ИК-диагностика лазерных кристаллов, используемых в ядерных реакторах ледоколов и в морской навигации

энергетического реактора, где используется тяжёлая вода, используется лазерный фотометрический метод, но в результате H/D-обмена в кристаллах возможно образование молекул полутяжёлой воды HDO, что в результате уменьшает прозрачность и снижает мощность излучения лазера. В работе исследовались ИК-спектры пропускания и поглощения гексагональных кристаллов иодата лития, широко используемых как в ядерных реакторах, так и в лазерных маяках. Диапазон прозрачности кристалла иодата лития достаточно широкий (от 300 нм до 5000 нм), что наиболее благоприятно к восприятию для глаз оператора и для оптимального функционирования лазерных систем. По ИК-спектрам определена энергия активации и волновые числа колебательных центров, обусловленных колебаниями групп Н3О+, ОН-, H2O и HDO. Показано, что полоса (1450…1650) см-1 является суперпозицией двух полос поглощения, центрированных при ~1550 и ~1600 см-1. Экспериментально установлено, что соотношение коэффициентов поглощения указанных полос составило ~1:1 (75:74 см-1) для кристаллов, выращенных в H2O, и ~2:1 (161:82 см-1) для кристаллов, выращенных в D2O. Это позволяет сделать вывод о том, что полосы 1550 см-1 и 1600 см-1 связаны с колебаниями молекул H2O и HDO. Проведённые исследования доказали, что ИК-спектры могут успешно применяться для диагностики качества лазерных кристаллов и присутствия в них молекул тяжелой и полутяжёлой воды. To monitor vapor content and to detect leaks in the coolant circuit of a nuclear power reactor that uses heavy water, a laser photometric method is used, but as a result of H/D exchange in crystals, semi-heavy water molecules HDO can be formed, which as a result reduces transparency and reduces laser radiation power. The work examined the IR transmission and absorption spectra of hexagonal lithium iodate crystals, widely used both in nuclear reactors and in laser beacons. The transparency range of the lithium iodate crystal is quite wide (from 300 nm to 5000 nm), which is most favorable for the perception of the operator’s eyes and for the optimal functioning of laser systems. The activation energy and wave numbers of vibrational centers caused by vibrations of the H3O+, OH-, H2O and HDO groups were determined from the IR spectra. It is shown that the band (1450...1650) cm-1 is a superposition of two absorption bands centered at ~1550 and ~1600 cm-1. It was experimentally established that the ratio of the absorption coefficients of these bands was ~1:1 (75:74 cm-1) for crystals grown in H2O, and ~2:1 (161:82 cm-1) for crystals grown in D2O. This allows us to conclude that the bands at 1550 cm-1 and 1600 cm-1 are associated with vibrations of H2O and HDO molecules. The conducted studies have proven that IR spectra can be successfully used to diagnose the quality of laser crystals and the presence of heavy and semi-heavy water molecules in them.