молекулярного йода с потоком, содержащим ОДа'А^. Система уравнений баланса заселенностей электронных термов решалась совместно с уравнениями газодинамики в квазиодномерном приближении. Она вкшочала систему из 10 уравнений, описывающих более 40 реакций. Наряд)' с полной кинетической моделью была разработана упрощенная модель, которая позволяла проводить оценки характеристик КИЛ, используя лишь одну основную характеристику газогенератора синглетного кислорода - величину 2, задающую содержание 03(а'Д8) в газовом потоке. Проведение расчетов по полной кинетической модели показало, что упрощенная модель качественно правильно описывает процессы в КИЛ, исключая область химически реагирующей активной среды в зоне перемешивания. Проведенные расчеты показали, что если в дозвуковых КИЛ показатель усиления не превышает 0,1 м1, то в КИЛ со сверхзвуковой прокачкой смеси могут реализоваться высокие показатели усиления, превышающие 1 м*1 (рис.З.) Было показано, что для реализации сверхзвукового КИЛ необходимо иметь генератор синглетного кислорода, обеспечивающего поток кислорода с давлением р > 20 Тор и достаточно высоким г > 0,4, к которому в области критического сечения подмешивается молекулярный йод в смеси с инертным газом. Это дает возможность обеспечить энергосъем более 250 Дж/г.

Для анализа смешения в реальных КИЛ проводилось исследование процессов при двухмерном перемешивании возбужденного кислорода и йода в плоском сопле (боковой и спутный вдув). Показано, что при вдуве йода его диссоциация происходит очень быстро и его энергетические характеристики определяются, в основном, скоростью перемешивания. Сравнение полученных результатов с одномерными расчетами показывает, что одномерная модель качественно правильно описывает усредненные по сечению характеристики КИЛ, однако, она не учитывает неоднородности потока и дает завышенные в 2-3 раза значения показателя усиления. Рекомендован вдув через отверстия, расположенные в боковых стенках сопла.

Разработанные математические модели и программное обеспечение позволили провести оценку рабочих параметров

установки "Сигма" с учетом конкретного механизма процессов, протекающих в активной среде. Экспериментальная установка "Сигма" была изготовлена дая отработки методов диагностики газовых потоков и исследования процессов транспортировки и смешения при низких давлениях. Газовый тракт установки образован генератором синптетного кислорода, криогенной ловушкой, форкамерой, лазерным блоком и ресивером. Скорость прокачки в рабочем режиме составляет 15 м/с при расходе хлора до 0,1 г/с и давлении до 4 Тор. Сечение тракта в зоне резонатора 4 х 500 мм. Численное моделирование кинетических процессов в кислород-йодной смеси позволило определить следующую область оптимальных условий для проведения экспериментов на установке "Сигма": рабочее давление газовой смеси Робщ = 1-ьЗ Тор, Р,2/Р02 = 0,15 ^ 0,3% , РН;0/Р0г <10%.

Результаты численного моделирования и кинетических исследований явились также основой для разработки, проектирования и изготовления генератора и газового тракта полунатурной установки, рассчитанной на мощность до 1 кВт.

В седьмой главе рассмотрены методы получения и количественной регистрации еннглетного кислорода, а также его экологические применения. В начале главы дана краткая характеристика используемых генераторов еннглетного кислорода, методов регистрации электронно-возбужденных частиц, мсто;тк измерения скоростей реакций. Проведена систематизация и анализ имеющихся экспериментальных данных по измерению скоростей процессов и дана сводка рекомендуемых значений констант для основных процессов в кислородно-йодной среде: реакций ЕЕ-обмена, реакций тушения электронно-возбужденных частиц, реакций диссоциации и рекомбинации йода, гетерогенной релаксации на различных материалах.

