Qabul qildi Quyosh fotoelektrik elementlari va modullari. Ultratovush va uning qullanilishi. Optik kvant generatorlar. (Lazerlar). Reja

Download 0,63 Mb.
bet	3/5
Sana	18.05.2024
Hajmi	0,63 Mb.
	#241937

1 2 3 4 5

Bog'liq
4-mustaqil ish

Ultratovush

Termopara yoki termoelement

Bu batareya oynaband yashik ichiga joylashgan bo‘lib, elektr qo‘ng‘irog‘ini tok bilan ta’minlab turadi.

Asrimiznng 30-yillarida akademik A.F.Ioffe termogeneratordan quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish masalasini taklif etgan bo‘lsa, 1941-yilga kelib u shunday termogeneratorni ishlab chiqdi. Quyosh termoelektrogeneratorlari asosan quyosh konsentratori va termobatareyalardan tashkil topgan.

1956-yilda G.M.Krjijanovskiy nomidagi Energetika instituti xodimlari diametri 2m bo‘lgan ko‘zgu fokusiga termogenerator o‘rnatib, issiq va sovuq payvandlar orasidagi temperaturalar farqi 400°С bo‘lganda 21V kuchlanish ostida 18,9 Vt quvvat olishga muyassar bo‘ldilar. Termogenerator FIK 2% ga yaqin. Bunga sabab elementlarni o‘zaro ulash sistemasi yaxshi ishlanmaganidir. Keyinchalik Y.Malevskiy va A.Oxotinlar termogenerator FIK 8% ga yetkazish imkoniyatiga ega bo‘ldilar.
Akkumulyator razryadlanganda generator ishga tushadi va akkumulyatorni zaryadlay boshlaydi, akkumulyator to’la zaryadlanib bo’lgach, generator ishini to’xtatadi. Generator sutkaning ixtiyoriy vaqtida ishlashi mumkin. U uzluksiz elektr ta‘minotining muhim elementi bo’lib xizmat qiladi. FETlar shovqinsiz ishlaydi, atmosferaga zararli chiqitlarni chiqarmaydi, ularni ishlatish ko’p mehnat talab qilmaydi. FElar va generatorlarni birgalikda ishlatish umumiy FETning tannarxini kamaytiradi. Lekin zahira qurilma bo’lmasa, FE modullar va akkumulyatorlar tunda ta‘minotni etkazib berishlari uchun etarli darajada katta bo’lishlari kerak. tarmoqqa ulangan FETlar, markazlashgan elektr ta‘minotida FETlar yuklamaning ma‘lum bir qismini qoplashi mumkin. Bu vaqtda akkumulyatorlar ishlatilmaydi. Er yuzida minglab iste‘molchilar shunday tizimlar bilan ta‘milanganlar. FElar eneriyasi bevosita ist‘molchilarga etkazib berilishi mumkin yoki tarmoqqa berilishi mumkin. Agar iste‘molchiga kechki paytlar ko’proq energiya kerak bo’lsa, u tarmoqqa murojaat qiladi, bu murojaat avtomatik ravishda qoniqtiriladi. FET iste‘molchi ehtiyojidan ko’p energiya ishlab chiqarsa, ortiqcha energiya tarmoqqa o’tkaziladi (sotiladi). Shunday qilib, kommunal tarmoq FET uchun zahira xizmatini o’taydi, akkumulyator esa avtonom qurilma uchun zahira vazifasini o’taganidek sanoat FE qurilmalari. Bu qurilmalar qazib olinadigan yonilg’ilarni ishlatmaydi, ekologik toza , shovqinsiz ishlaydi. Lekin ular kommunal tarmoqlar arsenaliga dinamik ravishda kirishib ketmagan, chunki FETlardan olinayotgan elektr energiyasi an‘anaviy manbalardan olinayotgan energiyadan qimmat, buning ustiga ular kunduzgi vaqtlarda ishlaydi xolos., ist‘molchi ob-havoga bog’liq bo’lib qoladi. - avtonom iste‘molchilar (kosmik kemalar, elektromobillar va h.za)da FETlar vazifasi birinchi o’rinda turadi. Quyidagi rasmda ―Speys SHattl‖ kosmik kemasining elektr ta‘minot qurilmasi keltirilgan .
