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氧碘化学激光器氧发生器的主要参数测试

赵伟力  
【摘要】: 在氧碘化学激光器的研制过程中,单重态氧发生器作为其中一个关键的部件倍受人们所关注。氧发生器结构性能的好坏将直接影响到发生器的反应效率和激发效率,从而影响到激光器的化学效率。为此,优化氧发生器的性能参数就成为改进氧发生器结构性能的重要手段。一方面可以通过建立合适的理论模型来为发生器的改进提供理论指导,另一方面就是要通过一系列实验来直接研究氧发生器的性能,此时,氧发生器的一些重要参数的测试则起到了十分重要的作用,从实验上为氧发生器的进一步改进提供了依据。 反映氧发生器性能的参数主要有三个,它们分别是:单重态氧产率,氯气利用率,出口处的水汽含量。迄今为止,已有许多技术和手段应用于这三个参数的测试,然而由于化学激光器的特殊性,这些测试手段都有着这样那样的问题。特别是对于单重态氧产率的精确测量,一直是一个世界性的难题。传统的顺磁共振法、光电离光谱法很难应用到化学激光器中去,量热法也由于电桥平衡比较困难而无法应用到目前大型的COIL上,目前常见的发射光谱法和吸收光谱法比较易行,是很好的相对测量手段,但是由于需要经常的标定实验,而标定过程又会引入较大的误差,所以绝对测试的准确程度较低。本论文利用我们自行设计搭建的测试系统采用喇曼散射光谱法和吸收光谱法对氧碘化学激光器氧发生器的上述三个主要参数进行了测试,特别是对于单重态氧产率和氯气利用率,在国际上首创采用一套装置同时检测,方法简便易行,测试准确。本论文对改进氧发生器的结构、选择系统压力范围等具有实际的指导意义。 采用可以实时标定的喇曼散射光谱法首次在国内对单重态氧产率进行了 氧碘化学激光器氧发生器的主要参数侧试 测试,测试的相对误差小于跳。由侧得的数据得到了加入稀释气体、稀释气 体种类以及稀释比例对单重态氧产率的影响,给出了该发生器P一:值与仇(a, △)产率的关系,还考察了传输距离对仇(a‘△)产率的影响;在国际上首创 利用喇曼散射光谱法在侧量产率的同时进行了氯气利用率的检侧,侧试结果 与其他理论及实验结果十分相近;给出了气体在发生器中的滞留时间与氯气 利用率之间的关系,该结果为提高氧碘化学激光器的反应效率和化学效率提 供了参考依据;另外采用了吸收光谱法对发生器出口处的水汽含量进行了测 量、得到了水汽分压和百分含量随着发生器压力、稀释气体比例以及BHP温 度等的变化情况,该实验结果对于改进发生器工作条件、减少水汽含量、提 高氧碘化学激光器的出光功率具有十分重要的指导意义。


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