Для того, чтобы количественно измерить концентрацию еннглетного кислорода в газовом по I оке, была разработана универсальная схема измерения, позволяющая определять содержание еннглетного кислорода комбинированным оптическим и калориметрическим методами. Суть метода состоит в одновременном измерении количества тепла, выделяемого при тушении О^а'Д^) на платиновой проволоке, помещенной в

газовый поток, и интенсивности свечения этого потока. Исследования проводились на вакуумном стенде, оборудованном модельным газогенератором, блоком изотермического калориметра и системой оптической регистрации. Детальная отработка методики на традиционном барботажном генераторе позволила надежно сравнивать эффективность получения О Да 1Д ^ различными способами.

Основным недостатком традиционных жидкостных генераторов, использующих водные растворы перекиси водорода и щелочи, является высокое содержание паров воды в газовом потоке, что оказывает отрицательное влияние на характеристики КИЛ. В работе проведено исследование возможностей использования в генераторе синглетного кислорода твердых рабочих веществ. Был синтезирован ряд твердых соединений -пероксигндратов неорганических солей, реагирующих с хлорсодержащими соединениями с образованием 02(а'Д^. Это твердые порошкообразные вещества, которые являются продуктами молекулярного присоединения перекиси водорода к солям неорганических кислот. В отличие от щелочного раствора перекиси водорода пероксигидраты неорганических солей могут храниться в готовом виде.

Экспериментальное исследование процесса получения 02(а'Дв) при взаимодействии хлора с различными порошкообразными пероксигидратами показало, что наиболее эффективны ортофосфат натрия КазР04 -5 Н2О2 и ортофосфат калия К3РО4 • 4Н2О2. Высокий выход синглетного кислорода наблюдался в начальный период взаимодействия хлора с порошком пероксигидрата в кипящем слое, затем частицы намокали, слипались и скорость наработки 02(а'Д8) уменьшалась. В целом, полученные результаты показали высокую эффективность использования пероксигндратов в генераторе синглетного кислорода.

В работе подробно анализируется фотолизный генератор синглетного кислорода. Исследована кинетика образования 02(а'Д8) при облучении озона ультрафиолетовым излучением. Были выделены основные каналы фотодиссоциации Оз и проведены расчеты изменения концентраций частиц при

импульсном фотолизе смеси, содержащей Оз-Оз-Аг. Показано, что благодаря реализации цепного механизма днссоцнации-рекомбинацни Оз можно нарабатывать 0,(а'Д^ в количествах, многократно превышающих начальную концентрацию Оз. Оптимальным является вариант генератора, в. котором тазовая смесь 0з-0:-Аг течет по сопловому блоку, облучаемому с ;шух сторон мощным ультрафиолетовым ¡¡¡лучением, в области крнгпческото сечения которого вду вается йод. Резулыапл расчета показывают на возможность получения показателя усиления а -1,0 м 1 и энергосьема к -50 Дж/г. Однако жесткие требования к мощности источника ~ 1 кВт/см2 делают такой КИЛ трудно реализуемым.

В заключительной части главы кратко обсуждаются возможности очистки питьевой и сточных вод с помощью синглетного кислорода. Проведенные экспериментальные исследования показали, что синглетный кислород окисляет большинство органических веществ, присутствующих в современных природных и сточных водах, а по эффективности окислительного воздействия значительно превосходит хлор, перекись водорода и озон.

Заключение

В работе получены следутощие основные результаты.

1. Развит комплексный подход в области кинетики молекулярных газов, включающий построение кинетических моделей, разработку экспериментальных установок и проведение экспериментов, диагностику газовых сред. Отработан метод многочастотного лазерного зондирования, позволяющий выполнять экспресс-анализ и получать данные по заселенностям колебательных уровней и температуре рабочей среды. Созданы экспериментальные многоцелевые установки, работающие в широком диапазоне условий.

2. Впервые проведено систематическое комплексное исследование активных сред лазеров на колебательно-вращательных переходах молекулы Ы;0. Подобраны эффективные рабочие смеси. Определены оптимальные условия для генерации.

3. Детально исследованы свойства и проведена

оптимизация COz - ГДЛ. Впервые проведено систематическое исследование ГДЛ, работающего на спаренных модах молекулы СОг. Получены его основные характеристики. Показано наличие дополнительной неравновесности колебательных уровней, возникающей при дожигании продуктов сгорания топлив закисыо азота.

