Laser a iodio in fase totalmente gassosa
# Laser a iodio in fase totalmente gassosa

Il laser a iodio in fase totalmente gassosa, noto con l'acronimo AGIL (All Gas-phase Iodine Laser), è un laser chimico, cioè un laser che sfrutta l'energia prodotta da una reazione chimica esotermica per ottenere la necessaria inversione di popolazione, anziché basarsi su un pompaggio ottico o elettrico come avviene nei laser tradizionali. Come nel laser ossigeno-iodio (COIL), anche nell'AGIL la radiazione laser è emessa nel vicino infrarosso a 1315 nm, ed è dovuta ad una transizione tra stati elettronici dello iodio atomico I:

    I $(^2P_{1/2})$ (stato eccitato) → I $(^2P_{3/2})$ (stato fondamentale)

AGIL può funzionare in modo pulsato oppure continuo. Rispetto al sistema COIL, che richiede la presenza di reattivi chimici in due fasi (liquido/gas), l'AGIL richiede solo reattivi gassosi, ed è quindi considerato più promettente per applicazioni aerospaziali per motivi di peso.

Il primo AGIL è stato descritto nella letteratura scientifica nel 2003, e ha anche ottenuto brevetti.

## Principio di funzionamento

Nell'AGIL il meccanismo di formazione dello iodio atomico eccitato è diverso rispetto al COIL, e tutte le reazioni avvengono in fase gassosa. I composti utilizzati sono trifluoruro di azoto $(NF_3),$ cloruro di deuterio (DCl), ioduro di idrogeno (HI) e acido azotidrico $(HN_3).$ Molti dettagli del meccanismo sono ancora da chiarire, ma lo schema di principio è il seguente.

$NF_3$ è usato per produrre fluoro atomico F, in genere tramite una scarica elettrica. Il fluoro atomico formato F reagisce con DCl formando cloro atomico Cl, che a sua volta reagisce con HI formando iodio atomico allo stato fondamentale, I $(^2P_{3/2}):$

    F + DCl → DF + Cl
    Cl + HI → HCl + I $(^2P_{3/2})$

Il cloro atomico reagisce anche con $HN_3$ per formare cloronitrene (NCl) nello stato elettronicamente eccitato, NCl $(^1Δ):$

    Cl + $HN_3$ → HCl + $N_3$
    Cl + $N_3$ → $N_2$ + NCl $(^1Δ)$

Gli atomi di iodio allo stato fondamentale reagiscono con il cloronitrene eccitato in una reazione di trasferimento di energia, formando cloronitrene allo stato fondamentale NCl $(^3Σ)$ e atomi di iodio eccitati I $(^2P_{1/2}):$

    I $(^2P_{3/2})$ + NCl $(^1Δ)$ → I $(^2P_{1/2})$ + NCl $(^3Σ)$

Tutto il sistema va ottimizzato con attenzione in modo che lo iodio eccitato si formi nella cavità ottica, dove si ha emissione laser da emissione stimolata di I $(^2P_{1/2}):$

    I $(^2P_{1/2})$ + hν → I $(^2P_{3/2})$ + 2hν

Sono stati presi in esame anche altri reagenti gassosi in grado di far funzionare un sistema AGIL.

