Использование вакуумного ультрафиолетового излучения для получения высокореактивных радикалов
УДК 535-31; 621.384.4
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОРЕАКТИВНЫХ РАДИКАЛОВ
© 2012 г. Г. Н. Зверева, доктор физ.-мат. наук
НПК “Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова”, Санкт-Петербург
Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации, Санкт-Петербург
E-mail: zvereva@soi.spb.ru
Расчетным путем показана возможность генерации высокореактивных радикалов путем фотолиза молекул воды вакуумным ультрафиолетовым излучением. Рассчитаны концентрации продуктов разложения воды, численно показана возможность деструкции ароматических хлорсодержащих соединений, находящихся в жидких и газообразных средах, продуктами ВУФ фотолиза молекул воды. Численно продемонстрирована возможность использования продуктов ВУФ фотолиза молекул воды в биологических целях.
Ключевые слова: вакуумное ультрафиолетовое излучение, эксимерные лампы, радикалы ОН.
Коды OCIS: 260.5130, 260.7210
Поступила в редакцию 30.03.2012
В настоящее время вакуумное ультрафиолетовое (ВУФ) излучение нашло широкое применение в промышленности, в частности для сухой очистки поверхностей при производстве панелей плоских дисплеев и при изготовлении печатных плат [1]. Наряду с успешным использованием имеющихся ВУФ технологий продолжаются исследования и разработки, направленные на создание новых технологий на базе ВУФ источников. Одним из таких направлений является использование ВУФ излучения для наработки высокореактивных радикалов. Перспективными с прикладной точки зрения являются высокореактивные кислородсодержащие продукты ВУФ фотолиза молекул кислорода и воды (OH, O3, H2O2). Среди возможных применений данных продуктов можно назвать: окислительные технологии [2, 3], безабразивную экологическую полировку [4], воздействие на биологические ткани, дезинфекцию [5, 6].
Эффективное получение высокореактивных продуктов при ВУФ облучении молекул воды обусловлено быстрым ростом их сечения поглощения в данной области спектра. Поглощение ВУФ излучения приводит к эффективному разложению молекул воды. Основными реакциями разложения воды в жидкой фазе под действием ВУФ излучения являются [7]
Н2О + hν → •OH + Н•,
(1)
Н2О + hν → •OH + Н+ + ea–q.
(2)
Квантовый выход реакции (1) для излучения с длиной волны 172 нм равен 0,37, реакции (2) – 0,05 [7, 8]. Коэффициент поглощения для длин волн вблизи l ≈ 172 нм, где излучают эксимеры ксенона, имеет значения порядка 103–104 см–1 [9], что обеспечивает 90%-е поглощение слоем воды толщиной в 10–3–10–4 см.
Облучение паров воды приводит к фоторазложению согласно реакции (1), при этом квантовый выход для длин волн l
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОРЕАКТИВНЫХ РАДИКАЛОВ
© 2012 г. Г. Н. Зверева, доктор физ.-мат. наук
НПК “Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова”, Санкт-Петербург
Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации, Санкт-Петербург
E-mail: zvereva@soi.spb.ru
Расчетным путем показана возможность генерации высокореактивных радикалов путем фотолиза молекул воды вакуумным ультрафиолетовым излучением. Рассчитаны концентрации продуктов разложения воды, численно показана возможность деструкции ароматических хлорсодержащих соединений, находящихся в жидких и газообразных средах, продуктами ВУФ фотолиза молекул воды. Численно продемонстрирована возможность использования продуктов ВУФ фотолиза молекул воды в биологических целях.
Ключевые слова: вакуумное ультрафиолетовое излучение, эксимерные лампы, радикалы ОН.
Коды OCIS: 260.5130, 260.7210
Поступила в редакцию 30.03.2012
В настоящее время вакуумное ультрафиолетовое (ВУФ) излучение нашло широкое применение в промышленности, в частности для сухой очистки поверхностей при производстве панелей плоских дисплеев и при изготовлении печатных плат [1]. Наряду с успешным использованием имеющихся ВУФ технологий продолжаются исследования и разработки, направленные на создание новых технологий на базе ВУФ источников. Одним из таких направлений является использование ВУФ излучения для наработки высокореактивных радикалов. Перспективными с прикладной точки зрения являются высокореактивные кислородсодержащие продукты ВУФ фотолиза молекул кислорода и воды (OH, O3, H2O2). Среди возможных применений данных продуктов можно назвать: окислительные технологии [2, 3], безабразивную экологическую полировку [4], воздействие на биологические ткани, дезинфекцию [5, 6].
Эффективное получение высокореактивных продуктов при ВУФ облучении молекул воды обусловлено быстрым ростом их сечения поглощения в данной области спектра. Поглощение ВУФ излучения приводит к эффективному разложению молекул воды. Основными реакциями разложения воды в жидкой фазе под действием ВУФ излучения являются [7]
Н2О + hν → •OH + Н•,
(1)
Н2О + hν → •OH + Н+ + ea–q.
(2)
Квантовый выход реакции (1) для излучения с длиной волны 172 нм равен 0,37, реакции (2) – 0,05 [7, 8]. Коэффициент поглощения для длин волн вблизи l ≈ 172 нм, где излучают эксимеры ксенона, имеет значения порядка 103–104 см–1 [9], что обеспечивает 90%-е поглощение слоем воды толщиной в 10–3–10–4 см.
Облучение паров воды приводит к фоторазложению согласно реакции (1), при этом квантовый выход для длин волн l