本发明专利技术涉及一种亚稳态储能粒子－ＳｉＯ（ｂ↑［３］∏）的合成装置，高温热解炉为管式结构，其由外向内依次为密封外壳、保温层和炉膛，在炉膛的中部轴向设置有热电偶，炉膛外壁缠绕有电热丝；ＳｉＨ↓［４］储气瓶经气体混合器与高温热解炉的气体入口相连，在高温热解炉的气体出口外侧设置有Ｎ↓［２］Ｏ喷嘴，喷嘴经气体混合器与Ｎ↓［２］Ｏ储气瓶相连，Ｎ↓［２］Ｏ与高温热解炉气体出口的主气流相交反应，在反应区的外侧沿高温热解炉的径向设置有观测筒，观测筒与真空系统连接，观测筒外端依次设置有透镜和光谱仪；光谱仪通过线路与计算机信号连接。本发明专利技术操作简单，易于实现，性能稳定且易于放大，可以为将来的Ｎａ、Ｔｌ、Ｇａ等原子激光器提供能源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高温合成亚稳^i诸能粒子Sio(b3n)的装置。它的主要用途是合成高浓度的SiO(b3n)储能粒子，为Na、 Tl、 Ga等原子激光器提供能源。该装置的最大特点是操作简单，易于实现，性能稳定且易于放大。该装置的成功建立， 为Na、 Tl、 Ga等原子激光飘开究提供了lt^条件。特别是Na原子激光器，是目 前激光f!5开究的一个热点。技术背景上世纪80年代，研究人员就发现亚稳态的sio (b3n)是一种很好的储能粒子，其能量接近3.5eV，寿命在10ms量级。实^i正实SiO(b3n)可以与Tl (535皿)、 Ga (417nm)、 Na (569、 616 nm)等原子发生高效的近共振传能并将这些原子从基态激发到激发态。研究表明Na原子与SiO(b3n)的近共振传能是最容易实na最有效的。由此形成了钠原子化学激光的概念，其最佳发光波长在569nm，属于可 见波段。目前存在的化学激光都处在红外波段，因此钠原子化学激光延伸了目前 化学激光的波长范围，也表现出了一些独特的应用前景。SiO(b3n)是纳原子化学激光的能源。如何简单、高效地合成SiO(b3n)是目 前研究的一个关键问题。通过气相单质硅原子和即反应生成Sio(b3n)是目前最常用的方法。在以往的大部分研究中，气相Si原子都是通过蒸发单质Si产生的。 这种方法的主要缺点是需要的，过高(超过160(TC)，而且产生的Si原子的浓 度低。少数几个研究SiO光谱的实验中，使用了不同的裂解SiH4的方法来获取气相Si原子，其中包括直流放电解离和激波解离，这两个方法共同的问题^x隹于控制、产物复杂、光谱测试干扰大。为了避^J:述方法的局限，美国人J. M. St印hens通过热解s讽产生si原子，建立了一禾中易于控制和放大的Sio(b3n)合成实验装置。但是J.M. St印hens的装置对材半接求严格，成^高且难以实现。本专利技术 在J.M. St印hens技术路线的基础上，建立了一个结构完全不同的装置，成功合成了高浓度的sioom)粒子。同时该装置对材料的要求较低，易于实现，而且操作简单，性能稳定。该装置的建立为相应的金属原子激光f^寺别是Na原子激光器 的研究奠定了基础。Na原子激光器的工作原理如下7Va(4t/2/)) — 7Va(3; 2尸)+ V(569画)(1)(3)(4)反应(i)产生了亚稳态的SiO(a3s+， b3n)，该反应的量子效率很高且b3n占绝对多数。SiO( b3n)与Na原子的基态3s2S发生近共振传能将基态钠原子泵浦到 4d2D能级(式2)。随后，Na(4cfD)发生自发辐射和受激辐射，发出569醒的激光(式 3、 4)。 Na原子激光器的发光波长位于可见区域，目前在很多领域有着迫切的应 用需求，因此Na原子激光器是目前激光器研究的一个热点。本专利技术对于Na原子 激光器的实验研究甚至以后的商品化开发奠定了基础。本专利技术的目的在于提供一种方便快捷的合成SiO( b3n)粒子的装置。通过该装置可以合成高浓度的亚稳态储能粒子SiO( b3n)，并且可以实时测到该粒子的乡fe^农度。该装置可以作为将来Na、 Tl、 Ga等原子激光器的能源部件。 为实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案为 一种亚稳态储能粒子一Si0(b3n)的合成装置，包括S迅储气瓶、氦气储气瓶、&0储气瓶、载气储气瓶、高温热解炉、透镜和光谱仪，高温热解炉为管式结构，其由外向内依次为整体的不锈钢密封外壳、石棉保温层和SiC管高温炉膛，在炉膛的中部轴向设置有热电偶，在炉膛的SiC管外壁上缠绕有高温电热丝；SiH4储气瓶和氦气储气瓶通过管路经气体混合器与高温热解炉的气体入口相连，在高温热解炉的气体出口外侧设置有N20及其载气的喷嘴，喷嘴通过管路经气体混合器与即储气瓶和载气储气瓶相连，即与高温热解炉气体出口的主气流相交反应，形成反应区，在反应区的夕M则沿高温热解炉的径向设置有观测筒，观测筒内为测试区域，观测筒通过管路与真空系统连接，观测筒外端依次设置有透镜和光谱仪，观测筒、透镜和光谱仪光路连接；光谱仪通过线路与计算机信号连接c所述热电偶和高温电热丝通过线路与一温度控制器电连接；在气体混合器 与高温热解炉之间的管路及气体混合器与喷嘴之间的管路上分别设置有阀；在 SiH4储气瓶、氦气储气瓶、N/)储气瓶及载气储气瓶的气体出口管路上分别设置
