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ⓘ Laser a iodio in fase totalmente gassosa




                                     

ⓘ Laser a iodio in fase totalmente gassosa

Il laser a iodio in fase totalmente gassosa, noto con lacronimo AGIL, è un laser chimico, cioè un laser che sfrutta lenergia prodotta da una reazione chimica esotermica per ottenere la necessaria inversione di popolazione, anziché basarsi su un pompaggio ottico o elettrico come avviene nei laser tradizionali. Come nel laser ossigeno-iodio, anche nellAGIL la radiazione laser è emessa nel vicino infrarosso a 1315 nm, ed è dovuta ad una transizione tra stati elettronici dello iodio atomico I:

I 2 P 1/2 stato eccitato → I 2 P 3/2 stato fondamentale

AGIL può funzionare in modo pulsato oppure continuo. Rispetto al sistema COIL, che richiede la presenza di reattivi chimici in due fasi liquido/gas, lAGIL richiede solo reattivi gassosi, ed è quindi considerato più promettente per applicazioni aerospaziali per motivi di peso.

Il primo AGIL è stato descritto nella letteratura scientifica nel 2003, e ha anche ottenuto brevetti.

                                     

1. Principio di funzionamento

NellAGIL il meccanismo di formazione dello iodio atomico eccitato è diverso rispetto al COIL, e tutte le reazioni avvengono in fase gassosa. I composti utilizzati sono trifluoruro di azoto NF 3, cloruro di deuterio DCl, ioduro di idrogeno HI e acido azotidrico HN 3. Molti dettagli del meccanismo sono ancora da chiarire, ma lo schema di principio è il seguente.

NF 3 è usato per produrre fluoro atomico F, in genere tramite una scarica elettrica. Il fluoro atomico formato F reagisce con DCl formando cloro atomico Cl, che a sua volta reagisce con HI formando iodio atomico allo stato fondamentale, I 2 P 3/2:

F + DCl → DF + Cl + HI → HCl + I 2 P 3/2

Il cloro atomico reagisce anche con HN 3 per formare cloronitrene NCl nello stato elettronicamente eccitato, NCl 1 Δ:

Cl + HN 3 → HCl + N 3 Cl + N 3 → N 2 + NCl 1 Δ

Gli atomi di iodio allo stato fondamentale reagiscono con il cloronitrene eccitato in una reazione di trasferimento di energia, formando cloronitrene allo stato fondamentale NCl 3 Σ e atomi di iodio eccitati I 2 P 1/2:

I 2 P 3/2 + NCl 1 Δ → I 2 P 1/2 + NCl 3 Σ

Tutto il sistema va ottimizzato con attenzione in modo che lo iodio eccitato si formi nella cavità ottica, dove si ha emissione laser da emissione stimolata di I 2 P 1/2:

I 2 P 1/2 + hν → I 2 P 3/2 + 2 hν

Sono stati presi in esame anche altri reagenti gassosi in grado di far funzionare un sistema AGIL.

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