4. Проведено изучение СО -ГДЛ, работающего при сгорании топлив. Определены оптимальные режимы его работы и показаны пути повышения выходных характеристик. Впервые экспериментально реализован перестраиваемый СО - СОг - ГДЛ, работающий в диапазоне 4.9 -18.4 мкм.

5. Дан анализ особенностей электронной кинетики. Построены кинетические модели для системы атом - двухатомная молекула. Сформулированы основные принципы классификации и анализа элекзронно-неадиабатическнх процессов.

6. Впервые развита последовательная кинетическая модель для активной среды кислородно-йодного лазера. Проведены расчеты и оптимизация параметров экспериментальных установок. Результаты численного моделирования и кинетических исследований явились основой для разработки, проектирования и изготовления полунатурной установки, рассчитанной на мощность до 1 кВт.

7. Проведено исследование кинетики сред, содержащих синглетный кислород. Разработаны методы получения и количественной регистрации синглетного кислорода. Получены и систематизированы данные по скоростям реакций в кислородно-йодной среде. Реализован на практике новый способ получения синглетного кислорода при взаимодействии хлора с твердыми перекисьсодержащими соединениями. Построена кинетическая модель фотолизного генератора синглетного кислорода.

Основные результаты работы опубликованы в следующих работах:

1. Демин А.И., Кудрявцев Е.М., Кулагин Ю.А., Соболев H.H. Инверсия населенности в закиси азота // Письма в ЖТФ. 1973. Т. 18. №4. С. 249-253.

2. Dentin A.I., Kudravtsev Е.М., Kulagin Yu.A., Sobolev N.N. Inversion

of Vibrational Levels in Nitrous // VLLJ Quantum Electronics International Conference: Digest of Technical Papers. USA, San Francisco, June 10- 13, 1974. P.72. ______ ______________

3. Демин All., Кудрявцев EM, Кулагин Ю.Л., Соболев 11.11. Исследования газоразрядного N2O лазера // IV Всесоюзная научно-техническая конференция по газовым лазерам и газоразрядным приборам: Тезисы докладов. Рязянь. 1974. С. 16.

4. Бирюков АС., Волков А 10, Демин А П., Кулагин ¡O.A. и др. Экспериментальные и теоретические исследования газодинамического N2O лазера // Препринт ФИАН №140. М.:ФИАН. 1974.47 с.

5. Demin АЛ., Kudrartsev Е.М., Kulagin Yu Л , Sobolev N.N Inversion of Nitrous Vibrational Levels through Chemical Pumping // IEEE J.Quant.Elect QE-10. 1974. № 9. P. 702-703,

6. Демин A.PL, Кудрявцев E.M., Кулагин Ю.А., Соболев H.H. Исследования электроразрядного N2O лазера II Квантовая электроника. 1974. Т. 1. № 11. С. 249-253.

7. Бирюков A.C., Волков А.Ю., Демин А.И., Кулагин Ю.А. и др. Исследования газодинамического N2O лазера // ЖЭТФ. 1975. Т.68. №5. С. 1664-1678.

8. Бирюков A.C., Волков А 10., Демин All., Кулагин 10 А и др. Влияние паров воды на работу газо;цшамического N;0 лазера // Препринт ФИАН №81. М.: ФИАН. 1975.21 с.

9. Бирюков A.C., Волков А.Ю., Демин A ll, Кулагин Ю.А и др. Влияние паров вода на показатель усиления в газодинамическом N2O лазере // Квантовая электроника. 1975. Т.2. № 12. С. 2586-2593.

10. Бирюков A.C., Кулагин Ю.А., Шелепин JI.A. О влиянии галоген-водородов на работу газодинамического СО:-лазера // Препринт ФИАН №105. М.: ФИАН. 1975.51 с.

11. Бирюков A.C., Волков А.Ю., Демин А.И., Кулагин Ю.А. и др. Газодинамический N2O лазер // П Всесоюзный симпозиум по физике газовых лазеров: Сборник тезисов докладов. Новосибирск.

