Весьма перспективен лазер на парах кадмия, работающий в непрерывном режиме в синей (0,4416 мкм ) и ультрафиолетовой (0,3250 мкм ) областях спектра и обладающий высокой монохроматичностью. Пары Cd образуются в испарителе, расположенном около анода (рис. 4 ). Они сильно разбавлены Не. Равномерное распределение Cd в газоразрядной трубке и подбор его концентрации достигаются увлечением паров Cd ионами Не от анода к катоду. Плотность паров Cd определяется температурой подогревателя. В охладителе около катода Cd конденсируется. Трубка диаметром 2,5 мм и длиной 140 см при давлении Не 4,5 мм рт. ст., температуре подогревателя 250 °С, токе разряда 0,12 а и напряжении 4 кв позволяет получить мощность 0,1 вт в синей и 0,004 вт в ультрафиолетовой областях спектра. Кадмиевый лазер применяется в оптических исследованиях (см. Нелинейная оптика ), океанографии, а также фотобиологии и фотохимии.
Газодинамические лазеры (В. К. Конюхов и А. М. Прохоров, СССР, 1966). Характерной особенностью газов является возможность создания быстрых потоков газовых масс. Если предварительно сильно нагретый газ внезапно расширяется, например при протекании со сверхзвуковой скоростью через сопло, то его температура резко падает. При внезапном снижении температуры молекулярного газа колебательные уровни энергии молекул могут оказаться возбуждёнными (газодинамическое возбуждение). Существует СО2 -лазер с газодинамическим возбуждением. При газодинамическом возбуждении тепловая энергия непосредственно преобразуется в энергию электромагнитного излучения. Мощность излучения газодинамических лазеров, работающих в непрерывном режиме, достигает 100 квт.
Химические лазеры. Инверсия населённостей в некоторых газах может быть создана в результате химических реакций, при; которых образуются возбуждённые атомы, радикалы или молекулы. Газовая среда удобна для химического возбуждения, т. к. реагирующие вещества легко и быстро перемешиваются и легко транспортируются. Химические лазеры интересны тем, что в них происходит прямое преобразование химической энергии в энергию электромагнитного излучения. Примером химического возбуждения может служить возбуждение при цепной реакции соединения фтора с дейтерием, в результате которой получается возбуждённый дейтерид фтора DF, передающий в дальнейшем энергию своего возбуждения молекулам CO2 . Удаление продуктов реакции обеспечивает непрерывный характер работы этих лазеров.
К химическим лазерам примыкают Г. л., в которых инверсия населённостей достигается с помощью реакций фотодиссоциации (распада молекул под действием света). Это быстропротекающие реакции, в ходе которых возникают возбуждённые радикалы или атомы. Существует лазер на фотодиссоциации молекулы CFз I (С. Г. Раутиан, И. И. Собельман, СССР). Диссоциация происходит под действием излучения ксеноновой лампы-вспышки. Осколком реакции является возбужденный атомарный ион I+
Лазер Длина волны,мкм Мощность, вт Кадмиевый 0,3250 несколько тысячных долей Кадмиевый 0,4416 десятые доли Аргоновый 0,4880 единицы Аргоновый 0,5145 десятки Криптоновый 0,5682 единицы Гелий-неоновый 0,6328 десятые доли Гелий-неоновый 1,1523 сотые доли Ксеноновый 2,0261 сотые доли Гелий-неоновый 3,3912 сотые доли СО-лазер 5,6-5,9 сотни СО2 -лазер 9,4-10,6 дес. тысяч Лазер на молекулах HCN 337 тысячные доли
Лит.: Квантовая электроника, М., 1969; Беннет В., Газовые лазеры, пер. с англ., М., 1964; Блум А., Газовые лазеры, «Тр. института инженеров по электронике и радиоэлектронике», 1966, т. 54, № 10; Пател К., Мощные лазеры на двуокиси углерода, «Успехи физических наук», 1969, т. 97, в. 4; Аллен Л., Джонс Д., Основы физики газовых лазеров, пер. с англ., М., 1970.
Н. В. Карлов.
