Laser chimico

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.

Storia

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.^[2]^[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.

Bibliografia

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(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.