Введение к работе
Актуальность темы. Газовая кинетика в поле излучения является сравнительно новой, интенсивно развивающейся областью физики, возникшей на стыке двух дисциплин - нелинейной спектроскопии и кинетической теории газов. Одними из наиболее важных и перспективных для исследования являются эффекты светоиндуцированного втягивания (выталкивания) атомов в световой пучок (СДВ) и светоиндуцированного дрейфа (СИД), поскольку с их помощью можно, в частности, получать важную физическую информацию о транспортных характеристиках атомов и молекул в основном и возбужденном состояниях. Использование эффекта СИД представляется также исключительно перспективным для решения задачи разделения короткоживущих изотопов, поскольку может обеспечить высокий коэффициент разделения и минимальные потери исходного продукта.
Целями работы являлись регистрация эффекта СДВ в атомарных парах лития и получение количественной информации о транспортных характеристиках лития в основном и возбужденном состояниях в различных инертных газах, регистрация эффекта СИД, исследование проблемы адсорбции атомарного лития на стенках ячейки и способа ее подавления, теоретическое и экспериментальное изучение СИД в условиях удаленных стенок ячейки, выяснение возможности применения СИД для разделения изотопов.
К началу работ по теме диссертации СИД был экспериментально исследован в атомарных парах Na [1], Rb [2], Ne [3], Ва [4] и в ряде молекулярных газов (CHsF, СН^Вг, СНзРН и других, см., например обзор в [5]), эффект СДВ - в Na [6], Rb [7], К [8]. С помощью СИД было проведено успешное разделение изотопов 12С#зР и l3CH^F [9], 85Rb, S7Rb [2], 22ЛЧ 2ANa [10].
Интерес к изучению СИД и СДВ лития обусловлен, в частности, существованием в природной смеси двух стабильных изотопов - 6Ы и 7Ы. Полученная физическая информация позволяет поставить эксперименты по их разделению и показать перспективность использования СИД для этих целей.
Научная новизна.
а) Впервые зарегистрированы эффекты СДВ и СИД в атомарных парах
лития.
б) Измерены коэффициенты диффузии и их относительные изме
нения при возбуждении лития в 2Р состояние в буферных газах
Не, Ne, Аг, Кг, Хе.
в) Показано, что переохлажденные пары лития могут достаточно долго
существовать в капилляре со стенками, покрытыми парафином, про
анализированы причины "гибели" атомарного лития.
г) Проведены теоретические и экспериментальные исследования СИД
лития в условиях удаленных стенок ячейки. Изучено пространственное
распределение и предложен способ нахождения скорости дрейфа в этих
условиях.
д) Поставлены эксперименты по разделению изотопов 6Ы, 7Ы и полу
чен рекордный коэффициент разделения К = 78 ± 8.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Эффект светоиндуцированного втягивания (выталкивания) (СДВ)
проявляется в атомарных парах лития в инертных буферных газах.
-
Эффект СДВ позволяет измерить коэффициенты диффузии лития в инертных газах и их относительные изменения при оптическом возбуждении.
-
В длинном узком капилляре с парафиновым покрытием стенок ярко проявляется СИД атомарных паров лития. Адсорбция на стенках при этом практически исключена даже при комнатной температуре.
-
В условиях удаленных стенок ячейки эффект светоиндуцированного дрейфа приводит к существенному изменению пространственного распределения концентрации атомарных паров лития.
5.Скорость дрейфа лития в условиях удаленных стенок ячейки находится из сопоставления экспериментальных данных о пространственном распределении паров с численными расчетами.
6.С помощью эффекта СИД в условиях удаленных стенок ячейки разделение изотопов лития 6Ы,7 Ы осуществляется с достаточно высоким коэффициентом разделения.
Апробация работы
Диссертация основана на материалах, опубликованых в 4 печатных работах и доложенных на Международной конференции ALT-92 (г.Москва), на конференции и семинарах ИАиЭ СО РАН.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, в котором кратко сформулированы общие выводы. Общий объем работы составляет 104 страниц машинописного текста, включая 27 рисунков, 1 таблицу и приложение. Список цитируемой литературы составляет 86 библиографических названий.
