Главная – Журналы – Поиск по журналам

Фенолы - потенциальные продукты трансформации фармацевтических загрязнителей - представляют собой угрозу для здоровья человека. В настоящей работе исследуется фототрансформация сульфаметоксазола в воде. Эксперименты по облучению были проведены в условиях стационарного фотореактора с использованием УФ-излучения эксиламп KrCl (λ = 222 нм), XeBr (λ = 282 нм), XeCl (λ = 308 нм) и бактерицидного облучателя ОУФб-04 (λ = 180-275 нм). Общее содержание фенолов в фотопродуктах сульфаметоксазола определялось колориметрическим методом с реактивом Фолина-Чокальтеу. Подробно описаны изменения, наблюдаемые в спектрах поглощения и флуоресценции после облучения водных растворов сульфаметоксазола. Показано образование трех флуоресцирующих фотопродуктов, один из которых оказался устойчивым и накапливался в растворе независимо от выбранного источника УФ-излучения. Общее содержание фенолов увеличилось после облучения УФ-источниками. В частности, после 128 мин облучения эксилампой KrCl общее содержание фенолов в четыре раза превысило исходное и составило 331,89 мг GAE/г. Результаты работы могут использоваться при исследовании механизма деградации сульфаниламидов, идентификации токсичных продуктов распада и оценки их антиоксидантной активности.

Фенол поступает в окружающую среду в результате сжигания растений и биомассы, а также антропогенных выбросов. Фенольные соединения могут служить предшественниками органических аэрозолей, негативно влияя на здоровье человека и снижая атмосферную видимость. Статические спектры поглощения фенола, п-крезола и ванилина были получены и проанализированы с помощью компьютерного моделирования квантово-механической молекулярной динамики. Оптические спектры усреднялись по возбужденным мгновенным ситуативным молекулярным конформерам, флуктуирующим вдоль траекторий эволюции системы. Фотодинамическая диссипация электронно-возбужденных состояний молекул изучена посредством генерирования траектории в неадиабатической молекулярной динамике. Изменения в электронной структуре фенола, п-крезола и ванилина, точки пересечения и диссоциация поверхностей потенциальной энергии получены в приближении смешанных исходных состояний с противонаправленным спином на базе временно-зависимой теории функционала плотности. Разрыв связи О-Н в гидроксильной группе с последующим депротонированием вызывает незначительные структурные деформации изученных молекул. Показано, что при возбуждении диссоциация гидроксильной группы происходит через электронный переход на σ-МО, локализованный на удлиненной связи O-H. Результаты работы могут применяться в области экологии окружающей среды для разработки устройств на основе фотохимии, для мониторинга и очистки от фенольных загрязнений.

Развитие технологий неразрывно связано с увеличением экологической нагрузки. Для оперативного мониторинга состояния водных сред необходимо создание сенсора, который смог бы определять наличие и концентрацию в водной среде нескольких ионов одновременно. В работе используются углеродные точки в качестве люминесцентных наносенсоров для детектирования ионов тяжелых металлов в водных средах. Применение методов машинного обучения к спектрам фотолюминесценции наночастиц в многокомпонентных водных растворах солей позволило одновременно измерить концентрации искомых веществ (катионы тяжелых металлов). Путем сравнительного анализа оценено качество решения обратной задачи с помощью многослойных персептронов и рекуррентной нейронной сети; показано, что рекуррентные нейронные сети менее эффективны. Сравнение результатов применения нейронных сетей и рентгенофлуоресцентного анализа для определения ионного состава заводских технологических сред свидетельствует, что точность разработанного наносенсора полностью удовлетворяет требованиям контроля и мониторинга состава сточных и технологических вод. Результаты работы подтверждают возможность использования углеродных точек в качестве наносенсора, одновременно определяющего семь ионов в жидкой среде.