Quyosh energiyasini elektr energiyasiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri aylantirish • Quyosh energiyasini elektr energiyasiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri aylantirishning termoelektrik, fotoelektrik va fotogalvanik usullari mavjud bo‘lib, ularning ichida fotogalvanik usul hali yaxshi o‘rganilgan emas. Ma’lumki, matereallarda erkin elektronlar mavjud bo‘lib, ular musbat ion atrofida xaotik ravishda harakat qiladi, metallning o‘zi esa elektr jihatdan neytral hisoblanadi. Agar bir yoki bir necha elektron metall sirtidan tashqi muhitga (vakuumga) chiqsa, metall sirti bilan muhit orasida potensiallar ayirmasi Δφ hosil bo‘ladi. Elektron zaryadi ( e ) ni bu potensiallar ayirmasi Δφ ga ko‘paytmasi elektronning chiqish ishi deb ataladi: Ultratovush - chastotasi 1520103 Gs dan 10’ Gs gacha boʻlgan elastik tebranishlar va toʻlqinlar. U.ni past chastotali (1,5 104 Gs), oʻrta chastotali (105—107 Gs) va yuqori chastotali (107—10’ Gs) U.ga boʻlish mumkin. U. tebranishlarni hosil qilishda maʼlum fizik hodisalarga asoslanib yasalgan U. nurlatkichlari qurilmalaridan foydalaniladi. Mexanik nurlatkichlarda U. tebranishlar gaz yoki suyuqlik oqimining mexanik energiyasi hisobiga sodir boʻladi. Elektromagnit nurlatkichlarning magnitostriksiya va pyezoelektr hodisalariga asoslangan turlari keng tarqalgan. Suv osti kemalarini izlashda, dengiz (okean) chuqurligini aniklashda, texnologik jarayonlarni tezlatishda, qiyin kechadigan baʼzi kimyoviy reaksiyalarni roʻyobga chiqarishda, massa almashinish, kristall oʻstirish, elektroliz kabi jarayonlarni tezlatishda, moddalarning fizik xususiyatlarini oʻrganishda, materiallar sifatini tekshirishda (qarang Defektoskopiya), moddalarga ishlov berishda, diagnostika va davolashda keng qoʻllaniladi. Ultratovushning emitentlari (manbalari) 2 ta katta guruhga bo'linadi. Birinchisi - harakat yo'lida o'rnatilgan to'siqlar mavjudligi sababli tebranishlar qo'zg'atiladigan generatorlar. doimiy oqim suyuqlik yoki gaz oqimlari. Ultratovush manbalarini birlashtirish mumkin bo'lgan ikkinchi guruh - bu berilgan oqim yoki kuchlanish o'zgarishlarini o'zgartiradigan elektroakustik transduserlar. mexanik tebranish atrof-muhitga akustik to'lqinlarni chiqaradigan qattiq jism tomonidan amalga oshiriladi. Tebranishlarning yuqori chastotasi va shuning uchun ultratovush to'lqinlarining qisqa to'lqin uzunligi natijasida ularni ultratovush nurlari deb ataladigan yo'naltirilgan nurlar shaklida tarqatish oson. Bu optik shaffof muhitda yorug'lik nurlari tomonidan amalga oshirilganidek, optik shaffof bo'lmagan (lekin shaffof UV) muhitda bir xillik va nuqsonlarni aniqlash uchun UVdan foydalanishga imkon beradi. U. ham sonar uchun, soʻnggi paytlarda tibbiy diagnostikada oʻsma hosilalarini aniqlash, yurak mushagi boʻlimlari harakatini oʻrganish va boshqalarda qoʻllaniladi.
