激光控制反应合成的实验研究

本文把表面工程领域两种先进技术——燃烧合成涂层技术和激光表面熔覆技术结合起来进行研究,旨在使这两种表面处理技术优势互补,获得一种新的表面处理技术——激光控制反应合成表面熔覆技术。在结合实验的基础上,研究了在铝热自蔓延反应2Al+Fe_2O_3=2Fe+Al_2O_3的反应物中添加合适的稀释剂,使此体系无法自蔓延,再通过激光能量的输入来诱发和控制反应合成,从而实现在钢板表面的激光陶瓷熔覆。     

红外激光表面化学反应的初步研究

催化剂能降低化学反应的活化能从而提高反应速率,对反应途径有特殊的选择性。本文研究了二氧化碳激光器产生的红外激光对 NH_3和 SF_6在热金属丝表面上分解反应的影响,以及 TEACO_2激光单脉冲诱发的 NH_3一O_2复相爆炸反应。在 NH_3体系的实验中,使 CW CO_2激光束穿过钨丝圈而不触及钨丝,发现在热分解温度阈值以下,一旦用红外激光辐照,分解反应立即发生,如停止辐照,反应也就停止。在 SF_6体系的实验中,研究了 SF_6在多晶纯铂丝表面上的热分解反应动力学。当 SF_6的压力在0.050—0.15托之间,测得分解反应的起始温度为900℃左右。当铂丝温度在900—1050℃范围内,反应速率与 SF_6的压力呈一级反应关系,测得反应表现活化能为19.6千卡/摩尔。在     

三氯化硼红外多光子吸收分离硼同位素过程中氟氯化硼的生成

分析讨论了聚焦的TEACO_2激光辐照BCl_3-O_2体系分离硼同位素的反应产物和机制.BCl_3和O_2反应的稳定产物为B_2O_3,未发现(BOCl)_3.实验还表明,在强红外激光作用下,BCl_3与氟脂发生光化学反应.生成BFCl_2.讨论了多光子离解产物与氟脂反应的动力学过程,提出了可能的反应机制.     

CO_2激光诱导NH_3的光化学

在用激光引发的反应体系中引入催化剂表面,目的在于探索实现高选择性皮应的新途径,本文简述在所建立的实验装置上观察到的一些实验现象。一、用连续 CO_2激光诱导 NH_3的光化学实验装置如图。CO_2激光功率15—50瓦连续可调,NH_3经液氮冷冻净化;白金(pt)可加热处理,反应器抽空到10~(-2)mmHg 柱。实验结果:①在一定的激光功率下,一定的 NH_3压力范围内,红外发射谱的强度随压力增加而增强。②在NH_3压力为60mmHg 柱时,测出了焦点处 NH_3     

激光辐照下的煤、木炭、石墨和炭黑与水蒸气的反应

为探索激光辐照下产生的炭蒸气(或乙烯)反应生成乙炔,研究了在红宝石、钕玻璃、氮分子激光辐照下,煤、木炭、炭黑、石墨与水蒸气的反应。 实验时,将煤、木炭、石墨、炭黑放在体积为40厘米~3的反应池内,用抽真空并充氮置换的方法除去反应池中的氧,加入少量水,在室温下用聚焦后的激光辐照(氮分子激光辐照时未聚焦)。     

用红外吸收光谱研究激光分离硼同位素的辐照产物

本文描述利用红外多光子吸收分离硼同位素的研究中,用红外光谱测CO_2激光辐照BCl_3和空气的辐照产物时,发现除了BCl_3吸收峰外,还有一系列新的吸收峰,在995cm~(-1)处出现双峰。我们对它们的起因进行了实验探讨,认为这是BCl_3与气体反应池上玻璃活塞所涂的全氟碳油脂,在CO_2激光辐照下,起了激光诱导光化学反应,其光     