Последние три десятилетия уделяется большое внимание изучению свойств высотных разрядов в атмосфере Земли, а также взаимодействию высокоэнергичных электронов с газами в атмосферах других планет и их спутников. Этот интерес обусловлен появлением новых данных для этих объектов, в первую очередь благодаря совершенствованию методов оптического наблюдения. В настоящей работе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований отношений спектральной плотности энергии излучения четырех полос первой положительной системы азота (1+) к спектральной плотности энергии излучения полосы второй положительной системы азота (2+) на длине волны 337 нм. Проведено сравнение полученных отношений для атмосферного воздуха и азота с малым содержанием примесей при давлении 0,04-0,4 торр. Показано, что в смеси азота с кислородом увеличивается скорость тушения триплетного состояния B³Π_g азота, в результате чего уменьшается рассматриваемое отношение спектральных плотностей энергии излучения при переходе от условий чистого азота к воздуху. Подтверждено, что тушение состояния B³Π_g молекулами азота и кислорода возрастает с увеличением плотности атмосферы Земли. Полученные данные могут быть полезны при изучении физических процессов, протекающих на фоне взаимодействия высокоэнергичных электронов с газами в атмосферах планет и их спутников, которые содержат преимущественно азот.

Источники коротковолнового излучения, генерируемого при взаимодействии высокоинтенсивного излучения с веществом, востребованы для экспериментальных исследований в области физики, химии и биологии. Для воспроизводимости параметров генерируемых коротковолновых импульсов необходимо использовать фемтосекундные импульсы со стабилизацией фазы несущей частоты (CEP - Carrier-Envelope Phase) относительно огибающей импульса. Работа посвящена исследованию влияния амплитудных шумов огибающей импульса на ошибку определения СЕР. Для системы стабилизации СЕР, основанной на f-2f-интерферометре с разрешением спектральной интерференционной картины, показано, что с увеличением шумов исходного импульса ошибка определения CEP из излучения суперконтинуума возрастает и достигает порядка 100 мрад при уровне шумов огибающей 1%. При генерации суперконтинуума увеличение пиковой мощности излучения усиливает влияние шумов на ошибку определения СЕР. Полученные результаты могут быть использованы для разработки и оптимизации систем измерения фазы несущей частоты относительно огибающей фемтосекундных импульсов с частотой следования килогерцового диапазона.

Повышение частотно-энергетических характеристик лазеров является важной задачей, связанной как с фундаментальными проблемами, так и с внедрением новых технических решений. Повышение частоты следования импульсов активных сред на парах металлов, в частности атома марганца, необходимо для создания высокоскоростных лазерных мониторов. В работе представлены результаты исследования спектральных характеристик излучения активного элемента на переходах атома марганца при возбуждении высокочастотным полупроводниковым источником, основанным на концепции LTD-генератора. Излучение со средней мощностью 250 мВт, включающее в себя видимую и ИК-компоненты, было зарегистрировано при частоте следования импульсов 75 кГц. Экспериментально установлено, что видимая компонента исчезает на частотах свыше 75 кГц, что ранее не наблюдалось. При частоте следования импульсов 125 кГц средняя мощность излучения составляла 200 мВт. В ИК-области спектра наибольший вклад (> 50%) вносит излучение на длине волны 1291,37 нм. Результаты работы могут быть использованы при визуально-оптической диагностике различных процессов в схемах лазерного монитора.

Разработка лазерных источников излучения в желто-красной области спектра с расширенным диапазоном регулируемых параметров генерации является актуальной и востребованной задачей в биомедицинских приложениях. В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований спектральных, временных, пространственных и энергетических характеристик излучения атомов неона, возбуждаемых импульсным индукционным цилиндрическим разрядом. Получена лазерная генерация на переходах 3 p → 3 s нейтральных атомов неона на длинах волн 594,4 и 614,3 нм. Соотношение интенсивностей данных спектральных компонент I ₅₉₄ : I ₆₁₄ зависело от условий накачки и изменялось от 1 : 1 при давлениях 0,2–0,3 торр до 1 : (2...4) при оптимальном давлении около 0,13 торр. Максимальное значение энергии излучения 17 мкДж достигнуто при зарядном напряжении 29 кВ (ограничено предельными характеристиками системы возбуждения). Понижение напряжения до значений менее 20 кВ приводило к срыву генерации. Исследование временных характеристик излучения показало, что лазерная генерация на обеих длинах волн начинается одновременно. Длительность импульсов излучения была одинаковой и достигала в среднем 12,5 ± 0,5 нс на полувысоте, что соответствовало импульсной мощности более 1,4 кВт. Результаты работы могут быть использованы для создания газоразрядных лазеров с гибкой настройкой параметров излучения, востребованных в офтальмологии.

