تقاضای جهانی برای فلزات مدام در حال افزایش است. اما اکتشافات جدید کانسارهای فلزی کاهش‌یافته و عیار این کانسارها کمتر شده و پیچیدگی آن‌ها افزایش یافته است. بنابراین روش‌های فرآوری برای کانه های کم عیار و کنسانتره های باکیفیت پایین تنها به روش‌هایی محدود می‌شوند که در عمل اقتصادی باشند [1-2].
طلا یکی از فلزاتی است که به علت کمیابی آن در طبیعت و پایداری جلای فلزی از اهمیت بالایی برخوردار است. این فلز در طبیعت بیشتر به صورت آزاد و در مقادیر بسیار کم یافت می‌شود. تاریخچه استحصال فلز طلا به پیش از 147000سال پیش بر می‌گردد[3].
اولین روشی که برای استحصال به‌کار گرفته شد، روش ثقلی بود که در استخراج طلا از ذخایر رسوبی و ماسه‌های رودخانه‌ای به‌کار گرفته شد. در این روش طلا به خاطر وزن مخصوص بالای آن به راحتی از باطله‌ی همراه آن جدا می­شد. با توجه به این که این روش بازیابی بالایی نداشت، لذا روش‌های مختلف انحلال طلا مورد بررسی قرار گرفت[3].
هیدرومتالورژی طلا، یا روش‌های انحلال، برای هر دو نوع ذخایر رسوبی و غیر رسوبی قابل‌استفاده می­باشد.
در این روش طلا به صورت انتخابی از سایر ترکیبات همراه آن به وسیله روش انحلال جدا می­شود. روش‌های متعددی برای انحلال طلا وجود دارد. قدیمی‌ترین این روش­ها، روش ملغمه سازی است که امروزه استفاده از آن منسوخ گردیده است [4].
طلا یا زر عنصری است که در تناوب ششم و گروهLb  (همراه مس و نقره) فلزات واسطه در جدول تناوبـی قرار دارد. طـلای خالص فلـزی با رنگ زرد بـراق، عدد اتـمی 79، جرم اتمی 2/179، چگالی g/cm3 32/19 در k273، دارای ساختار FCC می­باشد. طلا فلزی بسیار نرم و چکش‏خوار بوده و دارای عدد سختی Kg/mm2  95 -40 در مقیاس ویکرز می‏باشد. نقطه ذوب و جوش آن به ترتیب C°1064 و  C° 2808 بوده و رسانایی الکتریکی و گرمایی فوق‏العاده زیادی دارد[5].
طلا نجیب‌ترین فلز موجود در جهان است. از زمان باستان، این فلز به عنوان شاه فلزات شناخته شده است. این فلز به خاطر ، شفافیت بالا، نرمی و پایداری در هوا، نسبت به سایر فلزات از اهمیت زیادی برخوردار است. امروزه نیز این فلز به خاطر کمیاب بودن آن از ارزش بالایی برخوردار می­باشد. جلای فلزی و همچنین خواص هدایتی بالایی دارد که منجر به استفاده از آن درصنایع جدید در دهه‌های اخیر شده است. از آنجایی كه طلای خالص بسیار نرم است آن را با فلزات دیگر به صورت آلیاژ در می‌آورند. استفاده از طلا در جواهرسازی، ضرب مسكوكات و علوم و فنون مختلف دامنه روزافزونی پیدا كرده است. بیشتر طلاهایی كه تا كنون در سراسر دنیا استخراج گردیده در

 خزانه‌های دولتی و بانک‌های بزرگ به منظور موازنه پرداخته‌ای تجاری با كشورهای خارجی نگهداری می‌شود[18].

طلا فلزی است که در طبیعت به صورت آزاد یافت می‌شود و تنها ترکیبات طلا که در طبیعت وجود دارند تلوریدها و استیبنیت‌ها (AuSb2 و AuTe2) هستند. فلز طلا معمولاً به همراه کوارتز و پیریت  و به صورت رگه‌های رسوبی و پلاسری یافت می‌شوند. طلا تنها فلزی است که در هوا و آب به وسیله اکسیژن و یا گوگرد اکسید نمی‌شود.
ذخایر طلا می‌توانند پلاسری باشند که در این صورت طلا بدون نیاز به خردایش و توسط جداکننده‌های ثقلی و با توجه به وزن مخصوص بالای آن قابل‌استخراج است. در صورتی که کانی‌های در برگیرنده طلا به صورت اکسیدی باشند با چند مرحله خردایش و عملیات لیچینگ طلا قابل بازیابی می‌گردد. روش سیانوراسیون بیش از یک قرن به عنوان بهترین روش برای انحلال طلا به‌کار گرفته شده است. علیرغم مزایای بسیار زیاد این روش، با توجه به مشکلات زیست‌محیطی آن، امروزه تحقیقات زیادی بر روی یافتن جایگزینی برای این روش انجام می‌گیرد[8].
هر کدام از این روش­های فوق مشکلات خاص مربوط به خود را داشته و لذا در صنعت به طور کامل مورد پذیرش واقع نشده­اند. از جمله مشکلاتی که این روش­ها با آن روبرو هستند می­توان به هزینه بالای این روش­ها و نیز محدود بودن کاربرد آن‌ها به چند نوع کانه خاص اشاره کرد.
با توجه به زیان­های زیست محیطی سیانور و هزینه­ی آن، در این پروژه، میزان سیانور و عوامل موثر بر آن برای برای رسیدن به بازیابی حداکثر بهینه شد.
نمونه مورد استفاده در این تحقیق کنسانتره اکسیدی سرب و روی شرکت دل آسا واقع در شهرستان سراب (آذربایجان شرقی) می‌باشد؛ که جهت بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی لیچینگ طلا از این کنسانتره جهت رسیدن به بالاترین بازیابی طلا استفاده شد.
2-1- شیمی انحلال طلا
انحلال طلا در محلول‌های آبی ترکیبی از فرایندهای اُکسایش و کمپلکس سازی است. در حضور لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس، کاتیون‌های طلای یک و سه ظرفیتی تشکیل کمپلکس‌های پایدار می‌دهند و یا به وسیله آب به طلای فلزی احیاء می‌شوند [4].
همچنین اغلب لازم است که برای تنظیم pH،  مقداری که برای انحلال طلا مورد نیاز است از اسید یا باز استفاده شود .از دیدگاه الکتروشیمی، انحلال مواد فلزی جامد، یک فرایند الکتروشیمیایی است که شامل واکنش‌های آندی (اکسیدکننده) و کاتدی (کاهنده) به صورت جداگانه می‌باشند[9]. برای انحلال طلا در واکنش‌های آبی، فرایند آندی، شامل اُکسایش طلا بر طبق واکنش‌های (2-1) و (2-2) است:

