RU2649025C2 - Method for iodine atom production - Google Patents
Method for iodine atom production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649025C2 RU2649025C2 RU2016124084A RU2016124084A RU2649025C2 RU 2649025 C2 RU2649025 C2 RU 2649025C2 RU 2016124084 A RU2016124084 A RU 2016124084A RU 2016124084 A RU2016124084 A RU 2016124084A RU 2649025 C2 RU2649025 C2 RU 2649025C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iodine
- oxygen
- laser
- gas mixture
- containing molecules
- Prior art date
Links
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims abstract description 15
- PRXLCSIMRQFQMX-UHFFFAOYSA-N [O].[I] Chemical compound [O].[I] PRXLCSIMRQFQMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/2215—Iodine compounds or atomic iodine
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при разработке кислородно-йодных лазеров.The invention relates to quantum electronics and can be used in the development of oxygen-iodine lasers.
Кислородно-йодный лазер использует для генерации переход атомарного йода I(2Р1/2)→I(2Р3/2) с длиной волны излучения 1,315 мкм, который инвертируется в ходе передачи энергии от молекулы кислорода в синглетном состоянии O2(1Δ). Обычно атомы йода I образуются в результате диссоциации молекул I2 синглетным кислородом непосредственно в активной среде лазера (Antonov I.O., Azyazov V.N., Mezhenin A.V., Popkov G.N., Ufimtsev N.I., "Chemical oxygen-iodine laser with CO2 buffer gas", Appl. Phys. Lett., vol. 89, p. 051115 (2006)). В этой статье описаны механизмы генерации кислородно-йодного лазера, где энергоносителем служит электронно-возбужденная молекула кислорода в синглетном состоянии О2(1Δ). Но при ее получении путем хлорирования щелочного водного раствора перекиси водорода в газожидкостных генераторах возникает проблема дезактивации электронного возбуждения присутствующими в кислородном потоке парами воды. Авторы предлагают способ решения этой проблемы за счет увеличения длины усиления активной среды.An oxygen-iodine laser uses an atomic iodine transition I ( 2 P 1/2 ) → I ( 2 P 3/2 ) with a radiation wavelength of 1.315 μm, which is inverted during the transfer of energy from an oxygen molecule in a singlet state O 2 ( 1 Δ). Usually, iodine I atoms are formed as a result of the dissociation of I 2 molecules by singlet oxygen directly in the active medium of the laser (Antonov IO, Azyazov VN, Mezhenin AV, Popkov GN, Ufimtsev NI, "Chemical oxygen-iodine laser with CO 2 buffer gas", Appl. Phys Lett., Vol. 89, p. 051115 (2006)). This article describes the generation mechanisms of an oxygen-iodine laser, where the electron-excited oxygen molecule in the singlet state of O 2 ( 1 Δ) serves as the energy carrier. But when it is obtained by chlorination of an alkaline aqueous solution of hydrogen peroxide in gas-liquid generators, the problem arises of the deactivation of electronic excitation by water vapor present in the oxygen stream. The authors suggest a way to solve this problem by increasing the gain length of the active medium.
