Kvant elektronikasının əsasları

2.7.Kimyəvi lazerlər

Kimyəvi lazerlərdə mühitdə zərrəciklərin inversiyası kimyəvi reaksiyaların nəticəsində yaranır. Kimyəvi reaksiyaların gedişində molekul və уa kimyəvi radikallar həyəcanlanmış halda olur. Həyəcanlanmış enerji səviyyəsində toplanan zərrəciklərin sayı reaksiyanan sürətı ilə əlaqədardır. Kimyəvi reaksiyanan sürəti çox böyük olmalıdır ki, həyəcanlanmış halda olan zərrəciklərin sayı yaşama müddəti ərzində kifayət qədər olsun. Belə sürətlə gedən reaksiyalara molekulların fotodissosiasiyasını və elektrik boşalması zamanı molekulların dissosiasiyasinı aid etmək olar.

Fotodissosiasiya kimyəvi lazerləri geniş yayılmışdır. Belə prosesdə şualanmanın təsiri ilə molekul ayrı-ayrı atomlara və yaxud radikallara parçalanır. Bu zaman atomlardan və yaxud radikallardan biri həyəcanlanmış hala keçir. Bu prosesin baş verməsi üçün molekulun udduğu kvantın enerjisi molekuldakı zərrəciklərin rabitə enerjisindən böyük olmahdır.

Fotodissosiasiya hadisəsinə əsalanan kimyəvi lazerlər qazla dolu küvetdən, optik rezonatordan və impuls qaz boşalması lampasından ibarətdir. Lampanın şüalanma spektri molekulun fotodissosiasiya spektral xarakteristikasına uyğun olmalıdır. Molekulda zərrəciklərin rabitə enerjisi ~3 eV-dan böyük olduğuna görə lampanın şüalanması ultrabənövşəyi diapazona uyğundur.

Fotodissosiasiya əsasında işləyən lazerlərdə fəal mühit olaraq TeBr ,CH₃J, CH₃F, CF₃J və başqa molekullardan istifadə olunur. Fotodissosiasiya reaksiyası aşağıdakı şəkildə yazıhr:





Bu reaksiyalar fotonun təsiri aldtında baş verir. Göründüyü kimi fotonun təsirilə CF₃J molekulu iki hissəyə bölünür ki, bunlardan da J atomu həyəcanlanmış halda olur. İkinci reaksiyada isə fotonun təsirilə parçalanmış CN molekullarının hər ikisi həyəcanlanmış halda olur. Belə mühitdə inversiya şərti ödənilən kimi atomların (molekulların) sürətlə həyəcanlanmış səviyyədən aşağı keçməsi nəticəsində lazer şüalanması yaranır.

Təmiz kimyəvi lazerlərdə kimyəvi reaksiyaların baş verməsi üçün xarici təsirə ehtiyac olmur. Misal olaraq CO₂, N0, F₂ və D₂ molekullarından ibarət qaz qarışığında inversiyanın C0₂ molekulları üçün necə yarandığına baxaq:

Göründüyü kimi həyəcanlanmış molekulları öz enerjisini C0₂ molekullarına ötürür və beləliklə C0₂ molekulları üçün inversiya şərti alınır. Bu halda reaksiyalar xaricdən enerji almadan baş verir