                                E0 489/1=                                           (2‑2)
‏0 E0پتانسیل احیاء استاندارد با واحد ولت می‌باشد. فرایند کاتدی که به طور همزمان با واکنش‌های بالا اتفاق می‌افتد شامل احیاء یک اکسیدکننده مناسب است. همان طور که از پتانسیل احیاء معادلات (2-1) و (2-2) مشاهده می‌شود در غیاب لیگاندهای کمپلکس کننده، یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا از لحاظ ترمودینامیکی تحت تمامی شرایط پتانسیلی و pH ناپایدار هستند.
در این پتانسیل‌های بالا، هر دوی یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا با اُکسایش آب به اکسیژن، طی واکنش  (2-3) به طور خودبه خودی  به فلز طلا احیاء می‌شوند.

 (2‑3)
این بدین معنی است که طلا نمی‌تواند در محلول‌های آبی در غیاب لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس اکسید شود. هر چند که پایداری یون‌های طلا می‌تواند در حضور لیگاندهای مناسب نظیر یون‌های سیانید، کلرید و تیوسولفات، با تشکیل کمپلکس‌های پایدار افزایش یابد.

 (2‑4)

‏0(2‑5)
که در آن L یک لیگاند تشکیل‌دهنده کمپلکس است. ثابت‌های پایداری، β2 و  β4 برای Au+ و Au3+ می‌توانند به صورت معادلات زیر باشند.
انحلال طلا در محلول‌های آبی ترکیبی از فرایندهای اُکسایش و کمپلکس سازی است. در حضور لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس، کاتیون‌های طلای یک و سه ظرفیتی تشکیل کمپلکس‌های پایدار می‌دهند و یا به وسیله آب به طلای فلزی احیاء می‌شوند [4].
همچنین اغلب لازم است که برای تنظیم pH،  مقداری که برای انحلال طلا مورد نیاز است از اسید یا باز استفاده شود .از دیدگاه الکتروشیمی، انحلال مواد فلزی جامد، یک فرایند الکتروشیمیایی است که شامل واکنش‌های آندی (اکسیدکننده)  و کاتدی  (کاهنده) به صورت جداگانه می‌باشند[9]. برای انحلال طلا در واکنش‌های آبی، فرایند آندی، شامل اُکسایش طلا بر طبق واکنش‌های (2-1) و (2-2) است:

(2‑6)                                                                 v 691/1=E0

‏0(2‑7)
  E0پتانسیل احیاء استاندارد با واحد ولت می‌باشد.  فرایند کاتدی که به طور همزمان با واکنش‌های بالا اتفاق می‌افتد شامل احیاء یک اکسیدکننده مناسب است. همان طور که از پتانسیل احیاء معادلات (2-1) و (2-2) مشاهده می‌شود در غیاب لیگاندهای کمپلکس کننده، یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا از لحاظ ترمودینامیکی تحت تمامی شرایط پتانسیلی و pH ناپایدار هستند.
در این پتانسیل‌های بالا، هر دوی یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا با اُکسایش آب به اکسیژن، طی واکنش  (2-3) به طور خودبه­خودی  به فلز طلا احیاء می‌شوند.

‏0(2‑8)
این بدین معنی است که طلا نمی‌تواند در محلول‌های آبی در غیاب لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس اکسید شود. هر چند که پایداری یون‌های طلا می‌تواند در حضور لیگاندهای مناسب نظیر یون‌های سیانید، کلرید و تیوسولفات، با تشکیل کمپلکس‌های پایدار افزایش یابد.

 (2‑9) 

‏0(2‑10)
که در آن L یک لیگاند تشکیل‌دهنده کمپلکس است. ثابت‌های پایداری، β2 و  β4 برای Au+ و Au3+ می‌توانند به صورت معادلات زیر باشند.

‏0(2‑11)

‏0(2‑12)
با ترکیب معادلات (2-1) و (2-4)، معادله (2-8) به دست می‌آید. پتانسیل احیاء استاندارد در دمای 25 درجه سانتی‌گراد به وسیله‌ی معادله (2-9) بر طبق معادله نرنست به صورت زیر است.

 (2‑13)

‏0(2‑14)
که در آن n تعداد  الکترون‌های درگیر در واکنش (در این‌جا برابر 1) است. به طور مشابه، معادله‌های (2-10) و (2-11) می‌تواند به دست بیایند (3 = n):

تعداد زیادی از لیگاندها وجود دارند که کمپلکس‌های طلای یک و سه ظرفیتی با محدوده پایداری وسیعی را تشکیل می‌دهند. بعضی از این کمپلکس ها در جدول (2-1) آمده‌اند. در این جدول ثابت‌های پایداری و پتانسیل‌های احیاء استاندارد واکنش‌های مربوط نیز ارائه شده است. به طور کلی دو قانون عمومی در این رابطه به‌کار گرفته می‌شود. اولین قانون این است که پایداری کمپلکس‌های طلا با افزایش الکترونگاتیویته اتم دهنده کاهش می‌یابد. برای مثال، پایداری برای کمپلکس‌های هالید طلا در محلول آبی از ترتیب زیر پیروی می‌کند :

در این فصل ابتدا به بررسی زاویه بهینه و بیشینه انرژی دریافتی در کلکتورهای خورشیدی و پانل های فتوو لتاییک می پردازیم و در ادامه زاویه هلیواستات ها در نیروگاه خورشیدی را مورد بررسی قرار می دهیم.
2-2 مباحث لازم از انرژی خورشیدی
در شکل 2-1 نمایی کلی از یک کلکتور خورشیدی قابل مشاهده می باشد. همان گونه که در شکل مشاهده می شود جهت و موقعیت هر صفحه در هر لحظه توسط دو زاویه شیب و سمت الرأس مشخص می شود که به ترتیب عبارتند از:

• زاویه شیب (Slope angle ) : عبارت است از زاویه بین صفحه مورد نظر و سطح افق.    ( به این معنی است که سطح صفحه مورد نظر
•  
• 
•  رو به پایین است).
• زاویه سمت الراس صفحه (Surface azimuth angle) : اگر راستای عمود بر سطح صفحه مورد نظر را بر صفحه افق تصویر کنیم، راستای این تصویر با راستای نصف النهار محلی زاویه ای می سازد که همان زاویه سمت صفحه می باشد. اگر راستای تصویر در امتداد شمال به جنوب باشد، صفرخواهد بود. شرق منفی و غرب مثبت در نظر گرفته می شود.