大功率CO_2激光器非平衡态合成WO_3/Al_2O_3新型陶瓷催化剂

用大功率 CO2 激光在高温、快速、非平衡态下合成 WO3/ Al2 O3烯烃歧化反应催化剂。利用 XRD、XPS、DTA TG等技术对催化剂的性质进行了研究。表明激光合成催化剂中存在非平衡态的 Alx WO3。低于六价的钨是烯烃歧化反应的活性中心 .同时还考查了催化剂组成、激光功率及熔炼时间与丙烯歧化反应活性之间的关系。     

NH_3-O_2体系单脉冲CO_2激光复相爆燃反应研究

研究了以TEA CO_2单脉冲激光辐照在Pt-Rh(10％)等金属表面上引发的NH_3 O_2复相爆燃反应。Pt-Rh等表面的存在明显地降低了引爆反应所需的激光功率密度。该反应的引爆阈值与激光的频率、不同的金属表面和处理方法、以及NH_3 O_2混合气体的总压力和分压比都有关。此外,还测定了该爆燃反应所产生的化学发光光谱,并讨论了反应机理。     

光引发F_2/H_2链反应脉冲HF化学激光初步研究

链反应化学激光的优点是它有潜在的高效率。但是,由于采用的实验装置不同,特别是 F_2/H_2链反应的复杂性,往往在相近的实验条件下,却得到不同的实验结果。我们在一个小型装置上,利用脉冲氙灯引发 F_2/H_2链反应,初步研究了某些基本参量对激光性能的影响。其中包括:反应气体总压力、He/F_2比、F_2/H_2比、O_2含量、引发脉冲能量等。实验结果表明,在引发能量一定、具有最佳 He 稀释的条件下(He/F_2≈4),适当提高反应混合物的压力以及适当提高 F_2的含量(相对于 H_2),可期望获得较大的激光输出能量。而对一定组成的混合物,保持总压力不变时,提高引发光源的脉冲能量也将显著提高激光输出能量。结果还表明,抑制剂 O_2可以有效地抑制激光引发前的气体预反应,其含量有一最佳值,在我们实验条件     

激光注入功率对激光辅助化学气相沉积金刚石薄膜的影响

对激光注入功率对激光辅助化学气相沉积金刚石薄膜的影响进行了数值模拟计算和实验研究. 应用二维气相输运模型和包括34个基元反应的化学动力学模型,对LACVD化学气相动力学进行了数值模拟研究;结果表明激光平均注入功率对衬底表面的CH3、H的浓度有影响,而对衬底表面的H2、C2H3的浓度则无影响.本文应用层堆积模型,以CH3作为SP3(金刚石)相生长的前驱物,而C2H3作为SP2(石墨)相生长的前驱物,其中SP3相的相对含量标志金刚石薄膜的质量,模拟计算研究了激光平均注入功率对金刚石薄膜生长速度和生长质量的影响. 实验利用XeCl(308 nm)准分子激光器作为碳源气体的解离光源,激光器单脉冲能量200 mJ,脉冲重复率2～8 Hz;丙酮为碳源气体;H2为辅助气体,通过2000°C的灯丝预先解离;(CH3)2CO/H2为0.4%;P型硅为衬底,温度870°C;生长出高质量金刚石薄膜;实验结果表明平均注入激光功率对金刚石薄膜的生长速度和质量有重要影响.理论计算结果与实验结果吻合.(OE11)     

多晶Si太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究

研究了采用HF和HNO3非择优腐蚀多晶硅表面制备绒面的机理。通过实验分析了酸混合液的体积浓度配比、添加剂、温度和时间等因素对腐蚀速率和腐蚀后表面形貌的影响;总结出了多晶Si的酸腐蚀规律,得到了制备理想绒面的酸混合液体积配比(V(HF):V(HNO3):V(CH3COOH)=1∶12∶6)。在此基础上提出了优化设计方案:采用廉价的水代替醋酸作为缓蚀剂,腐蚀过程置于超声槽中进行,利用超声波的振动使反应生成的气泡快速脱离多晶Si片表面,同时使腐蚀液浓度分布更加均匀,从而制备出效果更佳的多晶Si绒面。     