1975. С. 14.

12. Бирюков A.C., Кулагин 10.А., Шелепин JI. А. Кинетика физических процессов в газодинамических лазерах на N2O // ЖТФ.

1976. Т. 46. №2. С. 348-354.

13. Бирюков A.C., Кулагин Ю.А., Шелепин Л.А. Кинетика физических процессов в химическом СО лазере на смешении

потоков частично диссоциированных О2 и CS2 // Препринт ФИАН №40. М.: ФИАН.1977. 32 с.

14. Бирюков A.C., Кулагин 10. А., Шелепин Л. А. О влиянии галогено-водс/родов на кинетику процессов в газодинамическом СО2 лазере // ЖТФ. 1977. Т. 47. № 2. С.332-344.

15. Бирюков A.C., Марков М.Н., Кулагин Ю.А., Шелепин J1.A. Инверсная заселенность в верхней атмосфере при нестационарных воздействиях // КСФ. 1977. № 3. С. 31-36.

16. Бирюков A.C., Кулагин Ю.А., Шелепин JI.A. Кинетика физических процессов в химическом СО-лазере со сверхзвуковой прокачкой//Квантовая электроника. 1978. Т.5. №7. С. 1444-1455.

17. Кулагин Ю.А. Активные среды для газодинамических лазеров // Труды ФИАН М.:Наука. 1979. Т. 107. С.110-178.

18. Кулагин Ю.А., Шелепин JI.A. Газодинамические лазеры // Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука. 1980. С.389-415.

19. Белков П.В., Валъко В.В., Дьяков A.C., Кулагин Ю.А., Остроухое H.H. Возбуждение асимметричной моды СО2 в стационарной химической реакции между СО и N2O // ЖТФ. 1980. Т. 50. №11. С.2470-2477.

20. Didyukov A.I., Krasnoshekov Yu.L, Kulagin Yu.A. et all. Amplifying properties of oxygen-iodine medium at it's gasdynamic expansion// Eighth International Colloquim on gasdynamic of explosions and reactive systems. Minsk. 1980.P. 129-130.

21. Кулагин Ю.А. .Шелепин JI.A. Электронная релаксация в сильно неравновесной молекулярной плазме // Письма в ЖТФ. 1981. Т.7. № 17. С.1073-1077.

22. Дидюков А.И., Краснощекое Ю.И., Кулагин Ю.А. и др. Кинетика физических процессов в кислородно-йодной среде // Квантовая электроника. 1982. Т.9. № 4. С.645-655.

23. Дидюков А.И., Краснощекое Ю.И., Кулагин Ю.А. и др. Фотолизный генератор синглетного кислорода // Квантовая электроника. 1982. Т.9. №4. С.731- 738.

24. Дидюков А.И., Кулагин Ю.А., Решетняк С.А., Шелепин Л.А. Метастабильные электронные состояния и кинетика активных сред // Препринт ФИАН № 239. М.: ФИАН. 1982. 60 с.

25. Диошкок .( II. К\лагин Ю А . Гешепшик С'.I, Шелепин JA Мет аст абп.п.ныс электронные сосюянпя п кпнешка икишшл сред. "Генераторы возбужденною- кнс.чорода // Препринт-- -ФИЛИ М- 238. М.: ФИЛИ. 1 У К 2. 31 е.

26. Ки1а<Дн )'и A Active medium lor gasdxnamic lasers // J.So\.La.->ei Res. i 9X2. V.3. №1. P. I-72.

27. Диоюков A.H.. ФеОошов U.U., Кулагин ¡(J.А.. Шелепин J.A Химические и релаксационные процессы н но i оке рекомбпнпр\ Ю1ЦП.Ч a i омов // Письма в ЖТФ. 1983. Т.9. № 1К. С.1096-1094.

28. Кутгин ¡OA. Шаепин JA Кпнешка шселепия метастабнльных злектроиных состоянии // ЖПС. 1983. Т.39. №5. С.827-831.