زوایای مشخص کننده موقعیت خورشید نسبت به محل مورد نظر  ،  و  می باشند که به تریب عبارتند از:

• زاویه سمت الرأس خورشید (Zenith angle) : راستایی که مکان مورد نظر را به خورشید متصل می کند، با راستای قائم زاویه ای می سازد که همان زاویه سمت الرأس خورشید است.
• زاویه ارتفاع خورشید (Solar altitude angle) : زاویه ای است که خط واصل خورشید و مکان مورد نظر با افق می سازد. در واقع زاویه ارتفاع خورشید متمم زاویه سمت الرأس است.
• زاویه سمت خورشید (Solar azimuth angle) : زاویه ای است که تصویر راستای تابش خورشید بر سطح افق، با راستای شمال به جنوب می سازد. علامت مانند  مشخص می شود.

شکل 2-2 زوایای معرفی شده را نشان می دهد.

زوایای اصلی ،  و  که با استفاده از آن ها می توان جهت تابش خورشید را محاسبه کرد به ترتیب عبارتند از:

• زاویه عرض خغرافیایی (Latitude angle) : اگر مرکز زمین را به مکان مورد نظر روی سطح زمین متصل کنیم، خط واصل با صفحه استوا زاویه ای می سازد که همان عرض جغرافیایی می باشد که در نیم کره شمالی مثبت و در نیم کره جنوبی منفی در نظر گرفته می شود.
• زاویه ساعت (Hour angle) : خط واصل مرکز زمین و مرکز خورشید و نیز خط متصل کننده مرکز زمین به مکان مورد نظر روی سطح زمین را در نظر می گیریم. زاویه ساعت عبارت است از زاویه بین تصویر این دو خط در صفحه استوا. ازنظر علامت در صبح منفی و در بعد از ظهر مثبت در نظر گرفته می شود. زاویه ساعت به دلیل چرخش زمین حول محور خود، در هر ساعت  تغییر می کند.
• زاویه میل (Declination angle) : خطی که مرکز زمین و خورشید را به هم متصل می کند، با تصویرش در صفحه استوا زاویه ای می سازد که همان زاویه میل می باشد که از رابطه زیر محاسبه می شود:

در این رابطه شماره روز میلادی است. شکل 2-3 زوایای  ،  و  را نشان می دهد.

2-3 محاسبه شدت تشعشع کل دریافتی روی یک سطح
اطلاعات مربوط به تشعشع کل خورشید روی یک سطح افقی معمولاً در دسترس می‌باشد که با استفاده از آن می توان انرژی رسیده به سطوح شیب دار را محاسبه کرد. تشعشع کل روزانه  (میانگین روزانهیا میانگین ماهیانه مقادیر روزانه) برابر با مجموع تابش مستقیم، تابش پخشی و تابش انعکاسی می‌باشد [19].

هدف اصلی از این فصل تشریح کامل صورت مسئله به همراه فرضیات لازم است. سپس به نحوة استخراج معادلات حاکم به همراه شرایط مرزی لازم به منظور حل عددی پرداخته شده است، بدین ترتیب که با بر خواص جریان آشفته در مقایسه با جریان آرام و با بررسی چند مدل، مدل انتخابی بکار رفته در این تحقیق ارائه می­شود. در نهایت با معرفی پارامترهای بی‌بعد، شکل بدون بعد معادلات به همراه شرایط مرزی بدست می‌آیند.

2-2 هندسه مسئله
همانطور که قبلاً نیز اشاره شد هندسه مسئلة معیار[3] به صورت یک کانال دوبعدی به همراه پله پسرونده می‌باشد که در شکل 2-1 به خوبی نمایش داده شده است. ارتفاع پله (h) و ارتفاع کانال در پایین دست جریان (H) به ترتیب 0.038 m و 0.19 m می‌باشند، به گونه‌ای که در این مسئله نسبت انبساط[4]، (ER=H/(H-h برابر 1.25 درنظر گرفته شده است. همچنین ارتفاع پله به عنوان طول مشخصه در محاسبات در نظر گرفته می­شود. طول کانال قبل از پله برابر با 0.076 m و بعد از پله برابر با 0.76 m درنظرگرفته شده است، که معادل  در حوزه محاسباتی است. همانطور که از شکل پیداست، مبدأ مختصات در گوشه پایینی پله قرار دارد و معمولاً بررسی رفتار حرارتی و سیالاتی جریان بعد از پله مورد نظر بوده است.

