енергія? E = 18 см-1) з першим коливальним рівнем молекули N2, тому між ними існує резонансний обмін коливальним збудженням (див. рис. 1). br/>В
В
Схема нижніх енергетичних рівнів молекул СО2 і N2 (спрощена)
Короткий час коливальної релаксації молекули С02 призводить до того, що населеність її коливальних рівнів на всьому шляху від камери згоряння до оптичного резонатора близька до рівноважної населеності, відповідній температурі поточного газу. Це справедливо для всіх рівнів, крім рівня (00 В° 1), населеність якого підтримується майже незмінною за рахунок зіткнень з збудженими молекулами азоту, які супроводжуються передачею кванта від N2 до СО2. Нижній лазерний рівень (10 В° 0), Е = 1388 см-1 розташований високо над основним станом і при температурі надзвукового потоку Т = 280-320 В° К населений слабо, так що в поточному газі на вході в оптичний резонатор існує стан інверсної населеності.
Оскільки випромінюючої молекулою в ГДЛ є молекула СО2, а носієм коливального збудження молекули N2, то енергія високо збуджених молекул N2, що знаходяться яа рівнях u = 2 і вище, може бути повністю переведена в енергію збудження молекул СО2, тобто на кожен коливальний квант молекули N2 вийде одна молекула СО2 на рівні (00 В° 1), якщо релаксація молекул азоту в газовій суміші протікає постадійно шляхом обміну, коли молекулі азоту, що знаходиться на рівні u = k, породжує k молекул на першому коливальному рівні. Для рівнів лазерного рівня і, як наслідок цього, помітну дезактивацію молекул азоту. br/>
Конструктивні особливості ГДЛ
Надзвукове сопло виконує в ГДЛ відразу дві функції: воно створює посилюючу лазерну середовище і формує газовий потік зі швидкістю руху ~ 1,5 км/сек. Для сопел, які використовуються в ГДЛ, характерна мала висота критичного перетину 0,3-1 мм. Цей розмір порівняємо з товщиною прикордонного шару. Геометричні розміри сопел також невеликі, тому час руху газу через таке сопло порівнянно з часом коливальної релаксації молекул газової суміші. Молекули азоту, проходячи через сопло, втрачають незначну частину коливальних квантів, молекули СО 2 , навпаки, втрачають практично все своє коливальну енергію крім тієї частини, яка пов'язана про населеністю рівня (00 В° 1). Населеність коливальних рівнів молекул води через коротке часу релаксації завжди термічно равновесна і відповідає температурі поточного газу. З енергетичної точки зору дію сопла характеризується ефективністю ? n безрозмірною величиною, яка показує яка частка коливальних квантів, що належать молекулам азоту, зберігається в потоці після того як газ пройшов через сопло. Для характерних режимів робота ГДЛ ? n = 0,5-0, 8. Це означає, що 50-80% коливальни...