Наиболее близким к заявляемому является способ, при котором повышение эффективности кислородно-йодного лазера, а также расширение диапазона его рабочих параметров достигается за счет внешней наработки атомов йода (Bruzzese J.R., "Development of an Electric Discharge Oxygen-Iodine Laser", Dissertation, Ohio State University, 2011). Такая наработка атомов йода может осуществляться с помощью генератора, на вход которого подается смесь инертного газа (Rg) с небольшим (порядка единиц процентов) количеством йодсодержащих молекул (XI), и в плазме тлеющего разряда происходит диссоциация йодсодержащих молекул. Но часть атомов йода I теряется при их транспортировке с выхода генератора до места смешения с потоком синглетного кислорода, в рекомбинационном процессе:Closest to the claimed is a method in which increasing the efficiency of the oxygen-iodine laser, as well as expanding the range of its operating parameters is achieved through the external production of iodine atoms (Bruzzese JR, "Development of an Electric Discharge Oxygen-Iodine Laser", Dissertation, Ohio State University, 2011). Such generation of iodine atoms can be carried out using a generator, to the input of which a mixture of inert gas (Rg) with a small amount (of units of percent) of iodine-containing molecules (XI) is supplied, and iodine-containing molecules dissociate in the glow discharge plasma. But some of the iodine I atoms are lost during their transportation from the generator exit to the place of mixing with the flow of singlet oxygen, in the recombination process:
А также в ходе транспортировки в процессе (1) нарабатывается молекулярный йод I2, который деактивирует электронно-возбужденный атомарный йод I2(Р1/2) в активной среде лазера в процессеAnd also during transportation, during process (1), molecular iodine I 2 is produced, which deactivates electronically excited atomic iodine I 2 (P 1/2 ) in the active medium of the laser during
В потоке, идущем от электроразрядного генератора синглетного кислорода, содержится атомарный кислород, но он никак не может препятствовать убыли атомов йода в тракте транспортировки. Эти недостатки препятствует эффективному извлечению запасенной в активной среде кислородно-йодного лазера энергии.The stream coming from the electric discharge generator of singlet oxygen contains atomic oxygen, but it cannot in any way prevent the loss of iodine atoms in the transport path. These drawbacks prevent the efficient extraction of energy stored in the active medium of the oxygen-iodine laser.
Целью заявляемого изобретения является исключение потерь атомов йода при транспортировке от генератора к активной среде лазера. Достижение технического результата происходит за счет того, что способ включает последовательное прохождение через электроразрядный генератор и узел транспортировки газовой смеси, состоящей из инертного газа, йодсодержащих молекул и атомов йода и в газовую смесь на входе электроразрядного генератора добавляется молекулярный кислород в количестве, равном концентрации йодсодержащих молекул. Схема устройства для реакционного способа изображена на чертеже. Устройство содержит генератор атомов йода 1, тракт транспортировки 2, инжектор 3 и резонатор 4. При этом при прохождении газовой смеси по тракту транспортировки 2 (заштрихованный прямоугольник) в плазме разряда образуются атомы кислорода, которые реагируют с молекулярным йодом, образующимся в результате рекомбинации в процессе (1), в реакциях:The aim of the invention is to eliminate the loss of iodine atoms during transportation from the generator to the active medium of the laser. The achievement of the technical result is due to the fact that the method includes sequential passage through the electric-discharge generator and the transportation unit of the gas mixture consisting of inert gas, iodine-containing molecules and iodine atoms, and molecular oxygen is added to the gas mixture at the inlet of the electric-discharge generator in an amount equal to the concentration of iodine-containing molecules . A diagram of a device for the reaction method is shown in the drawing. The device contains an
В последовательности этих реакций происходит регенерация атомов йода. Реакции (3) и (4) протекают с газокинетическими скоростями и способны поддерживать концентрацию атомов йода при давлениях, характерных для системы транспортировки йода в кислородно-йодном лазере, в течение нескольких миллисекунд. В дальнейшем газовая смесь Rg:I:I2:O:O2 подается в поток синглетного кислорода O2(1Δ) через инжектор 3. При смешении двух газовых потоков формируется активная среда, которая поступает в резонатор 4, где формируется лазерное излучение. В прототипе процессы (3) и (4) также участвуют в диссоциации молекулярного йода, но уже в зоне формирования активной среды лазера. В этом случае неизбежными становятся потери электронно-возбужденных частиц в процессе (2). В предлагаемом решении удается предотвратить потери в активной среде лазера.In the sequence of these reactions, iodine atoms are regenerated. Reactions (3) and (4) proceed with gas kinetic velocities and are able to maintain the concentration of iodine atoms at pressures characteristic of the iodine transport system in an oxygen-iodine laser for several milliseconds. Subsequently, the gas mixture Rg: I: I 2 : O: O 2 is supplied to the singlet oxygen stream O 2 ( 1 Δ) through the