خواص هوا در مسئلة معیار جهت اعتبارسنجی در دمای ورودی  ارزیابی شده است، بطوریکه چگالی  برابر با ، ویسکوزیته مولکولی  برابر با ، گرمای ویژه  برابر با  و عدد پرانتل  برابر با  می­باشد. همچنین عدد رینولدز برابر با  بوده، که بر مبنای سرعت مرکز لوله  و ارتفاع پله بدست آمده است.
2-3 بر خواص جریان آشفته در مقایسه با جریان آرام
یک جریان آشفته، به واسطة ادیهای موجود در ساختار خود از یک جریان آرام تمیز داده می­شود. ادیهای موجود در جریان آشفته باعث ایجاد نوسان[5] در میدان سرعت و دما می­شوند. شایان ذکر است که این ادیها بواسطة حرکات اتفاقی و نامنظم ذرات در یک جریان آشفته و وجود اغتشاشات که باعث یک سری جریانات جانبی در امتداد عمود بر راستای جریان اصلی می­شود، بوجود می­آیند. اندازة ساختارهای موجود در جریان آشفته مانند ادیها، می­تواند از مقادیر نزدیک به مقیاس مولکولی تا بزرگترین طول مقیاس­های جریان باشد.
اغتشاشات دینامیکی[6] که ذات جریان آشفته می­باشد، می­تواند باعث اختلاط و نیز تبادل شدید مومنتوم و حرارت گردد. از همینرو جریان آشفته، جریانی به شدت اضمحلالی[7]، با ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت بالا در مقایسه با جریان آرام محسوب می­شود. هر چه میزان اغتشاشات در مقیاس بزرگتری رخ دهد، اندازة تبادل مومنتوم و حرارت بزرگتر خواهد بود. بنابراین (با درنظرگرفتن افت فشار افزایش یافته در جریان آشفته)، در مسائل درگیر با انتقال حرارت، آشفته نمودن جریان به هر وسیله ممکن همواره مدنظر مهندسین می­باشد.
پروفیل سرعت جریان آشفته نسبت به جریان آرام، تخت­تر می­باشد، در نتیجه گرادیان سرعت در نزدیکی دیواره و تنش برشی ناشی از آن در جریان آشفته بیش از جریان آرام می­باشد. بواسطة کوپل بودن توزیع سرعت و دما با یکدیگر، افزایش گرادیان سرعت در نزدیکی دیواره باعث افزایش انتقال حرارت از دیواره نیز می­گردد.
همانطور که اشاره شد جریان آشفته شامل ادیهای پیچیده و در اندازه­های مختلف می­باشد. برای حل کاملاً دقیق یک میدان جریان آشفته با استفادة مستقیم از معادلات بقا، بطوریکه جزئی­ترین پدیده­ها نیز مدنظر قرارگرفته شده باشد، لازم است از شبکة محاسباتی استفاده کنیم که اندازة المانهای آن کوچکتر از کوچکترین ادیهای موجود در جریان باشد. یعنی هریک از کوچکترین ادیها به تنهایی توسط چند المان کوچکتر گسسته گردند. بدین منظور ابتدا لازم است که اندازة کوچکترین ادیها بر حسب طول مقیاس کولموگروف[8] تعیین گردند.

ای بر ذرات[1]:
ذرات معلق همیشه و در همه جا در محیط پیرامون ما وجود دارند. ذرات، ریزه‌های مواد جامد و مایع معلق در یک سیال می‌‌باشند. گرده‌های گیاهان در فضای محیط اطراف، ذرات گرد و خاک که با جریان بادها منتقل و پخش می‌‌شوند، فوران آتشفشان‌ها و پخش خاکستر در فضای اطرف، بالا رفتن دود غلیظ به اتمسفر و همچنین خیلی‌ از فعالیت‌های انسانها باعث به وجود آمدن و پخش ذرات در محیط پیرامون ما می‌‌شوند. در شکل زیر تصاویری از ذرات مختلف آورده شده است.
ذرات از نظر نوع، شکل ظاهری و اندازه به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که در ادامه توضیح مختصری در این زمینه داده می شود.

• بررسی ذرات از نظر انواع:

گرد و غبار: مواد جامدی که به واسطه‌ از هم پاشیدگی در فرایند هایی نظیر سنگ شکنی، سمباده زدن، انفجار و مته زنی‌ به وجود می‌‌آیند. این ذرات ریز تولید شده از همان مواد اولیه‌ و تفکیک شده خود هستند و از نظر اندازه در طیف زیر میکروسکوپی تا میکروسکوپی قرار می‌‌گیرند.
بخارهای شیمیایی: ذرات جامدی که حاصل واکنش شیمی‌- فیزیکی هستند که در فرآیند­هایی نظیر احتراق، تصعید و یا تقطیر به وجود می‌‌آیند. به عنوان نمونه‌های معمول از این ذرات می‌‌توان به ذرات اکسید فسفر، اکسید آهن و اکسید روی اشاره کرد. ذراتی‌ که بخارات شیمیایی را تشکیل می‌‌دهند بسیار کوچک می‌‌باشند و در مقیاس‌های زیر 1 میکرومتر می‌‌باشند. این ذرات میل زیادی به اجتماع کردن و لخته شدن دارند.
دود: یک ابر از ذرات معلقی که از فرایند اکسیداسیون مانند سوختن تشکیل می‌‌شود. به طور کلی‌، دود‌ها به عنوان ذرات دارای منشأ سازماندهی شده در نظر گرفته می‌‌شوند و عموماً از ذغال سنگ، نفت، چوب و یا سوختهای فسیلی دیگر به وجود می‌‌آیند. ذرات دود در اندازه‌های زیر 1 میکرومتر  هستند.
مه‌: این ذرات حاصل از پاشش مایعات و یا میعان بخار به وجود می‌‌آیند.  این ذرات به صورت کروی در نظر گرفته می‌‌شوند و به قدری هستند که می‌‌توان آنها را به صورت معلق در یک جریان هوای آرام مشاهده کرد. هنگام به هم پیوستگی این ذرات و تشکیل ذرات بزرگتر در حدود 100 میکرومتر، می‌‌توان آنها را به شکل باران مشاهده کرد.

• بررسی ذرات از نظر شکل ظاهری:

فرض کروی بودن ذرات، یک فرض بسیار مناسب برای ساده­تر کردن محاسبات و تجسم کردن راحت­تر حرکت آن­ها می باشد.‌ به جز ذرات مایع که همیشه کروی هستند، قالب‌ها و شکل‌های بسیار متفاوتی برای شکل ذرات وجود دارد که این قالب‌ها و شکل‌ها را می‌توان به سه گروه تقسیم بندی کرد :

• ذرات هم اندازه: این ذرات دارای اندازه مساوی در هر سه بعد فضایی خود می‌‌باشند. کروی،چند وجهی، متساوی الاضلاع در این تقسیم بندی قرار می‌‌گیرند. تا کنون بیشترین تحقیقات و دانش بشری پیرامون این دسته از ذرات بوده است. شکل 1-2 نمونه­ای از ذرات هم اندازه را نشان می­دهد.

• ذرات صفحه­ای: این ذرات دارای دو بعد بزرگ و یک بعد کوچک می‌‌باشند. برش‌های صفحه‌ای در این دسته بندی قرار می‌‌گیرند. اطلاعات بسیار محدودی پیرامون رفتار ذرات صفحه‌ای معلق در سیال موجود می‌‌باشد و اکثراً اطلاعات‌ دریافت شده از بررسی ذرات کروی را به این نوع ذرات تعمیم می‌‌دهند.

• ذرات رشته­ای: این ذرات دارای یک بعد بلند و طولانی در مقایسه با دو بعد بسیار کوچک خود هستند. برای نمونه می‌‌توان به ذرات بلوری، سوزنی و یا معدنی مانند پنبه کوهی اشاره کرد. اخیراً، با توجه به اهمیت سلامتی‌ و خطر تنفس این گونه ذرات معلق در هوا، تحقیقات تازه‌ای بر روی حرکت این گونه از ذرات در سیال شکل گرفته است ولی‌ هنوز اطلاعات مفید زیادی در این زمینه وجود ندارد.