低反射率多晶硅绒面的湿法制备研究

在多晶硅太阳电池制备工艺中,多晶硅表面制绒一直是研究热点,绒面的反射率以及形貌受到多个因素的影响。采用由HF,HNO3和H2O组成的腐蚀液对多晶硅进行腐蚀,研究了腐蚀时间,腐蚀液中HF与HNO3的体积比以及H2O在腐蚀液中的含量对制绒结果的影响。用分光光度计测量了制备绒面的反射率,并用扫描电镜观察了制备绒面的表面形貌。研究结果表明,腐蚀液中HF,HNO3和H2O的体积比对腐蚀坑的形貌有重要影响,而腐蚀坑形貌则决定了绒面反射率的高低。当腐蚀液中HF∶HNO3∶H2O体积比为5∶1∶2且腐蚀时间为3 min时,绒面在300 nm～900 nm波长范围内平均反射率最低,仅为20.4%,这是因为绒面中窄而深的腐蚀坑增强了硅片表面对光的吸收,降低了反射率。     

激光烧蚀铁丝法制备γ-Fe2O3纳米粉

提出脉冲激光烧蚀细丝制备纳米粉末的新方法，并根据该方法设计和制作了相应的纳米粉末制备装置。采用该方法和相应的实验装置，以Ф0．5mm的纯铁细丝为原料，在一定压力的N2和O2的混合反应气氛中获得了磁性γ-Fe2O3纳米粉末。γ-Fe2O3纳米粉末在形貌上呈链状．单个颗粒基本呈球形；纳米粉末的粒度均匀，平均粒径约为19nm，而且基本不存在硬团聚。为了对比研究，在同样的实验条件下进行了激光烧蚀铁块状靶材制备γ-Fe2O3纳米粉末的研究。与激光烧蚀块状靶材不同，激光烧蚀细丝法在烧蚀机理上实现了对靶材的整体爆炸式蒸发，从而大幅度提高了纳米粉末的产量。在400W的功率下．激光烧蚀铁丝制备的γ-Fe2O3纳米粉末的产率为1．8g／h，是同等条件下烧蚀块状Fe靶材制备纳米粉末产率的6倍。     

激光蒸凝法制备纳米氧化锌粒子的研究

以Zn(Ac) 2 ·2H2 O为原料 ,采用激光蒸凝法制备纳米氧化锌粒子 ,并研究了反应条件对纳米氧化锌粒子的粒径、形貌和收率的影响 ,用X射线衍射仪、透射电镜对样品进行了表征。实验结果表明 ,激光功率密度、反应压力、载气种类及流量等反应参数对粒子的粒径、形貌、收率等性能均有一定影响。反应压力越低 ,载气流量越大 ,粒子的粒径越小。当激光功率为110W ,镜距 32cm时 ,粒子的收率最高。     

烷氧基乙醇化合物的红外激光解离

本文用 TEA CO_2激光器9.6R(14)支作激光光源,研究了甲氧乙醇、乙氧基乙醇和丁氧基乙醇的红外激光解离,给出了解离率与自身压力、激光脉冲数和缓冲气体压力等的关系。实验结果表明,乙氧基乙醇和丁氧基乙醇为二级反应,三者均无瓶颈效应。     