29. Диоюков АН. Кулагин К).А., Решетник CA, Шелепин JA Метастабп.тьныс электронные состояния и кинетика активных сред //Труды ФИАН. М.:Наука. 1984. Т.144. С.67-106.

30. Дидюков AIL, Кчрко BIO, Кулагин 10.А . Шелепин Л.А. Верояиюсш релаксационных процессов и особенности колебаie.Ti.Hoii кннешкн в смесях, содержащих СО // Тр\дм ФИАН. М.:На\ка. Т. 144. 1984. C.HF-I23.

31. Дворяикин АН. Кулагин К) А. Шелепин JA 'Элемронная кпнешка прослых а томно-молекхлярпых спелем // Кинешческпе и газодинамические процессы в неравновесных средах. Co.ciaien под ред. Прохорова.М.:МГУ. 1984. С.164-165.

32. Диоюкок АЛ. К):шгш! К) А , llle wiiim JA. Ярыгина HI1 Об юр скоростей реакции и кинетика процессов в кислородно-йодных 1 атовых смесях // Препршп ФИАН № 9. М.: ФИАН. 1986 55 с.

33. Де.ирянкин All, Кулагин ¡OA. ¡¡¡eieiiun JA Механизмы электронной релаксации в атомно-молекулярных смесях // Препринт ФИАН № 107. М.: ФИАН.1986. 50 с.

34. Дидюков АН, К\'шгин ЮА. Шаепин JA. Ярыгина В11 Кпнешка процессов в кпслоро;шо-йодных татовых смесях // Кннсгичсские и газодинамические процессы в неравновесных средах. Сб.ciaieii под ред. Прохорова. М.: МГУ. 1986.С.33.

35. Дворянкии A.U., Ибрагимова Л П.. Кулагин ¡O.A.. Шелепин J.A. Резонансные и квазнрезонансные процессы ЕЕ обмена н

дезактивации электронно-возбужденных состояннП атомов п молекул в газовых средах // Кинетические п газодинамические процессы в неравновесных средах. Сб. статей под ред. Прохорова. М.: МГУ. 1986.С.35.

36. Бобровский В. В , Кулагин ЮЛ.. Лешешок II.С. Оптимизации параметров газодинамического кислоро,чпо-но;июго лазера // Изв. АН БССР. С ер.физ.мат.паук. 1987. №5. С.77-81.

37. Дворянки// А.П.. Ибрагимова Л.Н, Кулагин ¡(J.A., Шеленин J1.А. Механизмы электронной релаксации в атомно-молекулярных средах // Химия плазмы: Сб. статей под ред. Б.М.Смирнова. М.: Эпергоатомпздат. 1987. С. 102-127.

38. Дворяпкин А.И., Кулагин Ю.А., Шеленин Л.А. Кинетика релаксации электронно-возбужденных молекул азота в потоке газа И Всесоюзная игкола-семинар "Фундаментальные проблемы физики ударных волн". Тезисы докл. Т.1. ч.2. Азау 87.1987. С.296-297.

39. Вязовецкий II.М, Дидюков А.И, Кирко В.10., Кулагин 10.А., Шеленин Л.А. Многочастотное зондирование газовых сред, содержащих молекулы СО // Всесоюзная школа-семинар "Фундаментальные проблемы физики ударных волн". Тезисы докл. Т.1. ч.2. Азау 87.1987. С.325-327.

40. Бобровский ВВ. Дидюков А.П., Кулагин ¡O.A., Шеленин Л.А.. Ярыгина D.H. Скорости гомогенных и гетерогенных процессов с участием молекул синглетного кислорода // Препринт ФИ АН № 206. М.: ФИАН. 1988. 35 с.

41. Бобровский В В.. Дидюков А.II.. Кулагин ¡O.A., Шеленин Л.А., Ярыгина В.Н. Поиск оптимальных условий получения когерентного излучения на атомарном йоде II Кинетические и газодинамические процессы в неравновесных средах. Сб.статен под ред. Прохорова. М.:МГУ.1988. С.75-76.

