Способ получения излучения примеси в газах при низких температурах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН. 9) 01)4 с 01 ) 3/10 ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ 1-25 елен аналити ель - увелич ения и повыш злусполь ания э охлаждтоянныи е оток верхно меньше Темпер равной ваемог ю п ен уру пемпергаза ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(7) Физико-технический институтнизких температур АН УССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИМЕСИ В ГАЗАХПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ(57) Изобретение относится к оптикеизлучающих сред и может быть использовано для накачки лазерных сред и ескои спектроскопии ние интенсивности и ние эффективности и ергии возбуждения, На верхность подают посгазовой смеси. Над подерживают давление я газа в тройной точке. верхности сохраняют туре сублимации пода- отвердевшем состоянии.. Изобретение относится к оптике излучающих сред, а именно к способам получения спектров излучения различных веществ в смеси, например, с инертными газами,. азотом, водородом, и может быть использовано для накачки лазерных сред, получения эксимерных и эксиплексных молекул для целой аналитической спектроскопии и т.д.Цель изобретения - повьппение интенсивности.спектров излучения широкого класса примесных атомов и молекул (в том числе с диссоциативным заселением термов), а также повьппение эффективности использования вкладываемой в возбуждение энергии без существенного ограничения мощностей возбуждения.Реализация способа возможна за счет соблюдения одновременно указанных условий: существования постоянного потока смеси .на поверхность и поддержания температуры этой поверхности вблизи критических значений, близких к температуре сублимации отвердевшего подаваемого газа, и поддержания давления над поверхностью, меньшего давления газа в тройной точке. Вблизи температуры сублимации твердой фазыконденсация сопровождается многократным обменом частиц между газом и твердой фазой, т.е, происходит последовательная смена сорбции и десорбции частиц. Если электронным пучком первоначально возбуждается твердая фаза, то диссоциативное излучение примесной молекулы может происходить уже в газовой фазе после десорбции, Это тем более возможно, что характерные времена десорбции составляют 10 " - 10с, а время высвечивания значительно больше ( 10-8 - 10с) . Существование постоянного потока частиц на поверхность поддерживает динамическое равновесие между сорбцией и десорбцией. В тоже время известно, ,что наибольшие начальные плотности возбуждений атомарного и молекулярного типа, которые затем перехватываются примесью, достигаются в твердой, а йе в газовой фазе, Поэтому, например, коэффициент преобразования энергии электронного пучка в плотность собственных возбуждений криоматриц (типа Агф; Кг, Хе 1) достигает 303, а в газе не превьппает 153. Однако в газе значительно легче идут процессы диссоциации и ослаблены 5 10 1." 20 25 30 35 40 45 50 55 безызлучательные потери. Таким образом, возбуждение одновременно существующих газовой и твердой фаз в пред-,лагаемом способе приводит к увеличению коэффициента использования энергии возбуждения, уменьшению потерьизлучения, увеличению вероятностидиссоциативного заселения термов.Как следствие происходит гигантскоеувеличение интенсивности излучения,Этот эффект максимален при температуре, равной температуре сублимациитвердой фазы газа. В предлагаемомспособе отпадают существенные ограничения на величину вкладываемойэнергии, ибо увеличение мощности возбуждения только смещает вниз по температуре критическую область сублимационного режима.На чертеже показано устройство,с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.Устройство содержит криостатсрегулируемой температурой, электронную пушку 2, трубку 3 напуска газа,прогреваемую ячейку Кнудсена 4, содержащую примесное вещество, сапфировую или медную подложку 5.Способ выполняют следующим образом,Охлаждают подложку 5 до температуры сублимации фазы, подаваемогогаза, известной для каждого газа из(Р-Т) кривых равновесия твердое тело - газНапример, для неона температура сублимации при давлении 10 вО мм рт.ст. составляет 9-11 К. Через трубку 3 напуска создают потокинертного газа на подложку 5. Одновременно из ячейки Кнудсена 4 создают поток примесных молекул, напримерНя 1. При этом оба потока смешиваются на подложке, Давление Р в криостате с потоком газа остается постоянным в течение измерений за счет вымораживания части несконденсированныхна подложке частиц на других, охлажденных до 5 К, элементах конструкции.Электронный пучок из пушки 2 направляют на подложку 5 и затем проводятрегистрацию получаемого излучения.Температуру подложки поддерживаютвсе время в течение измерений.Данные измерений и их анализ свидетельствуют о том, что предлагаемыйспособ дает увеличение интенсивностисвечения не менее, чем в 100 раз напримере Ня 1в неоне, что дает повы1368659. 4 свечение может быть получено уже шение эффективности использования энергии возбуждения. При этом еще остается воэможность дальнейшего увели-. чения интенсивности излучения за счет увеличения мощности возбуждения без нарушения режима работы. Значительное увеличение интенсивности свечения происходит также для примесных состояний атома ртути (возникающих в 10 результате диссоциации исходных молекул Н 81) и для молекул Л, состав. ляющих небольшую примесь в исходном ионе. Характер свечения в предлагаемом способе заметно отличается от ха рактера свечения в режиме твердой фазы. Спектр близок к чисто газовому, но имеет и отличительные особенности. Эти особенности подтверждают, что спектр формируется в условиях частич ной конденсации газа с последующей десорбцией. Таким образом, при использовании предлагаемого способа увеличивается эффективность использования вкладываемой в возбуждение - 25 энергии, сильно возрастает интенсивность излучения. Интенсивное свечение может быть получено даже от диссоциирующих молекул. Это особенно важно, так как позволяет говорить о 30 воэможности заметного увеличения КПЦ лазерных систем на подобных молекулах. Предлагаемый способ не требует больших расходов газа. Интенсивное ммоль при скоростях потока около 0,1 --- ,минпричем для всех инертных газов, азота, водорода в смеси с различнымивеществами. Именно смеси с этими газами являются наиболее распространенными в лазерной технике, в аналитической спектроскопии и т.д, Значительное увеличение интенсивности свечения, при прочих равных условиях .возбуждения, существенно сокращаети время измерений. Формула изобретения Способ получения излучения примеси в газах при низких температурахпутем конденсации смеси на охлаждаемой поверхности и возбуждения полученного твердого образца электроннымпучком, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения интенсивности излучения и повышения эффективности использования энергии возбуждения,создают постоянный поток смеси на охлаждаемую поверхность, над которойподдерживают давление, меньшее давления газа в тройной точке, а ее температуру сохраняют равной температуресублимации подаваемого газа в отвердевшем состоянии,