技术实现思路
有流量控制器;在高温热解炉的气体入口和气体出口处均设置有硅橡胶密封垫圈； 在高温热解炉的气体出口外侧均匀设置有即及其载气的喷嘴。 本专利技术的有益效果是1、 通过本专利技术可以很方便地建立一个合成亚稳态储能粒子Sio( b3n)的装置，为Na、 Tl、 Ga等金属原子激光研究提供能源。也有可能为将要实现的商品化 的Na、 Tl、 Ga等金属原子激光器提供能源部件。2、 本专利技术可以同时检测SiO(bSn)自发辐射光谱，并能给出粒子浓度。可以供SiO( b3n)的相关研究提供研究介质和相关数据。3、 本专利技术不仅可以合成高浓度的SiO(b3n)粒子，而且可以通过定标的测试 系统，x寸粒子浓度进行定量测量。4:试验结果表明，本装置操作简单，易于实现，性能稳定且易于放大，可以 生成高浓度SiO(b3n)粒子，这为将来的Na、 Tl、 Ga等原子激光器进一步发展提供了保障。 附图说明图l为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术测到的Sio( b3n)自发辐射谱。 具体实肺式本专利技术通过一种操作简单，容易实现的反应装置，合成高浓度的SiO(b3n)粒子。通过该装置可以为将来的Na、 Tl、 Ga等原子激光器提供能源。 包括S讽热解炉，气体混M置和测试系统组成。SiH4高温热解炉整体密封(密封材料为耐热硅橡胶)，采用常规电热丝加热; 炉 用常见的SiC管；保MJ1采用石棉填充材料；结构为常规管式炉结构。炉 体整体镶嵌在一个不锈钢外壳内，通过不f辩R外壳整体密封。炉子进口和出口均 由硅橡胶垫圈密封。炉膛(SiC管)外面缠绕电热丝，电热丝从炉膛一段均匀缠 至另一端，以保证整个炉膛内部温度均匀；SiH4热解炉内胆从一端到另一端均被 均匀加热，炉子盼直温区长度与炉膛长度基本相当。气体混M置由气体混合腔，流量控制器，计算机系统，和N20喷嘴组成。化0及其载气的进气口紧贴炉膛出口，而且采用圆周喷射的方式与主气流混 合。S讽及其载气从炉膛入口直接进入，反应气体和载气在一个混合器内预混。 各气体的流量分别由质量流量计控制。质量流量计与计算机控制系统连接，由计 算机软件实现数据采集和信号触发。测量装置由透镜收集系统和光谱仪组成。通过由计量院标定的氖灯可以x才该测量装置进行标定。标定后的须糧系统可以对发光粒子进行乡M^农度测量。通过 测量数据可以调节和优化实验^#，以满足实际需求。 如图1所示，具体结构如下一种亚稳刻诸能粒^^"Sio(b3n)的合成装置，包括siH4储气瓶i、氦气储气瓶2、 N20储气瓶18、载气储气瓶19 (氦气)、高温热解炉ll、透镜13和光谱仪 12。高温热解炉11为管式结构，其由外向内依次为整体的不锈钢密封外壳、石棉 保温层10和SiC管高温炉膛9，在炉膛9的中部轴向设置有热电偶6，在炉膛9 的SiC管外壁上缠绕有高温电热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种亚稳态储能粒子－ＳｉＯ（ｂ↑［３］∏）的合成装置，包括ＳｉＨ↓［４］储气瓶（１）、氦气储气瓶（２）、Ｎ↓［２］Ｏ储气瓶（１８）、载气储气瓶（１９）、高温热解炉（１１）、透镜（１３）和光谱仪（１２），其特征在于：高温热解炉（１１）为管式结构，其由外向内依次为整体的不锈钢密封外壳、石棉保温层（１０）和ＳｉＣ管高温炉膛（９），在炉膛（９）的中部轴向设置有热电偶（６），在炉膛（９）的ＳｉＣ管外壁上缠绕有高温电热丝；ＳｉＨ↓［４］储气瓶（１）和氦气储气瓶（２）通过管路经气体混合器（４）与高温热解炉（１１）的气体入口相连，在高温热解炉（１１）的气体出口外侧设置有Ｎ↓［２］Ｏ及其载气的喷嘴（１４），喷嘴（１４）通过管路经气体混合器（４）与Ｎ↓［２］Ｏ储气瓶（１８）和载气储气瓶（１９）相连，Ｎ↓［２］Ｏ与高温热解炉（１１）气体出口的主气流相交反应，形成反应区，在反应区的外侧沿高温热解炉（１１）的径向设置有观测筒（１５），观测筒（１５）内为测试区域（１７），观测筒（１５）通过管路与真空系统（１６）连接，观测筒（１５）外端依次设置有透镜（１３）和光谱仪（１２），观测筒（１５）、透镜（１３）和光谱仪（１２）光路连接；光谱仪（１２）通过线路与计算机（８）信号连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王增强，多丽萍，桑凤亭，金玉奇，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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