ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Ростех и ДОМ.РФ открыли первый арендный дом для сотрудников ОДК-УМПО в Уфе

Госкорпорация Ростех и компания ДОМ.РФ открыли первый арендный дом для сотрудников Уфимского моторостроительного производственного объединения (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию). Торжественная церемония выдачи ключей новым жильцам, приуроченная к 100-летию предприятия ОДК-УМПО, прошла сегодня в Уфе. Здание находится на улице Валерия Лесунова. Это 27-этажный двухподъездный ...

Заседание комиссии Госсовета РФ по энергетике провел Глава Республики Саха (Якутия) Айсен Николаев

В Москве состоялось заседание комиссии Государственного совета Российской Федерации по направлению «Энергетика» под председательством руководителя комиссии — Главы Республики Саха (Якутия) Айсена Николаева. Встреча собрала представителей федеральных органов власти, экспертного сообщества и крупнейших энергетических и промышленных компаний. Ключевой темой обсуждения стало совершенствование...

Ключевые отрасли экономики в Якутии показывают положительные результаты

Республика демонстрирует уверенный рост валового регионального продукта (103,3%). Ключевые отрасли экономики региона показывают положительные результаты. Об этом сообщил министр экономики Якутии Петр Попов. Глава ведомства отметил, что промышленное производство в республике увеличилось на 4,8%, что выше среднероссийских значений почти в 4 раза (101,3%). В соответствии с планом, реализуется прое...

Отечественные производители представят новые модели техники для обслуживания аэропортов в рамках Авиационного форума

В период с 24 по 27 июня в отеле «Аэропортсити Плаза» идёт Санкт-Петербургский Авиационный Форум СПАФ-25. Мероприятие организовано при поддержке Минпромторга России. Помимо деловой программы, участники СПАФ-25 смогут ознакомиться с новыми моделями техники, разработанной отечественными предприятиями для облуживания аэропортов. На сегодняшний день российские машиностроители готовы к обеспечить им...

Ежегодную отраслевую премию «Промышленная робототехника» впервые запускают в России

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации совместно с Центром развития промышленной робототехники Университета Иннополис объявляет конкурсный отбор на ежегодную отраслевую премию «Промышленная робототехника». Премия учреждена в 2025 году в целях поощрения и признания деятельности отечественных компаний и организаций, работающих в сфере промышленной робототехники, что напрямую...

Минпромторг России поддержит российских производителей средств производства и автоматизации

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации объявило о проведении дополнительного отбора российских производителей средств производства и автоматизации для возмещения убытков, связанных с предоставлением скидок покупателям при реализации продукции. Данная субсидия предоставляется в рамках трех федеральных проектов, входящих в национальный проект «Средства производства и автомати...

9 Февраля 2010

Лазер с обостренным «нюхом»

Лазер с обостренным «нюхом»

Рoccийcкие ученые coздали уникальный лазер для зoндирoвания oкружающей cреды. Он мoжет cтать единcтвенным в cвoем рoде cпектрocкoпичеcким инcтрументoм для oбнаружения в атмocфере даже малых примеcей вредных вещеcтв, выявление кoтoрых являетcя cегoдня веcьма актуальнoй прoблемoй.

Ирина Вoлкова

Идея cоздания такого лазера пришла группе физиков под руководcтвом кандидата физико-математических наук Дмитрия Синицына еще 10 лет назад. Дело в том, что спектральные диапазоны излучения СО лазера перекрывают те диапазоны, в которых расположены линии поглощения не только обычных веществ, таких как H2O, CO2, CH4, NO2, NO, ацетон, бензин, метанол и т.д., но и сильных загрязнителей, токсинов, взрывчатых и наркотических веществ. Ученым из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) удалось создать СО лазер, который может перестраиваться по более чем 400 спектральным линиям в диапазонах длин волн от 2,5 до 4 мкм и от 5 до 6,5 мкм.

