Благородные газы

6.Последние  научные открытия, связанные с благородными газами

6.1.Эксимерный  лазер, сделанный на хлоридах  благородных газов

       Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности, к эксимерным лазерам с замкнутой системой регенерации газовой смеси.

       В данной системе осуществляется последовательно высокотемпературная и криогенная очистка газовой смеси. Для высокотемпературной очистки используется геттер на основе титана (для лазеров на фторидах), либо на основе кальция (для лазеров на хлоридах). В геттере осуществляется химическое взаимодействие продуктов деградации активной среды с Са или Т. Криогенная очистка позволяет адсорбировать примеси, оставшиеся после прохождения газовой смесью геттера. Для обеспечения полной очистки процесс повторяют три раза, пропуская газовую смесь через аналогичных звенья. Все, включая основной галоген, галогенсодержащие соединения отфильтровываются, так как обладают повышенной химической активностью. Поэтому необходимо осуществлять дополнительный напуск галогена в рабочий объем, причем количество его строго дозируется. Галоген часто подается в смеси с благородным газом (Ne или Не), что приводит к увеличению давления активной среды, и начиная с определенного давления требуется дополнительная откачка, в результате которой часть благородных газов выбрасывается в атмосферу, т.е. система является квазизамкнутой. 
       Недостатком этой системы является высокая стоимость эксплуатации лазера из-за повышенного расхода дорогостоящих благородных газов. Кроме того, при работе криогенной очистки расходуется жидкий азот, что также повышает стоимость эксплуатации. Другим недостатком системы является необходимость работы с чистыми галогенами (F2, Cl2, газообразный НСl) или их смесями с благородными газами (Не или Ne), поэтому всегда существует опасность отравления обслуживающего персонала в случае утечки газа, общее количество которого может быть значительным для обеспечения необходимого времени работы лазера. Поэтому должны быть приняты соответствующие меры безопасности, например использование дорогостоящей химической стойкой газовой арматуры, вентиляции адсорбентов, что приводит к еще большему удорожанию системы. 
        Целью изобретения является снижение стоимости эксплуатации эксимерного лазера на хлоридах благородных газов за счет экономии благородных газов, повышение безопасности эксплуатации лазера, а также снижение стоимости эксимерного лазера за счет упрощения конструкции системы газонапуска. 
        Указанная цель достигается тем, что в качестве источника газообразного хлористого водорода используется управляемый однокамерный или двухкамерный генератор HCl, включенный в газовом потоке вслед за геттером, а также тем, что использование геттера для предварительной откачки лазерной камеры позволяет полностью отказаться от других систем откачки и регенерации. 
       Геттер выполнен на основе щелочных и щелочноземельных металлов (Сa, Ba, Mg, K, Na, Li) или их смеси, которые взаимодействуют с большинством продуктов распада газовой среды эксимерного лазера, а также со всеми компонентами атмосферного воздуха (кроме Ar) с N2, O2, CO2 и Н2О. Это позволяет использовать геттер в качестве форвакуумного насоса для предварительной откачки лазерной камеры эксимерного лазера. Остающийся один процент аргона слабо влияет на кинетику эксимерного лазера. Более того, в случае ArCl лазера атмосферный аргон может служить исходным газом для получения генерации. Рабочий диапазон температур геттера лежит в пределах от 20 до 600оС, в зависимости от используемого металла. Например, более высокие температуры нужны при использовании Са и Mg, которые без нагрева практически не активны. 
       В систему регенерации после геттера по току газа включен управляемый генератор газообразного НСl, который добавляют в газовую смесь, состоящую на выходе из геттера большей частью из смеси благородных газов (Ne:Ar, He: Xe, Ne:Kr и др.). В отличие от многоступенчатой системы регенерации не прореагировавшие примеси будут повторно взаимодействовать с геттером при последующих проходах газовой смеси через геттер. В предлагаемой конструкции генератора HCl выбраны химические реакции, в которых газообразный НСl образуется внутри рабочего объема в результате контролируемой химической реакции, инициируемой нагревом одного или нескольких химических компонентов до температуры от 30 до 600о. Скорость наработки НСl зависит от температуры реагентов. При этом в нерабочем состоянии (при комнатной температуре) скорость выделения НСl практически равна нулю и даже при разгерметизации системы не существует опасности отравления обслуживающего персонала. Кроме того, поскольку устранены большие объем с ядовитыми газами, нет необходимости использовать дорогостоящие химические поглотители. 
 
       Система позволяет осуществить качественную регенерацию газовой смеси, которая не сопровождается повышением давления в лазерной камере. Поэтому не требуется дополнительная откачка камеры, что позволяет существенно повысить экономию дорогостоящих благородных газов.

                                       6.2. Новое соединение ксенона

        Химикам удалось синтезировать и изучить новую молекулу, содержащую благородный газ ксенон. HXeOXeH, возможно, является самой легкой молекулой с двумя атомами ксенона. Свойства данного соединения находятся на стадии изучения, поэтому точной информации о данной молекуле предоставить нельзя.

Заключение

       В результате проделанной работы были изучены строение и свойства благородных газов, а так же их практическое применение. Данные элементы являются химически инертными в виду своего строения - завершенного верхнего электронного уровня, но тем не менее в особых условиях могут вступать в реакции. Более всего изучена химия криптона, ксенона и радона. Основными известными веществами являются их соединения с галогенами и кислородом. Так же для них известны соединения включения – клатраты. Не смотря на то, что химия инертных газов находится на стадии изучения, они находят большое практическое применение во многих отраслях. Гелий и Аргон применяют для создания инертных атмосфер при сварке металлов, при консервации продуктов. Неон применяется в электротехнике в для наполнения стабилизаторов напряжения и в осветительных приборов. Аргон применяют в светотехнике и ядерной физике. Так же благородные газы находят свое применение в такой важной отрасли как медицина (например, “ радоновые ванны ”). Данные элементы охватывают важные аспекты жизни человека, не говоря уже о том, что они содержатся воздухе. Поэтому их изучение является важной и актуальной проблемой современной химии.

Список  литературы

1. Большой энциклопедический словарь. М.: Химия, 1998. 792 с.
2. Крылов В.К., Кукушкин Ю.Н., Панина Н.С. Толковый   химический словарь для всех. М.: Химия, 1998. 400 с.
3. Кукушкин Ю.Н. Реакционная способность благородных газов. Сорос.            образоват. журн. 2001. Том 7, №4,с52-54.  
4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. шк., 2005.  743 с.
5. Химическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1995.- 640 с.
6. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Т. 1. М.: “Химия”, 1973. – 688с