飞秒激光作用下CO_2分子两体、三体解离动力学研究

正飞秒激光具有超短的脉冲宽度和超强的峰值功率,已经成为测量和操控分子超快动力学行为的重要工具。但是飞秒强激光场下,分子行为非常复杂,多个反应通道相互竞争和纠缠在一起。冷靶反冲离子动量谱仪具有全微分,符合测量功能,极大地提高了强激光场和分子相互作用的实验研究水平。它能够在一次实验中记录下所有反应通道的数据,离线分析时通过设定筛选条件,就可以获得特定反应通道精确的动力学数据,重构反应过程。介绍了飞秒强激光作用下二氧化碳离子的两体和三体解离动力学研究中的最新进展,其中二氧化碳离子是通过中性二氧化碳分子在波长800 nm、脉宽24 fs、强度10~(15)W/cm~2的激光场中隧道电离的产生。利用新建的冷靶反冲离子动量谱仪的全微分符合测量功能,将源自同一母体离子的反应碎片关联起来,研究了二氧化碳离子两体解离和三体解离过程,即通道CO_(2~2+)→CO~++O~+和通道CO_(2~2+)→O~++C~++O~+。牛顿图分析结果支持上述方法能够区分序列解离和非序列解离通道,利用非序列解离通道精确的实验数据,重构出CO_(2~2+)解离前的分子构型,和激光作用前的中性CO_2的分子构型比较接近。该项研究表明,飞秒激光库仑爆炸可以对分子瞬时构型进行成像。     

氨的激光复相催化氧化反应和氮同位素的分离

本文以多晶铂-10%铑丝为催化剂,将CW CO_2激光束通过热丝圈使氨分子激发,研究了氨的激光复相催化氧化反应的动力学,在热丝温度为525——602K范围内,测得该反应的动力学方程式为v=k_LP_(NH3)·Po_2~(1/2),在激光辐照下的表观活化能为15Kcal/mole,比单纯热反应降低了10Kcal/mole。此外,曾以10.6μmR(40)支线的CW CO_2激光选择性激发~(15)NH_3,控制Pt-Rh丝在反应阈值温度(225℃)时,利用上述反应对~(15)NH_3和~(14)NH_3进行了同位素分离,并获得初步的分离效果。     

红宝石激光辐照猪皮肤的损伤阈实验

红宝石激光,波长为694.3nm.入射皮肤后99%的能量在浅层3.6 mm内被吸收,所致皮肤效应的主要特点是色素变深、色素沉着、光致过敏反应及烧伤等.本实验目的是观察红宝石激光照射白猪皮肤的反应,求出50%的红斑反应剂量(Eryth-ema Dose: ED_(50)),为过渡到人皮肤损伤阈的研究提供生物学参数.一、实验1.激光器:红宝石激光,工作物质尺寸为φ21.5×530mm,氙灯泵浦,多模脉冲输出.脉宽约0.32ms,照射光斑直径约0.5cm,激光输出稳定度在±5%以内.2.实验动物:白色幼猪,长白种,雌雄皆有,共8只,体重为4.6±0.8kg.另有3只专供组织学取     

固体甲酸铀酰化合物的红外光谱及其光解反应的研究

本文制备了一系列固体甲酸铀酰化合物,并研究了它们的红外吸收光谱。发现这些化合物的铀酰基团的反对称振动v_a的频率在912～952cm~(-1)范围,对于其中某些复盐化合物,v_a吸收峰呈单峰。根据上述v_a吸收光谱,应用TEACO_2激光研究了碱式甲酸铀酰的光解反应。实验结果表明,这种光解反应只有在共振的激光射线照射下才能发生。     

CF_2Cl_2的激光裂解研究

本工作是用连续波CO_2激光对CF_2Cl_2进行辐照,考察了不同气体压力,不同激光功率时的光解产物,并与热裂解相比较。实验结果发现激光裂解的最终产物与热裂解没有明显的差别,这表明连续CO_2激光辐照CF_2Cl_2的净效应与简单加热效应相似。实验的主要结果是:①CF_2Cl_2激光裂解的主要产物是C_3F_4Cl_2、CF_3Cl和Cl_2②气体压力在30～300托范围内,光解产物中C_2F_4Cl_2含量多;300托～常压范围内,CF_3Cl含量多,且随着压力升高,主要产物由C_2F_4Cl_2向CF_3Cl转化。③用不同功率密度(1000～2000W/cm~2)的激光辐照时,发现CF_2Cl_2的分解分数f与所吸收的能量E为一线性关系。且气体压力高时,引发反应的阈值功率密度低。④气体压力在30～300托范围内,都可找到相适应的激光功率密