Laser chimico

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Un laser chimico è un'apparecchiatura laser che sfrutta l'energia prodotta da una reazione chimica esotermica per ottenere la necessaria inversione di popolazione e la conseguente emissione laser. I laser chimici possono funzionare in modo pulsato o continuo, e possono raggiungere una potenza dell'ordine dei megawatt. Sono adatti per uso industriale in operazioni di taglio e foratura, ma sono stati studiati soprattutto per applicazioni militari.[1]

Esempi di laser chimico sono i laser a fluoruro di idrogeno (HF) e a fluoruro di deuterio (DF), il laser ossigeno-iodio (COIL = chemical oxygen iodine laser) e quello a iodio in fase totalmente gassosa (AGIL = all gas-phase iodine laser). Tutti questi laser emettono radiazione nel vicino infrarosso; i laser chimici HF e DF non emettono una radiazione monocromatica (cioè di un'unica frequenza), ma un intervallo di frequenze.

Cenni storici[2][modifica | modifica wikitesto]

La possibilità di creare laser infrarossi sfruttando i prodotti vibrazionalmente eccitati di una reazione chimica fu proposta per la prima volta da John Polanyi nel 1961.[3] La prima emissione laser pulsata fu osservata nel laboratorio di George C. Pimentel nel 1964 da atomi di iodio eccitato prodotti dalla fotodissociazione di CF3I.[4] In seguito Pimentel ottenne emissione laser da cloruro di idrogeno (HCl): le molecole di HCl venivano eccitate otticamente provocandone la dissociazione; nella successiva ricombinazione si formavano molecole allo stato eccitato *HCl responsabili dell'emissione laser.[5] Poco dopo furono sviluppati i laser pulsati a fluoruro di idrogeno (HF)[6] e a fluoruro di deuterio (DF).

I primi laser chimici continui furono sviluppati nel 1969[7][8] e poi brevettati nel 1972[9] da ricercatori che lavoravano alla Aerospace Corporation a El Segundo (California). Queste apparecchiature erano basate su HF e mescolavano flussi adiacenti di H2 e F per produrre molecole eccitate *HF entro una cavità ottica.

Note[modifica | modifica wikitesto]

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • J. R. Airey e S. F. McKay, A supersonic mixing chemical laser, in Appl. Phys. Lett., vol. 15, 1969, pp. 401-403, DOI:10.1063/1.1652877.
  • Jerome V. V. Kasper e George C. Pimentel, Atomic iodine photodissociation laser, in Appl. Phys. Lett., vol. 5, 1964, pp. 231-233, DOI:10.1063/1.1723603.
  • Jerome V. V. Kasper e George C. Pimentel, HCl Chemical Laser, in Phys. Rev. Lett., vol. 14, 1965, p. 352, DOI:10.1103/PhysRevLett.14.352.
  • Karl L. Kompa e George C. Pimentel, Hydrofluoric Acid Chemical Laser, in J. Chem. Phys., vol. 47, 1967, p. 857, DOI:10.1063/1.1711963.
  • M. C. Lin, M. E. Umstead, e N. Djeu, Chemical Lasers, in Ann. Rev. Phys. Chem., vol. 34, 1983, pp. 557-591, DOI:10.1146/annurev.pc.34.100183.003013.
  • (EN) A. K. Maini, Lasers and Optoelectronics: Fundamentals, Devices and Applications, John Wiley & Sons, 2013, ISBN 978-1-118-68895-3.
  • J. C. Polanyi, Proposal for an Infrared Maser Dependent on Vibrational Excitation, in J. Chem. Phys., vol. 34, 1961, p. 347, DOI:10.1063/1.1731608.
  • D. J. Spencer, T. A. Jacobs, H. Mirels e R. W. F. Gross, Continuous-wave chemical laser, in Int. J. Chem. Kinet., vol. 1, 1969, pp. 493–494, DOI:10.1002/kin.550010510.
  • D. J. Spencer, H. Mirels, T. A. Jacobs e R. W. F. Gross, Continuous-wave chemical laser, su Brevetto US 3688215 A, 1972. URL consultato il 9 settembre 2014.
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