Обзор основных процессов кинетики активной среды COIL (I)

Процессы накачки и тушения

Динамика активации йода

Равновесная активация

Время релаксации активации

Эффективная константа равновесия накачки

Рассмотрим процессы, определяющие механизм накачки COIL. Поскольку лазирующая частица – атом йода, то накачка – это переход атома йода в возбужденное состояние:

Первая реакция – это процесс накачки, в котором молекула синглетного кислорода передает энергию электронно-возбужденного состояния атому йода. Обратный процесс также имеет место. Закон действующих масс позволяет выписать уравнение для концентрации возбужденных атомов йода:

Подставляя выражения для концентраций молекул кислорода:

а также уже использовавшиеся выражения для концентраций атомов йода (:), получаем:

Упрощаем:

Установившееся решение (da/dt=0):

где K_e=k₂/k₁ – константа равновесия процесса накачки.

Рассмотрим теперь немного более сложный случай, когда, кроме накачки, имеет место еще процесс тушения возбужденных атомов йода молекулами воды. Тогда схема реакций электронного обмена будет выглядеть так::

Закон действующих масс позволяет выписать уравнение для концентрации возбужденных атомов йода:

Подставляя выражения для концентрации молекул воды:

а также уже использовавшиеся выражения для концентраций йода и кислорода, получаем:

Упрощаем:

Установившееся решение (da/dt=0):

где – «эффективная» константа равновесия накачки, учитывающая влияние тушения:

Характерное время установления равновесного значения активации:

Решение уравнения (;), описывающее динамику установления равновесного значения активации (предполагается, что Y=const, K_e=const):

[1] Аррениус