شکل و قالب ذرات می‌تواند با توجه به روش تشکیل و یا جنس و ذات مواد مادر تشکیل دهنده ذرات تغییر کند. ذراتی‌ که به روش میعان یک بخار به وجود می‌‌آیند معمولا به شکل کروی هستند (مخصوصاً زمانی که در حین تشکیل به درون یک فاز مایع وارد شوند). ذراتی‌ که

 با روش‌های خرد شدن و یا مته زنی‌ به وجود می‌‌آیند به ندرت به شکل کروی می‌‌باشند مگر اینکه در حال تشکیل ذرات، فاز مایع نیز تشکیل شود و حباب‌های بوجود آماده کروی در نظر گرفته می‌‌شود.

• بررسی ذرات از نظر اندازه:

ذرات معلق عموماً کروی و یا شبه کروی در نظر گرفته می‌‌شوند. شعاع ذره و هم قطر ذره می‌‌تواند برای بیان اندازه ذره بکار برده شود. در بحث‌های تئوریک خواص ذرات، به کار بردن شعاع بسیار معمول می‌‌باشد هر چند که در بیشتر نمونه‌های کاربردی قطر ذره را به عنوان بیانگر اندازه استفاده می‌‌کنند. در این تحقیق از قطر ذره برای بیان اندازه استفاده شده است.
پس از انتخاب قطر به عنوان مبنای دسته بندی ذرات، روش‌های گوناگونی برای محاسبه قطر یک ذره وجود دارد که دو روش از عمومیت بیشتری برخوردار می‌‌باشند: قطر فرت[2] و قطر مارتین[3]. این دو روش اشاره به ارزیابی تقریب­های بکار برده شده برای تعیین اندازه ذره از مشاهده تصاویر طرح ریزی شده تعدادی از ذرات غیر معمول دارد.
        قطر فرت: بیشترین فاصله یک لبه تا لبه دیگر در یک ذره.
        قطر مارتین: طول خطی‌ است که هر ذره را به دو قسمت مساوی تقسیم می‌‌کند.
از آنجا که این نوع اندازه گیری‌ها به جهت گیری ذرات وابسته و متغیراست (به علت سه بعدی بودن ذرات)، باید در جهات مختلف اندازه گیری و مقایسه شوند تا قابل قبول واقع شود. بنابراین با فرض جهت یابی‌ تصادفی ذرات، قطر میانگین محاسبه می‌‌شود. این مشکلات اندازه گیری را می­توان  با روش‌های دیگری بر طرف کرد که در ادامه به توضیح آن­ها پرداخته می شود.
قطر معادل مساحت: قطر یک دایره است که مساحت آن معادل با مساحت تصویر شده ذره می‌‌باشد.
شکل زیر تفاوت‌های محاسبه  سه قطر مختلف را نشان میدهد.

همانگونه که در شکل 1-4 مشاهده می‌‌شود قطر فرت از قطر مساحت تصویر شده بزرگتر و قطر تصویر شده بزرگتر از قطر مارتین می‌‌باشد.
بعضی‌ مواقع قطر ذرات معلق را با استفاده از سرعت حد[4] آنها تقریب می‌زنند. همه ذراتی‌ که یک سرعت حد برابر دارند، بدون در نظر گرفتن جنس، شکل و … یک اندازه در نظر گرفته می‌‌شوند. لازم به ذکر است زمانی یک ذره به سرعت حد می رسد که از حالت سکون شروع به حرکت کرده و بعد از گذشت زمانی طولانی تحت تأثیر نیروی گرانش و چگالی خودش در آستانه ته نشین شدن قرار دارد.
دو روش معمول از این گونه اندازه گیری‌ها می‌توان به قطر آیردینامیکی[5] و استوکس[6] اشاره کرد:
قطر آیرودینامیکی: قطر یک کره بزرگ به چگالی واحد ( ) که دارای خواص آیرودینامیکی همان ذره می‌باشد که به این معناست اگر ذرات با هر شکل و چگالی دارای سرعت ته نشینی برابری باشند، قطر آیرودینامیکی برابری دارند.
قطر استوکس: قطر یک کره که دارای چگالی و سرعت ته نشینی برابر با یک ذره می‌‌باشد. تنها تفاوت قطر استوکس نسبت به قطر آیرودینامیکی، وجود شرط برابری چگالی ذره و کره در قطر استوکس می‌‌باشد.
قطر ذراتی‌ که در بحث علم ذرات مورد بررسی قرار می‌‌گیرند در محدوده 01/0 تا 100 میکرومتر بوده که 01/0 میکرومتر به عنوان حد پایین قطر ذره و 100 میکرومتر به عنوان حد بالای آن در نظر گرفته می‌‌شود. حد پایین قطر ذره حدوداً نقطه‌ای است که انتقال ممنتم از مولکول به ذره در نظر گرفته می‌‌شود. ذرات بزرگتر از 100 میکرومتر به علت تأثیر زیاد نیروی گرانش، به سرعت ته­نشین شده و به مقدار زمان مناسب (کمتر از دقت دستگاه­های اندازه­گیری) در سیال معلق نمی‌‌مانند که مورد علاقه بررسی در علم ذرات باشد.
ذرات با قطر­های خیلی‌ بزرگتر از ۵ تا ۱۰ میکرمتر می‌‌توانند از طریق سیستم‌های تنفسی فیلتر شوند ولی ذراتی با قطر کوچکتر از 5 میکرومتر می­توانند تا اعماق ریه نفوذ کنند. بنابراین برای مباحث فیزیولوژی قطر‌های ۵ تا ۱۰ میکرومتری حد بالایی محسوب می‌‌شوند. در جدول زیر قطر بعضی‌ از ذرات پرکاربرد مشاهده می‌‌شود.
جدول1-1 : اندازه قطر ذرات پرکاربرد برحسب میکرومتر [3]