Lazer kogerent nurlanish chiqaruvchi elektr-optik qurilmadir. Atama inglizcha "laser" qisqartmasidan kelib chiqib, L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation (majburiy nurlanish yordamida yorugʻlikni kuchaytirish), deb yoyiladi. Tipik lazer divergensiyasi past va toʻlqin uzunligi qatʼiy cheklangan (yaʼni, monoxrom) yorugʻlik chiqaradi.
Lazer (ing. laser; Light Ampliﬁ cation by Stimulated Emission of Radiation — majburiy nurlanish yordamida yorugʻglikning kuchayishi maʼnosini anglatadigan soʻz birikmalarining bosh harflaridan olingan), optik kvant generator — ultrabinafsha, infraqizil va koʻzga koʻrinadigan soha diapozondagi nurlanishlarni hosil qiluvchi qurilma; kvant elektronikadagi asosiy qurilmalardan biri. Birinchi Lazer 1960-yilda yoqutda amerikalik olim T. Meyman tomonidan yaratilgan. Ishi atom va molekulalarning majburiy nurlanishiga asoslangan. lazer har xil energiya (elektr, yorugʻlik, kimyoviy, issiklik va h.k.)ni optik diapozondagi kogerent elektromagnit nur energiyasiga aylantirib beradi. U 3 element — energiya manbai, aktiv muhit (modda), teskari bogʻlanishdan iborat (agar lazer kogerent nurni kuchaytirish uchun xizmat qilsa, teskari boglanish zarur emas). lazer boshqa yorugʻlik manbalardan kogerentligi, monoxromatikligi, juda kichik burchak ostida yoʻnalganligi bilan, nur kuvvatining katta spektral zichlikka, juda yuqori tebranish chastotasiga egaligi bilan farqlanadi. Aktiv muhitga koʻra, lazer quyidagi guruhlarga boʻlinadi: 1) qattiq jism va suyuqlikdan tayyorlangan lazer 2) gazli lazer 3) yarimoʻtkazgichli lazer. Bulardan tashqari, eksimer, kimyoviy va hokazo lazer xillari ham bor. lazerda teskari bogʻlanish optik rezonator (ikki koʻzgu) yordamida amalga oshiriladi. Koʻzgular orasiga aktiv modda joylashtiriladi. Nur toʻlqini koʻzgulardan qaytib, yana aktiv moddadan oʻtadi, unda majburiy oʻtishlarni yuzaga keltiradi. Koʻzgulardan biri qisman shaffof boʻlib, u cheksiz koʻp oʻtishlardan keyin kuchaygan nurni tashqariga chiqib ketishiga xizmat qiladi.Lazerning ishlash tamoyilida atom tuzil ishi muhimdir. Moddalarni tashkil qilgan atomlarni energetik holatlari (orbitasi) har xil. Pastki orbitada zarrasi boʻlgan atom turgʻun, yuqori orbitada zarrasi boʻlgan atom beqaror boʻladi. Yuqori orbitada zarra uzoq turmaydi. Maʼlum vaqt oʻtgach, zarra pastki orbitaga tushib, atom oʻzidan nur chiqaradi. Yuqori energetik holatlar (orbita) dagi oʻzoʻzidan pastga, yaʼni, energetik turgʻunroq holatga tushmasa, uni "turtib" tushirib yuborishi mumkin. Buni fanda majburiy nurlatish deyiladi. Togʻ ustidan pastga yumalatilgan bitta tosh bir necha toshni yumalatib tushirganidek, moddaning bitta zarrasi turtib yuborilsa, barcha orbitalardagi zarralar qoʻzgʻaladi. Atom chiqargan nur bilan yutilgan nur koʻshilib, ikkitasi toʻrtta, toʻrttasi sakkizta va hokazo lazer nuriga aylanadi. Bu nurlarni kvant generator (elektr signal kuchaytirgichiga oʻxshab) kuchaytirib, gʻoyat toʻgʻri yoʻnalgan nur (energiya)ga aylantirib beradi. Energiya manbai (oʻzgarmas tok, yuqori yoki oʻta yuqori chastotali tok, optik yoki lazer