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激光制冷的发展、应用及其它制冷技术

  2.另一种激光制冷也称反斯托克斯荧光制冷(AntistokesFluorescentCooling),是正在发展的新概念的制冷方法其基本原理是反斯托克斯效应,利用散射与入射光子的能量差实现制冷。反斯托克斯效应是一种特殊的散射效应,其散射荧光光子波长比入射光子波长短因此,散射荧光光子能量高于入射光子能量,其过程可简单理解为:用低能量激光光子激发发光介质,发光介质散射出高能量的光子,将发光介质中的原有能量带出介质而制冷。与传统制冷方式相比,激光起到了提供制冷动力的作用,而散射出的反斯托克斯荧光则是热量载体。

  由于制冷材料对泵浦光的吸收有限,激光冷却材料一般含有杂质离子如Cu2+Co2+Cr3+,杂质中心会导致荧光猝灭和非辐射的多声子驰豫振荡和竞争,从而导致制冷效率降低,当前试验效率均不高于3%

  目前国内外研究主要集中在:

  ①进一步深化理论研究,寻找更适合能级结构的原子离子或其他基团,作为制冷元件的荧光中心,以提高制冷循环的制冷量和制冷系数;

  ②优化光路设计,提高激光利用率;

  ③提高介质纯度,减少杂质引起的制冷消耗;

  ④改进系统设计,提高系统绝热系数,优化系统整体结构。

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