42. Бобровский ВВ.. Кулагин 10.А.. Лешешок П.С.. Шевченко В.Р. Исследование условий получения и транспортировки Oj(aAg) для создания кислородно-йодных активных сред // Кинетические и газодинамические процессы в неравновесных средах. Сб.статей под ред. Прохорова.М.:МГУ. 1988. С.77-78.

43. Вязовецкий U.M. Дидюков A.II.. Кирко В.10., Кулагин 10.А.. Шеленин J1.A. Исследования неравновесных газовых сред методом многочастотного зондирования // Кинетические и газодннамичес-

кис процессы в неравновесных средах. Cóxiaicii под ред.

Прохорова. M : МГУ. 1988. С.164.

44. .[piuiuioi: K1I, Ii)ùko СМ, Кирко В Ii) . К\ niriiii К ) А и <)p Ana mi i очное i них харак lepnc i нк дпапюешкп кповыч сред ме ni дом м 11 о i очас i о ihoi о шпдпровання // Кпнсшческне н i а ¡одинамнческне процессы и перавповеспых средах. Co.ciaieii иод ред. Прохорова. М.:\1ГУ.1988 С.165.

45. Вязовецкш/ U.M., Дидюков A.II. Кирко BIO.. Кулагин 10.А . Шпешш .7 А Определение париморок i а юных сред по измеренному спектральному распределению показателен усиления П Препринт ФИАН № 221. М.: ФИЛИ. 1988. 48 с.

46. Дидюков AU. Кирко BIO. Кушгин Ю А . Ше.и-нин .7.1 Многочастотное лазерное зондирование // Препринт ФИАН №109. М.: ФИАН. 1989. 37 с.

47. Дидюков /{.II.. Кулагин Ю.А.. Шеленнн JI.A , Ярыгина В.II Анализ скоростей процессов с участием молекул еннглетного кислорода (об iop) // Квашовая ).тек i роника. 1989. Т. 16. Х»5. С.892-904.

48. Ди/Чокон All. К) шгин Ю А . líh'wmiH .7.1. Ярыгини H II Кинешка днссоцпанпп озона при световом об.тхчеппп // Всесоюзная школа семинар "Ла ¡еры и а1мос(|)сра". Тешсы докл

i .Обнинск. 8-1 2- февраля. 1 989.

49. Визовецкий И \1, Дидюкос АН. Кирко BIO, Кулагин Ю . I . Шелепин Л.А. Обработка измерении по зондированию i азовых сред методом решения обратной задачи // Всесоюзная школа семинар "Л;перы п a i мосфера". Тешсы докл. т.Обнинск 8-12-февраля. 1989.

50. Дворянкин АН. Войновский А С. Пткин АЛ. Кулагин IO. А , и др. Исследование релаксационных процессов при смешении епш лет но1 о кислорода и иода в плоском сопле. // Сб.Кинешка химических реакций. IX - Всесоюзная конференция по i оренпю и взрыву .Mepnoi оловка 1 989.

51. Дпорянкин .1 //, Войноткии АС. Пткин А .1. К\ шгин К) А , и др. Распределение коэффициента у силения в кислородно-йоднои среде при ¿двумерном смешении компонент. II Квантовая электроника. 1990. Т. 17. №7. С. 889-891.

52. Дворннкин All. Кулагин Ю.А. Инверсные характеристики кислородно-йо;щой среда в плоском канале с боковым вд\вом // КСФ. 1990. № 1. С.9-11.

53. Дворннкин А.П.. Макаров В.Н , Кулагин Ю.А , Щеглов НА. Возможность создания химических лазеров bikui.moi o диапазона на пламенах Н: - F - NF: // КСФ. 1990. № 1. С.3-5.

54. [Ьиовецкий И.М., Дидюков А.П., Кирко В.Ю., Кулагин Ю.А. Шеленин ДА. Определение параметров iазовых сред, содержащих молекулы СО, методом многочастотного зондирования // ЖПС.1990.Т.52. № 4. С. 659-665.