Рис. 3. СО2 -лазер.
Рис. 4. Схематическое изображение кадмиевого лазера: 1 — зеркала; 2 — окна для выхода излучения; 3 — катод (слева) и анод (справа); 4 — испаритель кадмия; 5 — конденсатор паров кадмия; 6 — газоразрядная трубка.
Рис. 2. Поперечное сечение конструкции гелий-неонового лазера для космических исследований.
Рис. 1. Схема уровней энергии вспомогательных и рабочих частиц газоразрядного лазера.
Газовый разряд
Га'зовый разря'д, совокупность электрических, оптических и тепловых явлений, сопровождающих прохождение электрического тока через газ. См. Электрический разряд в газах .
Газовый режим
Га'зовый режи'м шахты, распорядок, вводимый на шахтах (рудниках), опасных по выделению метана или водорода. Если шахта опасна не только по газу, но и по взрывчатой пыли, то вводится т. н. пыле-газовый режим.
К опасным по газу относятся шахты, в которых хотя бы один раз и на одном пласте было обнаружено присутствие метана. В зависимости от газообильности шахты разделяются на 4 категории (табл.).
Г. р. предусматривает выполнение организационно-технических мероприятий для предупреждения скопления газа до опасных пределов и появления источников воспламенения газа. Это достигается осуществлением интенсивной вентиляции выработок и дегазации полезных ископаемых и вмещающих пород; применением таких способов работ и механизмов, при которых скопление газа минимально; регулярным контролем содержания газа в воздухе горных выработок при помощи газоопределителей и аппаратуры автоматического контроля и аварийного оповещения. Вторая группа мероприятий состоит в том, чтобы не допускать в шахте открытого пламени, раскалённых предметов и искр (достигается применением предохранительных взрывчатых веществ, электрооборудования в специальном исполнении, соблюдением предохранительных мер при ведении горных работ и др.).
При разработке пластов, опасных по внезапным выбросам и суфлярным выделениям, при наличии слоевых скоплений метана Г. р. включает ряд дополнительных мероприятий. См. также Пылевой режим .
Категории шахт
Показатели Категории по газу Сверхкатегорные I II III Угольные шахты Количество метана, выделяющегося в сутки на 1
т . среднесуточной добычи,
м3 5 от 5 до 10 от 10 до 15 Св. 15 или шахты, разрабатывающие пласты, опасные по выбросам угля и газа и суфлярным выделениям газа Рудные и нерудные шахты Количество горючих газов (метана, водорода), выделяющихся в сутки на 1
м3 среднесуточной добычи,
м3 до 7 от 7 до 14 от 14 до 21 21 и выше или шахты, разрабатывающие пласты, опасные по выбросам угля и газа и суфлярным выделениям газа
Примечание. При делении шахт на категории по газообильности 1м3 водорода
принимают равным 2м3 метана.
С. Я. Хейфи.
Газовый руль
Га'зовый руль, устройство для управления самолётами, ракетами, космическими кораблями и др. летательными аппаратами на тех участках полёта, где воздушные рули неэффективны. По конструкции Г. р. разнообразны: от пластин, изменяющих направление тяги газового потока, до сложного соплового аппарата. В самолётах вертикального взлёта и посадки (рис. ) Г. р. применяются на режимах взлёта и посадки (до выхода на горизонтальный полёт), в ракетах и космических кораблях — на начальных участках полёта и для управления в безвоздушном пространстве.
Самолёт вертикального взлёта и посадки (а), кабина космического корабля (б), ракета (в): 1 — газовый руль; 2 — генератор газа.
Газовый сепаратор
Га'зовый сепара'тор, аппарат для очистки продукции газовых и газоконденсатных скважин от капельной влаги и углеводородного конденсата, твёрдых частиц и др. примесей. Примеси затрудняют транспортировку газа и являются причиной коррозии трубопроводов, закупорки (частичной или полной) скважин, шлейфов и промыслового оборудования вследствие образования пробок гидратов или льда (см. Гидратообразование ). форма Г. с. цилиндрическая (горизонтальные и вертикальные).