 1-2 بر کارهای انجام شده
آنالیز انتقال و ته­نشینی ذرات معلق در هوا در دو دهه اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. پخش و ته­ نشینی ذرات در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و پدیده­های طبیعی نقش مهمی را ایفا می­کند. فرآیندهای جداسازی و فیلتر کردن، احتراق، آلودگی هوا و آب، دستگاه­های کپی، ته نشینی در شش­ها و آلودگی میکروذرات در صنایع ساخت ریز تراشه­ها از جمله موارد کاربرد این پدیده­ها می­باشد. با کوچکتر شدن اندازه ذرات و رسیدن به محدوده نانومتر، ته نشینی ذرات ریز علت اصلی عیب و نقص­ها در صنایع میکروالکترونیک می­شود.
مطالعات محاسباتی و آزمایشگاهی گسترده ای نسبت به پخش ذرات در جریان های مغشوش در مقالات مختلف گزارش شده است (هاینزه [6]، هایندز [7]، وود [8]، پاپاورجوس و هدلی [9]، احمدی [10]). برای مدل کردن نحوه پخش ذرات، استفاده از یک روش دقیق و مناسب بسیار ضروری است. به همین منظور روش های عددی مختلفی برای هر چه بهتر مدل کردن میدان جریان بوجود آمدند که آن ها را به صورت زیر می توان دسته بندی کرد: شبیه سازی مستقیم عددی[7]، شبیه سازی گردابه های بزرگ[8]، روش معادلات ناویر- استوکس رینولدز متوسط[9] .
بررسی انتشار ذرات در کانال جریان مغشوش با استفاده از روش DNS توسط مک لافین [11]، اونیس و همکاران انجام گرفت. ژانگ و احمدی [14] ته نشینی ذرات هوا را در کانال های عمودی و افقی در جریان مغشوش با استفاده از روش DNS مطالعه کردند. همچنین لی و احمدی [15] از آنالیز DNS برای شبیه سازی میدان جریان و نوسانات آشفته عمودی نزدیک دیوار استفاده کردند. آن ها پخش و ته نشینی ذرات کروی را از چشمه های نقطه ای در یک کانال جریان مغشوش بررسی کردند. روش DNS بیشترین توانایی را برای نمایش ویژگی های اغتشاش تا حد کوچکترین مقیاس کلموگروف[10] میسر می سازد اما هزینه زیاد محاسبات، این روش را برای رینولدزهای بزرگ و هندسه های پیچیده غیرقابل اجرا می کند.
در روش LES گردابه های بزرگ به صورت مستقیم شبیه سازی می شوند درحالی که گردابه های کوچکتر از مقیاس شبکه، مدل می شوند. کمتر بودن هزینه محاسبات، مزیت اصلی روش LES نسبت به DNS می باشد. هرچند که مشکلات مربوط به روش DNS را نیز در رینولدز های بزرگ دارا می باشد. وانگ و اسکویرس [16]، وانس و اسکویرس [17] روش LES را در کانال جریان مغشوش به کار بردند. یویجتوال و اولیمانس [18] مطالعه ته نشینی و انتشار ذرات در جریان های لوله عمودی توسط دو روش DNS و LES را انجام دادند. اخیراً سلمان زاده و همکاران [19] اثر نوسانات آشفته مقیاس های زیر شبکه را در روش LES بر روی حرکت ذرات مطالعه کرده اند. آن ها نشان دادند که اضافه کردن نوسانات آشفته مقیاس های زیرشبکه، پیش بینی های مدل LES را برای نرخ ته نشینی ذرات بویژه ذرات کوچک بهبود می بخشد. اگرچه محدودیت های DNS و LES، استفاده از این روش ها را برای هندسه های پیچیده صنعتی غیرممکن می کند اما پتانسیل لازم برای افزایش مؤثر الگوریتم و حل  هندسه های مختلف را دارند.
برای جریان هایی با رینولدز بزرگ در هندسه های پیچیده روش RANS بیشترین کاربرد را داراست. در بسیاری از کاربردهای صنعتی از این روش به دلیل سادگی نسبی و بازده محاسباتی بالای آن استفاده می شود. لی و احمدی [20] یک مدل اغتشاش ایزوتروپیک   k-ε را در جریان کانال نمایش دادند. در این مطالعه نوسانات لحظه ای توسط میدان تصادفی گوسی مدل و به جریان متوسط اضافه شد. هی و احمدی [21] از مدل آشفته RSM با تابع استاندارد دیوار[11] برای بررسی ته نشینی ذرات در کانال های افقی و عمودی استفاده کردند. تیان و احمدی [22] مدل نزدیک دیواره را با یک مدل تنش رینولدز[12] برای پیش بینی ته نشینی ذره در کانال های جریان به کار بردند. اخیراً ژانگ و چن [23] برای شبیه سازی میدان جریان از مدل  استفاده کردند و از نوسانات سرعت عمودی نزدیک دیوار برای اصلاح کردن مدل ایزوترپیک [13]DRW کمک گرفتند.
همانطور که می­دانیم جریانات آشفته به واسطه حضور ادی­ها در ساختار خود، دارای نوسانات وابسته به مکان و زمان در میدان جریان می­باشند. با توجه به طیف وسیع اندازه ادی­ها در یک جریان آشفته، نوسانات میدان سرعت می­تواند از چند درصد مقدار سرعت متوسط تا صد درصد مقدار سرعت متوسط در هر دو سوی مثبت و منفی ایجاد شوند. با توجه به اینکه بیشترین تولید و اتلاف انرژی در یک کانال جریان مغشوش در نزدیکی دیواره اتفاق می­افتد، ریشه میانگین مربعات[14] نوسانات ( ) در نزدیکی دیوار تفاوت زیادی دارد و جریان شدیداً غیر ایزوتروپیک است. با دور شدن از ناحیه نزدیک دیواره و رسیدن به لایه­های پرانرژی بالاتر، این مقادیر تقریباً با هم برابر می­شوند و در این ناحیه اغتشاش ایزوتروپیک خواهد شد. اثرات غیرایزوتزوپیک در جریانات پیچیده و مشکل، نظیر جریانات چرخشی و جریانات دارای نیروی حجمی مانند جابه­جایی آزاد به چشم می­خورد.
با توجه به مطالب گفته شده، مدل­های محاسباتی متفاوتی برای شبیه سازی سرعت­های لحظه­ای در یک کانال جریان مغشوش مورد مطالعه قرار گرفته است. این نوع شبیه سازی توسط مدل­های آشفته ایزوتروپیک و غیرایزوتروپیک صورت می­گیرد. چون شدت اغتشاشات موجود در جریان مغشوش بخصوص در نزدیک دیواره مطمئناً در تغییر مسیر حرکت ذرات مؤثر خواهد بود واضح است که استفاده از یک مدل آشفته غیرایزوتروپیک مناسب برای تخمین صحیح نوسانات نزدیک دیوار در یک میدان جریان مغشوش و پیش بینی دقیقتر حرکت ذرات از اهمیت بسیاری برخوردار است و سبب می­شود که نتایج به واقعیت نزدیکتر شوند.
در این پژوهش برای مدل کردن تنش های رینولدز در حل معادلات RANS جهت یافتن سرعت متوسط جریان از مدل اغتشاش  که توسط لین و دوربین [24] پایه گذاری شد استفاده می شود. بزرگترین مزیت این روش که آن را از بقیه روش ها مجزا می کند پیش بینی بسیار دقیق نوسانات آشفته غیرایزوتروپیک نزدیک دیوار است. مدل های ایزوتروپیک استانداردی که انرژی جنبشی اغتشاش را محاسبه می کنند قادر به نمایش دقیق تغییرات نوسانات عمودی نزدیک دیوار نیستند و در بهترین حالت این نوسانات عمودی را به صورت مصنوعی و ایزوتروپیک تولید می کنند. پس به این دلیل که مدل اغتشاش  قادر به محاسبه K (انرژی جنبشی اغتشاش) و  (شدت نوسانات عمودی نزدیک دیوار) است برای محاسبه میدان جریان متوسط و شدت اغتشاشات غیرایزوتروپیک از این مدل استفاده می شود. همچنین برای تولید پیوسته اعداد تصادفی و شبیه سازی نوسانات سرعت غیرایزوتروپیک در جریان کانال از سری کرایچنان [25] که قادر به شبیه سازی دقیق میدان جریان آشفته درون کانال است، استفاده خواهد شد. لازم به توضیح است که وی این سری را براساس اطلاعات یک جریان مغشوش درون کانال بوجود آورده است.
با توجه به اهمیت نیروی جاذبه بر پخش ذرات، اثر این نیرو بر ته نشینی ذرات در دو حالت کانال افقی با نیروی گرانش عمود بر جریان و کانال عمودی با نیروی گرانش در جهت جریان بررسی شده است و این دو حالت باهم مقایسه شده اند.
جریان جابجایی اجباری در یک کانال که حاوی ذرات جامد است به صورت گسترده‌ای در مسائل مهندسی‌ کاربرد دارد. تصفیه هوا، نمونه برداری ذرات، فیلتر کردن گازهای داغ، احتراق و سوختن ذغال سنگ، ته نشینی بخارهای شیمیایی و جریان بر روی تیغه­های توربین­های گازی،  نمونه‌های محدودی از این کاربرد می‌‌باشند.