Газовый разряд представляет собой эффективный преобразователь электрической энергии в оптическое излучение. Механизмы развития тока и количественный вклад процессов размножения и эмиссии электронов остаются неопределенными даже в простейшем разряде - аномальном тлеющем. В работе были исследованы вольт-амперные характеристики и распределение напряжения в области катодного падения потенциала в разряде постоянного тока в гелии в диапазонах давлений 3,5-9 торр и напряжений 200-1700 В. Продемонстрирован немонотонный характер вольт-амперных характеристик при работе в условиях минимизации контролируемых и неконтролируемых примесей. Показано, что при вкладываемых в разряд мощностях свыше 3,5 Вт наблюдается нарушение асимптотического приближения длины катодного падения потенциала к значению 0,37 от нормальной длины, что связано с изменением концентрации частиц в прикатодной области. Полученный эмпирический закон позволил уточнить известные аппроксимации изменения температуры и концентрации частиц от вкладываемой в разряд мощности, что актуально для описания кинетики процессов в высоковольтных газовых разрядах, используемых в качестве источника оптического излучения.

Одним из базовых направлений развития лазеров на RM-переходах атомов и ионов металлов является их применение в системах усиления яркости. Для совершенствования таких систем важное значение имеет расширение их спектрального диапазона функционирования, а также повышение частоты следования импульсов излучения. Перспективным путем решения этих задач является использование нового класса скоростных высокочастотных коммутаторов на основе щелевого разряда (эптронов) для накачки RM-лазеров, в частности функционирующих в УФ-диапазоне. В настоящей работе представлены результаты исследования частотно-энергетических характеристик лазера на самоограниченном переходе иона ртути (λ = 398,4 нм). Быстродействующий коммутатор позволил получить импульсы напряжения с фронтом 2-3 нс на электродах газоразрядной трубки и обеспечить генерацию в режиме сдвоенных импульсов до частоты 300 кГц. Обнаружено, что энергия генерации лазерного излучения сильно зависит от температуры и частоты, с ростом температуры оптимальная частота уменьшается. Продемонстрирована генерация лазерного излучения в виде цугов, состоящих из четырех импульсов. Достигнутые высокие частоты следования импульсов лазерной генерации в совокупности с малой длиной волны могут способствовать созданию уникальных систем усиления яркости на основе Hg⁺ RM-лазера.

В настоящей работе исследуются динамика и пространственное распределение тлеющего разряда атмосферного давления в потоке аргона в режиме генерации плазмы, содержащей частицы металла. Разрядная система из двух симметричных танталовых электродов - тиглей со вставками из легкоплавкого металла (магния), функционировала при токе 100-600 мА и достаточно высоком напряжении горения от 150 до 200 В с расходом аргона 1-3 л/мин без перехода в режимы искрового или дугового разряда. Самоподдержание разряда в импульсном режиме обеспечивалось в результате послесвечения распадающейся плазмы во временном промежутке между импульсами тока. Показано, что независимо от режима электропитания (постоянный, однополярный или биполярный импульсный ток) наиболее интенсивное излучение атомов металла наблюдалось вблизи катода тлеющего разряда. Результаты работы представляют интерес для исследователей, занятых вопросами генерации потоков аэрозолей, синтеза наноструктурированных материалов и применения газового разряда для генерации оптического излучения.