nuri, elektron nur dastasi) hisobiga aktiv moddadagi elektronlar yuqori (uygʻotilgan) sathlarga oʻtib, inversiya holati (elektronlar soni yuqori sath N2 da quyi sath N, dagiga nisbatan koʻp boʻladi) vujudga keladi. Ularga biror energiya manbai bilan taʼsir ettirilsa (mas, yorugʻlik nuri), aktiv modda ishga tushadi. Bunda elektronlarga berilgan energiya bir necha ming marta koʻpayadi va shu onda lazer nuri shaklini oladi. Bundan tashqari, lazer nurining qurilmadagi kuchaytirish koeffitsiyenti Kk unda sodir boʻladigan energiya yoʻqotishlar koeffitsiyenti Ky dan ancha katta (KkJ.) boʻlishi kerak. Shu shartlar bajarilganda lazer nuri generatsiyasi (hosil boʻlishi)ga erishish mumkin.
lazer 2 xil ish rejimiga ega. Agar unda uzluksiz energiya manbaidan foydalanilsa, uzluksiz ingichka nur hosil qilish mumkin. Agar manba impulyeli energiya bersa, lazer nur impulslarini beradi.
Qattiq jismlardan tayyorlangan lazerda (mas, yoqutli lazerda) 0,05% gacha xrom (Sg3+) ionlari (aktivator) qoʻshilgan alyuminiy oksid (A12O3) dan tayyorlangan kizil kristall shisha tayoqcha ishlatiladi. Bunda yoqut silindr shaklida boʻlib, yoqut oʻqining ikki uchiga optik rezonator hosil qiluvchi koʻzgular joylashtirilgan. Impulsli lampadan chiqayotgan yorugʻlik tebrantirishni vujudga keltiradi. Lampaning yorugʻligi yoqutga tushganda, xrom ionlari lampadan chiqayotgan radiatsiya spektrining yashil va sarik, qismlarini yutib "uygʻongan" aktivlashgan holatga oʻtadi. Natijada nurlanishga tayyor aktiv muhit hosil boʻladi va yoqutning oʻqi boʻylab koʻzguga tik yoʻnalgan jala shaklida koʻpayib boruvchi yorugʻlik kvantlari paydo boʻladi. Yoqutli L.larda generatsiyalanayotgan yorugʻlikning quvvati 20 kVt gacha yetadi. Ularning f.i.k. 0,1% dan 10% gacha. lazer nuri generatsiyasi aktivatorning energiya sathlari orasidan oʻtishiga bogʻliq. Unda hosil boʻlgan infraqizil nurning toʻlqin uzunligi >.=0,69 mkm. Qattiq jismli lazerlardan neodim lazerda aktiv modda vazifasini neodim (Nd3+) ionlari qoʻshilgan shisha (CaWO4) tayoqchadan foydalaniladi. Bu lazer L.=1,06 mkm li infraqizil nur chiqaradi.
Suyuq jismlardan tayyorlangan lazerda aktiv modda oʻrnida "Rodamin-6J", piranin, tripaflavin va boshqa ishlati-ladi. Boʻyoqni erituvchi sifatida spirt, atseton, toluol va boshqalardan foydalanib, aktiv modda shisha kyuvetaga joylash-tiriladi (2rasm). Azot lazer yordamida uygʻotiladigan boʻyoq lazerning sxematik tuzilishi koʻrsatilgan. Gazli lazerda [bi-rinchi gazli L. (He-Ne) aralashmasida amerikalik olim A. Javan tomonidan yaratilgan] aktiv muhit gaz (yoki gaz aralashmasi)dan boʻladi. Masalan, geliy-neon (Ne—Ie)li aktiv muhit geliy va neon gazlar aralashmasidan iborat. Gaz aralashmasi elektr razryadi bilan aktivlashgan holatga keladi. Bun-day L.da generatsiya Ne ning sathlar orasidan oʻtishida sodir boʻladi. Bunda 3 ta toʻlqin uzunlikdagi nur chiqadi: ^.=0,63 mkm (qizil nur), L2=1,15 mkm va X3=3,39 mkm (infraqizil nurlar). Gazli L.dan (CO2+N2) da X=10,6 mkm uzunlikdagi nur chiqadi. Ionli va kimyoviy lazerlar ham gazli lazer hisoblanadi. Ionli lazerda aktiv muhit — ionlashgan atomlar, kimyoviy lazerda esa kimyoviy reak-siyalarda "uygʻongan" holatga oʻtgan atomlar boʻladi (ion sathlarda ishlovchi argon lazeri koʻk nur chiqaradi). Oʻzbekiston milliy universiteti (Oʻzbekiston milliy universiteti)ning kvant radiofizika kafedrasida oʻta yuqori chastota sohasiga oid tranzistorli avtogeneratorlarda ishlovchi ixcham yengil SO2 lazeri yaratilgan.