Небольшое количество молекул кислорода, попадающих в активную среду вместе с йодом, не оказывает существенного влияния на работу лазера. Выбор йодсодержащей молекулы осуществляется таким образом, чтобы продукты ее диссоциации и плазмохимических реакций не являлись сильными тушителями активной среды кислородно-йодного лазера.A small number of oxygen molecules entering the active medium together with iodine does not significantly affect the operation of the laser. The choice of the iodine-containing molecule is carried out in such a way that the products of its dissociation and plasma-chemical reactions are not strong quenchers of the active medium of the oxygen-iodine laser.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124084A RU2649025C2 (en) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | Method for iodine atom production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124084A RU2649025C2 (en) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | Method for iodine atom production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016124084A RU2016124084A (en) | 2017-12-21 |
RU2649025C2 true RU2649025C2 (en) | 2018-03-29 |
Family
ID=61867094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016124084A RU2649025C2 (en) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | Method for iodine atom production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2649025C2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07254738A (en) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Iodine laser and equipment |
RU2013148229A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | METHOD FOR TRANSPORTING IODINE ATOMS FOR AN OXYGEN-IODINE LASER |
-
2016
- 2016-06-16 RU RU2016124084A patent/RU2649025C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07254738A (en) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Iodine laser and equipment |
RU2013148229A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | METHOD FOR TRANSPORTING IODINE ATOMS FOR AN OXYGEN-IODINE LASER |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
В.Н. Азязов "Возбужденные состояния в активных средах кислородно-иодных лазеров", журнал "Квантовая электроника", 2009, том 39, номер 11, страницы 989-1007. * |
С. Ю. Пичугин "Трехблочная модель кинетики колебательно-возбужденных молекул I 2 (X) в активной среде кислородно-иодного лазера", журнал "Квантовая электроника", 2012, том 42, номер 9, 858-862. * |
С. Ю. Пичугин "Трехблочная модель кинетики колебательно-возбужденных молекул I 2 (X) в активной среде кислородно-иодного лазера", журнал "Квантовая электроника", 2012, том 42, номер 9, 858-862. В.Н. Азязов "Возбужденные состояния в активных средах кислородно-иодных лазеров", журнал "Квантовая электроника", 2009, том 39, номер 11, страницы 989-1007. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016124084A (en) | 2017-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lupo et al. | IR-laser photochemistry | |
Patel et al. | Plasma-activated electrolysis for cogeneration of nitric oxide and hydrogen from water and nitrogen | |
Heaven | Recent advances in the development of discharge‐pumped oxygen‐iodine lasers | |
RU2649025C2 (en) | Method for iodine atom production | |
Barmashenko et al. | Chemical lasers: COIL | |
Mezhenin et al. | Analysis of cw oxygen-iodine laser performance using similarity criteria | |
Shuler et al. | Nonequilibrium chemical excitation and chemical pumping of lasers | |
Chernyak et al. | Plasma catalysis of chemical reactions | |
Baranov | High repetition rate pulsed gas lasers and their applications in chemistry and isotope separation | |
Yi et al. | The promotion of Argon and water molecule on direct synthesis of H2O2 from H2 and O2 | |
Zagidullin et al. | Kinetics of an oxygen–iodine active medium with iodine atoms optically pumped on the transition | |
RU2548622C1 (en) | Method of obtaining population inversion on iodine atoms | |
RU2572413C2 (en) | Method for obtaining molecular singlet oxygen | |
RU2558648C2 (en) | Electric-discharge oxygen-iodine laser with buffer gas | |
Schmiedberger et al. | Novel concept of electric discharge oxygen-iodine laser | |
Whitefield | A review of studies investigating a potential chemical laser pumping scheme: IF (B3Π (O+)) pumping by energy transfer from O2 (1Δ) to IF (X1Σ+) | |
US6690707B1 (en) | Plasma assisted oxygen-iodine laser | |
Carroll et al. | Recent work on the development of an electric discharge oxygen iodine laser | |
Kodymova | COIL--Chemical Oxygen Iodine Laser: advances in development and applications | |
US3529261A (en) | Laser having an active medium which is an excited halogen whose lower energy state is depleted by reacting with an alkali metal | |
Zagidullin et al. | Comparative characteristics of subsonic and supersonic oxygen—iodine lasers | |
Solimeno | Chemical Lasers | |
Lee et al. | Catalytic enhancement of singlet oxygen production and optical gain in electric discharge oxygen-iodine laser systems | |
Bashkin et al. | Photorecombination lasers | |
Mezhenin et al. | Modeling of cw OIL energy performance based on similarity criteria |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180617 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210713 |