Управлять параметрами

В самом начале, чтобы подтвердить оправданность идеи, надо было провести ряд расчетов. Они показали, что лучше всего для решения задач лазерного спектрального анализа многокомпонентных газовых смесей подходит обертонный (когда квант света излучается при переходе молекулы не на соседний колебательный уровень, а через один) СО лазер с криогенным охлаждением и накачкой высокочастотным разрядом. – Газовые лазеры, обладающие по своей «природе» узкой линией излучения, являются хорошим инструментом для спектрального анализа, – объясняет один из членов группы разработчиков нового типа лазера, старший научный сотрудник лаборатории газовых лазеров отделения квантовой радиофизики ФИАН Леонид СЕЛЕЗНЕВ. – Лазер же, действующий на обертонных колебательных переходах молекулы окиси углерода, может перестраиваться с одной излучаемой длины волны на другую.

Высокочастотный (ВЧ) разряд позволяет относительно просто управлять параметрами накачки, например, переходить из непрерывного в импульсный режим излучения. Что касается криогенного охлаждения, то именно при охлаждении активной среды СО лазера до температуры ниже 77ºК он имеет наилучшие выходные характеристики.

Исследования в Европе и США

Первые попытки совместить все эти «условия» генерации излучения в одной лазерной установке были предприняты еще в 2000 г. Тогда российские физики совместно с физиками из США и Германии впервые экспериментально доказали возможность генерации излучения на обертонных переходах молекулы окиси углерода при возбуждении высокочастотным разрядом и последующим охлаждением до криогенных температур.

До этого СО лазеры с накачкой высокочастотным разрядом исследовались только на слегка пониженной температуре и только на основных переходах. Эксперименты производились на немецкой установке, которая, несмотря на немалые размеры (со среднюю жилую комнату), перекочевала в США. Такие размеры были необходимы для получения криогенных температур, для чего требовались мощные и достаточно громоздкие вакуумные насосы.

Тем временем, вернувшись из командировки, российские физики продолжили исследования. И уже здесь, на территории родной лаборатории газовых лазеров КРФ ФИАН под руководством профессора Андрея ИОНИНА, впоследствии будет создан компактный лазер (объем активной среды около 25 мл), воплощающий первоначальную идею.

Стремление к идеалу

– Компактного вида установки удалось достичь благодаря возбуждению высокочастотного разряда между двумя близко расположенными друг к другу электродами, т.е. так называемого щелевого разряда. Поскольку зазор между электродами в этом случае небольшой, то, охлаждая их до криогенных температур жидким азотом, то охлаждается и газ, расположенный между ними. С такой геометрией мы способны вложить в газ энергию и при этом практически не нагреть его, – рассказывает Леонид Селезнев.

Однако получить идеальную установку, отвечающую всем требованиям и ожидаемым характеристикам, не так-то просто. Это длительный процесс, требующий нескольких итераций модернизации. Например, для улучшения энергетических характеристик лазера в его активную среду добавляется кислород, но при работе с последним при низких температурах вырабатывается и сжижается взрывоопасный озон, причем в больших количествах.

– Обычно электроды располагаются горизонтально щели, но при сильном охлаждении между ними сжижается озон, и выйти ему оттуда при таком расположении электродов практически невозможно. Поэтому было решено поставить электроды вертикально. Тогда то, что обратилось в жидкое состояние, уходит само собой, а из-за присутствия теплого воздуха еще и испаряется. И подобных модернизаций нами было сделано еще очень много, – комментирует младший научный сотрудник той же лаборатории Андрей КОЗЛОВ.

В настоящее время физики из ФИАНа в рамках проекта РФФИ занимаются проработкой в лабораторных условиях различных модельных задач и расчетами характеристик лазера для каждой конкретной цели. Как показывают расчеты, длина трассы, на которой возможно обнаружение атмосферных примесей, и значение минимально обнаружимой концентрации примесного вещества зависят в первую очередь от степени поглощения конкретной длины волны излучения в атмосфере. Так, расстояние для дистанционного зондирования атмосферы может достигать от нескольких метров до нескольких десятков километров.

Кол-во просмотров: 16145
Яндекс.Метрика