Yarimoʻtkazgichli mas, GaAs lazerlarda aktiv muhit yarimoʻtkazgichlardan boʻladi. Bunday lazerda muhit optik va elekt-ronlar oqimi yordamida aktiv holatga keltiriladi. Bu turdagi lazerlarda lazer oʻtishlari oʻtkazuvchanlik-valent zonalari va donorakseptor sathlari orasida boʻladi. Bular lazer diodlari deyiladi. Yarimoʻtkazgichli diod qalinligi 0,1 mm va yuzasi bir necha mm2 boʻlgan kristall plastinkadan iborat. Bu diodlar orqali toʻgʻri tok oʻtkazilganda elektronlar yuqori zona yoki sathlarga oʻtib, inversiya holati roʻy beradi. Elektronlar quyi zona (yoki sathlar)ga oʻtganida elektron-kovaklar rekombinatsiyasi natijasida ajralgan energiya hisobiga lazer nuri generatsiyasi kuzatiladi. GaAs lazeridan chiquvchi infraqizil nurning toʻlqin uzunligi ^.=0,84 mkm. Yarimoʻtkazgichli lazer lardan aktiv moddasi CdS (koʻk nur), CdTe (qizil, toʻq qizil nur — qirmizi), CaSb (qizil; infraqizil nur) boʻlgan lazerlar mavjud. Yarimoʻtkazgichli lazerlarning tuzilishi sodda, oʻlchami kichik va ular uzoq ishlay oladi.
Lazerlardagi nur quvvati qattiq jismli lazer, suyuq jismli lazer, gazli lazer va yarimoʻtkazgichli lazer tartibida, f.i.k. esa yarimoʻtkazgichli lazer, suyuq jismli lazer, gazli lazer va qattiqjismli lazer tartibida kamayib boradi. Nurning ingichkali-gi (tor burchak ostida yoʻnalgashgagi) gazli lazerlarda eng yaxshi, yarimoʻtkazgichli lazerlarda esa eng yomon. Kurilmaning oʻlchamlari, ogʻirligi qattiq jismli lazerlarda eng katta, gazli va suyuk, jismli lazerlarda oʻrtacha, yarimoʻtkazgichli lazerlarda esa eng kichik. Turli lazerlar nuri ultrabinafshadan tortib, koʻzga koʻrinadigan soha va infraqizil diapazonlarni qamrab oladi.
Lazer turli sohalarda keng qoʻllaniladi. Qattiq jismli lazerlar lazer spektroskopiyasida, lazer texnologiyasi (qattik, jismlarni qirqish, payvandlash, teshish) da, nochizigʻiy optikada, gazli lazerlar esa chastota va uzunlikni standartlashda, optik sistemalarni sopash, marksheyder ishlarida, lazerlar kimyosida, tibbiyotda; yarimoʻtkazgichli lazerlar ixcham, yengil boʻlib, optik aloqa sistemalarida, audio va video sistemalarida, tunda koʻrish qurilmalarida, maʼlu-motni optik qayta ishlash va proyeksion lazer televideniyesida keng qoʻllanilmoqda. Kimyoviy lazerlar atmosfera tarkibini nazorat qilish sistemalarida ishlatiladi. lazerlar kriminalistika, Yer ustidagi uzok, masofalarda va suv osti optik aloqasida, nur tolali telefon aloqa sistemalarida, lazer kompakt-diski yasashda, xirurgik operatsiyalarda, oftalmologiyada, boshqariluvchi termoyadro sintezida va h.k. k.da ishlatiladi.

Download 0,63 Mb.

1 2 3 4 5

Download 0,63 Mb.