ای بر علم لیزر

با اختراع لیزر در نیمه دوم قرن بیستم دریچه جدیدی به روی دانشمندان فیزیک اتمی ومولکولی باز شد. بعلاوه این فناوری و کاربردهای ان مورد توجه بسیاری از مهندسین در دنیا قرار گرفته است. تئوری های لازم جهت در ک مفاهیم های فیزیک لیزر قبل از اختراع لیزر درسال 1960 ارائه گردیده بود از ان زمان لیزر با سرعت به طور وسیعی در زمینه کاربرد های جالب فیزیک کوانتومی تا به عنوان یک ابزار مفید مهندسی مورد استفاده قرار گرفته است[59, 60].
پژوهش های کاربردی بسیار جدیدی در زمینه های بر هم کنش لیزر با پلاسما طراحی لیزر های با پالسهای بسیار کوتاه و توان های بسیار زیاد و ساخت لیزرهای با طول موج کوتاه به خصوص در دو دهه گذشته توسط فیزیکدانان و محققین سراسر دنیا صورت گرفته است در این پژوهش ها تلاش های زیادی به منظور کوچک نمودن حجم سیستم های لیزری مورد نیاز جهت تولید پلاسما و تابش های X-Ray به عمل امده است بیشتر این سیستم های جدید در حال حاضر در ازمایشگاه های ملی کشور ها مورد استفاده قرار می گیرند که اینده روشنی را نوید می دهند. در این فصل همانگونه که مشاهده خواهید کرد در ابتدا به اصول مبانی و طرز کار لیزر پرداخته شده است. در ادامه انواع لیزر مورد بررسی قرار گرفته است و در پایان کاربرد لیزر در صنایع مختلف شرح داده شده است[57, 62, 84].

• ماهیت نور

واژه لیزر به معنای تقویت نور به وسیله گسیل القایی تابش می باشد. بنابراین پی بردن به چگونگی عمل لیزر ویژگی های تابش لیزرها و کاربردهایش منوط به اگاهی بیشتر از نظریه های حاضر در مورد ماهیت نور است [68, 74, 83]. انیشتین در سال 1905 به سادگی اثر فوتوالکتریک را توضیح دادبدین ترتیب که نور برخورد کننده به سطح فلز را متشکل از بسته های کوچک انرژی با ذراتی به نام فوتون نامید. او گفت انرژی هر متناسب است با فرکانس آن یعنی E = H.N که H ثابت پلانک و N فرکانس نور است. فوتون برخورد کننده می تواند انرژی خود را به یک الکترون بدهد و به طوری که بر نیروی نگهدارنده ان در سطح فلز غلبه کرده و ان را از فلز جدا سازد[80].

• گسیل خود به خودی گسیل القایی و جذب

در لیزر از سه پدیده اساسی که نتیجه بر هم کنش موج الکترومغناطیس ( EM ) با ماده اند استفاده می شود یعنی فرایند های گسیل خود به خود گسیل القایی و جذب[79, 81].

• گسیل خود به خود

در یک اتم مفروض دو تراز 1و2 با انرژی های E1 و E2 را در نظر گرفته می شود (  E2 < E1) در بحث فعلی این این دو تراز ممکن است دو تراز منتخب از ترازهای بیشمار ان اتم باشد اکنون فرض می کنیم که اتمی (یا مولکولی) از ماده ابتدا در تراز 2 باشد از انجا که E2 < E1 اتم به فرو افتادن به تراز 1 گرایش پیدا می کند. بنابراین اختلاف انرژی  E2 = E1باید ازاد شود وقتی این اختلاف انرژی به صورت موج الکترومغناطیسی گسیل شود به ان گسیل خود به خود یا تابشی می گویند[62, 69, 78] .