55. Didyukov A.I., Kirko {-'.Уч., Kulagin Уи..А., Shelepin LA Multifrequency laser probing // J.Sov. Laser Res. 1989. V.10. № 6. P.510-524.

56. Бытиева П.М.,Кулагин Ю.А., Продан E.A., Соппшкова В.А. и др. Количественная регистрация выхода сннглетного кислорода в химических реакциях с участием перекисьсодержащих соединений //Препринт ФИАН №176. М.: ФИАН. 1990.35 с.

57. ¡Бобровский В В., Бытиева П.М., Кулагин Ю.А., Продан Б.А. и др. Исследование процессов образования сннглетного кислорода в химических реакциях // Препринт ФИАН №18.М.:ФИАН.1991.35 с.

58. Кулагин 10.А., Шеленин Л.А., Ярыгина В.Н. Кинетика активных сред и кислородно-йодный лазер II Труды ФИАН. М.: Наука. 1991. Т.212. С.123-143.

59. Бытиева П.М., Кулагин Ю.А., Продан Е.А., Сопишкова В.А. и др. Измерение выхода сннглетного кислорода при взаимодействии хлора с твердыми перекпсьсодержащими соединениями // КСФ. 1991. №4. С. 12-15.

60. Dvoriankin .-1..V, Kulagin Ун.A, Kudryavicev N.Yu. Influence of mixing on the characteristics of the oxygen-iodine lasers // SPIE. 1990. V. 1397. P. 247-250.

61. Kulagin Yu.A., yarygina C.V., Skorobogaiov G.A. The investigation of various types of singlet oxygen generators // SPIE. 1992. V.1980. P. 157-163.

62 Robrov\kii V.)'.,- Bytieva J. M., .KulaginYu. A ai all. Investigation of singlet oxygen formation in chemical reactions // J.Sow Laser Res. 1992: V.I3. №2. P.73-86.

63. IJvoriaiikiii A.X., Kulagin )'u A , Kudryavtcev X Yu Dissociation of molecular iodine during mixing with singlet oxygen (low // J. de Physique IV. 1991. V.l. P. 655-658.

64. Dvuriankm .1 X , Kulagin УМ , Yarygina I'.V The measurement of the singlet oxygen yield in the reaction of the chlorine with peroxide conlaning compounds//J. de Physique IV. 1991. V.l. P.633-635.

65. Кулагин Ю.А., Шелепин Л.А., Ярыгина В.II. Кинегпка процессов в газовых средах, содержащих метастабильиып кислород II Труды ФИАН. М.:Наука.1994.Т.218. С.166-227.

66. Вязовецкий Н.М., Кулагин Ю.А., Ярыгина ВН. Синглетный кислород для очистки сточных и питьевой вод // НТО ЦНИИХМ № 410. М.: ЦНИИХМ.1993. 76 с.

67. Васильев СЛ., Кулагин 10.А.. Морозов Г.И. и др. Нелинейная экология больших городов // Труды ФИАН. М..-Наука.1994. Т.218. С.78-115.

Рис. 1. Зависимость показателя усиления а в N20- и СОг-газодинамических лазерах от содержания паров воды при истечении из щели шириной 0,08 см на расстоянии х = 20 мм от критического сечения. Темные точки - смесь N20 -N2=1: 4; То= 1200 ± 100 К, р0 = 20 ± 4 атм; светлые точки - смесь СО2: N2 -- 1 : 4; То = 1650 ±100 К, ро = 40 + 3 атм.

Рис. 2. Схема нижних электронных термов молекул О2, Ь. и атома I. 1 - ЕЕ- и ЕУ-обмен; 2 - ЕТ-тушение; 3 - генерация.

Рис. 3. Зависимость показателя усиления в кислородно-йодном лазере от количества вдуваемого йода и паров воды, z = ОзСа'Д^) /[О2] = 0,5.

а - течение в плоском канале Ь=5мм: v = 8 м/с, р - 1 Тор, Т - 270 К, б - сверхзвуковое сопло: Го = 5 мм, S/S* = 2,3, р0 = 100 Тор, То = 300 К.