YAG倍频激光对不同充氢率含氢钯材的“过热”触发研究

【摘要】： 在H-Pd气固系统中，研究了不同的YAG倍频激光对氢含量不同的充氢钯材照射(“触发”)后，系统产生的“过热”与激光脉冲频率、强度的关系。即在系统达到平衡态后，通过测量YAG倍频激光触发纯钯和含氢钯引起的热效应，来研究激光功率、钯材含氢率(充氢率)对“过热”的影响。钯材充氢采用的方法是：通过表面处理在常温低压(P＜1atm H_2)条件下把氢原子引入钯金属内部。实验结果表明：在室温条件下可以将氢原子充入到钯晶格中，其充氢率(x=[H]／[Pd]原子比)最高可达0.85±0.01。激光触发含氢钯材“过热”实验是通过改变激光脉冲频率(4种)与激光器工作电压(4种)来完成的。通过排列组合利用十六种不同功率YAG倍频激光分别对充氢率为0、0.20、0.29、0.40及0.85含氢钯进行触发。实验结果表明：在60组触发含氢钯材的“过热”实验中，产生“过热”现象的有13组(21.7％)。随着充氢率的增加，“过热”出现的次数减小；当充氢率为0.85时，系统中没有“过热”出现。在本系统中，低充氢率有利于“过热”的出现。本研究中产生的最大“过热”功率为64.54±0.08mW，此时的x=0.21±0.01，激光功率为0.70±0.01W；当激光作用时间为3.6×10~3秒时，总的“过热”量为232.26±0.03J；平均到每个钯原子放出的热能为(4.62±0.006)×10~(-17)J，平均每个氢原子所放出的热量为(8.87±0.03)×10~(-17)J。出现的最小“过热”功率为1.42±0.02mW，在激光作用的3.6×10~3秒时间里，“过热”量为5.10±0.08J。平均每个钯原子放出的热能为(1.01±0.02)×10~(-18)J，平均每个氢原子所放出的热量为(5.07±0.07)×10~(-18)J。只有约21％的激光触发实验产生“过热”的原因可能是，YAG倍频激光的波长532nm并非本实验系统含氢钯材的共振波长(实验系统温度为35.05±0.08℃)，但在非共振波长激光照射含氢钯时，可通过调整钯材内充氢率来实现“过热”现象的产生。