انرژی داخلیE:
فرکانس (بسامد) موج: N
بنابراین گسیل خود به خود با گسیل فوتونی به انرژی  وقتی که اتم از تراز 2 به تراز 1 فرو می افتد مسخص می شود.

• گسیل القایی

اکنون فرض می کنیم که اتم در ابتدا در تراز دو قرار گرفته باشد و موجی الکترومغناطیسی با فرکانس N که از رابطه (5-2) به دست می اید (یعنی فرکانس موج فرودی برابر با فرکانس گسیل خود به خود است). نظر به اینکه این موج دارای همان فرکانس اتمی است احتمال معینی وجود دارد که این موج اتم را به گذار  وا دارد. در این مورد اختلاف انرژی  ازاد شده به صور موج الکترومغناطیسی به موج فرودی افزوده می شود این پدیده گسیل القایی است. در مورد گسیل القایی چون این فرایند با اعمال موج الکترومغناطیسی فرودی صورت می گیرد گسیل هر اتم به صورت هم فاز به موج فرودی افزوده می شود. علاوه بر این موج فرودی هم موج گسیل شده را تعیین می کند[61, 64, 67].
لیزرهای حرارتی متعددی در صنعت حفاری معادن و مخازن نفتی مورد استفاده قرار گرفته اند. این لیزرها دارای ویژگی توان اعمالی بسیار بالا به نمونه های مواد روبروی خویش دارند. تمامی لیزرهای پرتوان استفاده شده تا کنون در عرصه حفاری مخازن نفت و گاز به شرح ذیل می باشند[63].

• جذب

اکنون فرض می کنیم که اتم در ابتدا در تراز 1 قرار گرفته باشد اگر این تراز تراز پایه باشد اتم در این تراز باقی خواهد ماند مگر انکه نیرویی خارجی به ان اعمال شود اکنون فرض می کنیم که موجی الکترومغناطیسی با فرکانسN  که باز هم از رابطه (1.1) به دست می اید به ماده برخورد کند در این صورت احتمال معینی وجود خواهد داشت که اتم به تراز 2 برود. اختلاف انرژی مورد احتیاج اتم برای این گذار از انرژی موج الکترومغناطیسی فرودی تامیین می شود. [65]

• انواع لیزرهای پرکاربرد حرارتی در صنعت حفاری

لیزر هیدروژنی
لیزر هیدروژن فلوراید ویا لیزر دوتریم فلوراید  که عملکرد آنها در طول موج بین l=2/6-  mM 4/2 می باشد. این لیزر اولین لیزر در کلاس مگاوات بود و لیزری با موج پیوسته  کهدر خارج از شوری ساخته شده بود. از این لیزر برای تاسیسات  و کارهای نظامی استفاده می شود که ازآن در حفاری مورد استفاده قرار می گرفت که در این عملیاتپرتو های  تابنده شده نشان داد که سرعت حفاری یا سرعت نفوذ لیزر در سنگ بیشتر از 100برابر سرعت حفاری با روشهای معمولی  حفاری می باشد[71] .
شکل 1. 2 . لیزر هیدروژن فلوراید[71]
  لیزر اکسیژنی
این تحقیق و پژوهش در سال 1977 توسط نیروی هوایی ایالت متحده امریکا در آزمایشگاه مکزیکو اختراع و انجام گردید .از این لیزر برای مقابله و دفاع هواپیماها در نبردهای هوایی طراحی شد چنانکه زا آن به عنوان لیزر هوابرد که قابلیت ردیابی سلاح های تاکتیکی و نابود کنندگی موشک را داشت یاد می کند . این لیزر در طول موج     mM  l=1/315عملکرد دارد. این لیزر در حالت CW یادر حالت موج پیوسته کار می کند که در ابتدا فقط برای کارهای نظامی به کار برده می شد ولی بعد از مدتی برای مصارف صنعتی  نیز اجازه استفاده داده شد. محدوده قدرت  این لیزر در حدود 31 مایل یا 50 کیلومتر  می باشد که ازآن در بوئینگ 474 برای ردیابی از آن استفادهشد. در صورتی که از آن برای حفاری استفاده شود بسیاری از مسائل  کنترل و  ردیابی  و تکمیل مجدد و مشکلات حفاری را نخواهیم  داشت[70].
  لیزر کربن دی اکسید   
این لیزر عملکرد آن در طول موج l=10/6mM ودر حالت های پیوسته و پالسی می تواند باشد. قدرت متوسط آن تا بالای  1مگاوات می تواند باشد . هنگامی که در حالت پالسی استفاده  شود طول پالس می تواند تغییر کند و دائما متفاوت  باشد یعنی بین 1تا 30ثانیه مزیت مهم لیزر  در دوام و قابلیت اطمینان  آن است. می تواند انرژی خود را به صورت  مادون قرمز با توان ارسال  بیشتر منتشر کند. یکی از مشکلات آن می توان به دلیل طول موج بالای این لیزر اشاره کرد که در انتقال آن از طریق فیبر نوری قدرت  آن به شدت کم خواهد شد.
شکل 2. 2 . لیزر کربن دی اکسید[69]
لیزر کربن مونو اکسید
عملکرد آن  در طول موج    mM 6-5  =   l می باشد ودر هردو حالت پیوسته و پالسی می تواند  از خود عملکرد نشان دهد . متوسط قدرت دست یافتنی 200 کیلو وات و طول پالس می تواند متفاوت بین 1و 1000 ثانیه  باشد . اولین عملکرد  آن  در دو حالت پیوسته و پالسی در طول موج  l=2/5-4/0mM بوده است. بدست آوردن کمترین طول موج درهنگام کار بسیار مهم است چون تاثیر توزیع سطح به وسیله پلاسمای لیزر و طول موج تسعسع لیزر کاهش خواهد یافت[73].
شکل 3. 2 .  لیزر کربن مونو اکسید[73]
لیزر الکترون آزاد
لیزر الکترون آزاد عملکرد آن با الکترون هایی با انرژی بالا است که فاقد سطوح انرژی گسسته نیز باشند که در نتیجه آن اجازه می دهد در هر طول موجی در حاتموج پیوسته تنظیم شود که توانایی طول موج تابش لیزر می تواند اجازه بهبود سازی برای تاثیرات مختلفی همچون بازتاب – پراکندگی –جذب – تابش جسم سیاه و گزینش پلاسما را بدهد .دانشمندان انتظار دارند که این لیزر در آینده به لیزر با قدرت تبدیل شود[68].