Введение
Глава I. Исследование процессов в импульсных газоразрядных средах методами резонансного оптического воздействия 16
1.1. Трехуровневая система с одним насыщающим лазерным полем в начальной фазе 16
развития газового разряда
1.1.1. Модель «идеальный лазер» 18
1.1.2. Первая модель «жесткого» возбуждения 22
1.1.3. Вторая модель «жесткого» возбуждения 23
1.1.4. Модель «низкая плотность частиц» 24
1.2. Экспериментальное исследование газоразрядной среды Cw-лазера методами резонансного оптического воздействия 25
1.2.1. Проблемы экспериментальной реализации метода 26
1.2.2. Результаты эксперимента 28
1.3. Экспериментальные наблюдения ступенчатой ионизации атома Си в активной среде Cw-лазера 33
1.3.1. Идея эксперимента 34
1.3.2. Описание экспериментальной установки 36
1.3.3. Результаты эксперимента 37
1.3.4. Анализ осциллограмм компьютерными методами 39
1.3.5. Обсуждение результатов экспериментов по наблюдению оптогальванического эффекта в лазерах на парах Си 41
1.4. Модель ограничения частоты следования импульсно-периодических лазеров ступенчатыми процессами 42
1.5. Систематизация свойств лазерных переходов в импульсных лазерах на парах химических элементов 44
1.5.1. Критерии выбора лазерных сред 44
1.5.2. Связь спектроскопических свойств рабочих переходов с возможностью создания инверсии и эффективностью генерации в импульсных газоразрядных лазерах 46
Выводы и заключение 50
Глава II. Продольный объемный импульсно-периодический разряд в смесях инертных газов с легкоионизуемой примесью
2.1 Систематизация режимов разряда, типичных для импульсно-периодических лазеров 55
2.2. Исследования границ устойчивости разрядов 57
2.3. Предыонизация в импульсно-периодическом разряде 60
2.3.1. Эффект ограничения ресурса газоразрядных трубок 60
2.3.2. Экспериментальное наблюдение повторной контракции разряда при металлизации стенок газоразрядных кювет 61
2.3.3. Причины и следствия металлизации стенок газоразрядных кювет 63
2.3.4. Скин-эффект как источник радиально-неоднородной предыонизации импульсно-периодических разрядов 64
2.4. Исследование длительности объемной фазы разряда
2.5. Эффект Петраша 67
2.6. Анализ уравнений теплопроводности 68
2.6.1. Описание контракции продольных разрядов 69
2.6.2. Особенности контракции и расконтракции импульсно-периодических разрядов 72
2.6.2.1. Свойства импульсно-периодических разрядов
2.6.2.2. Контракция и расконтракция разряда в однокомпонентных смесях 72
2.6.3. Двухкомпонентные смеси 73
2.6.3.1. Однородное радиальное распределение плотности компонент 75
2.6.3.2. Неоднородное радиальное распределение плотности компонент 76
2.7. Две прикладные проблемы продольных объемных разрядов 77
2.7.1. Ресурс активных элементов в импульсно-периодических лазерах на парах металлов 78
2.7.2. Масштабирование активных элементов импульсно-периодических лазеров на парах металлов
2.8. Исследования свойств разряда в газоразрядных трубках большого объема с многоканальным разрядным промежутком о
2.9. Холодные газовые смеси для изучения расконтракции разрядов Выводы и заключение 84
Глава III. Релаксация метастабилъных состояний ионов d- и/- элементов в процессах рекомбинаци и 87
3.1. Особенности элементов с эквивалентными d- и/- электронами 88
3.2. Рекомбинационные процессы как механизм релаксации метастабилъных состояний ионов 92
3.3. Свойства процессов автоионизации и захвата 94
3.4. Анализ экспериментальных данных 98
3.5. Изоэлектронный метод оценки плотности автоионизационных состояний d- и/- элементов 100
3.6. Кинетические процессы в плазме, ограничивающие скорости процессов захвата 101
3.7. Четыре схемы бейтлеровских лазеров 106
3.8. Наблюдения излучения в спектрах ионов в процессе автоионизации атомов 108
3.8.1. Идея эксперимента 108
3.8.2. Результаты экспериментов с парами бария 110
3.8.3. Исследование автоионизации в плазме паров Ва 112
3.9. Исследование релаксации возбужденных состояний ионов с участием автоионизационных состояний атомов 113
3.9.1. Идея эксперимента 113
3.9.2. Описание экспериментальной установки 115
3.9.3. Результаты эксперимента 117
3.9.4. Анализ результатов 119
Выводы и заключение 122
Глава IV. Исследование процессов возбуждения и релаксации РЗЭ в плазме продольного газового разря да 124
4.1. Исследование процессов возбуждения мультиплета 3А,2,з атома иттербия в плазме газового разряда 125
4.1.1. Особенность спектроскопических свойств атома иттербия. Лазерные эффекты 125
4.1.2. Поиск аналогий 126
4.1.3. Исследование идентификации лазерных переходов в атоме иттербия 130
4.1.4. Исследование передачи энергии между состояниями Л и 3А,2,з атома иттербия методами лазерно-индуцированной флуоресценции 134
4.1.5. Анализ процессов возбуждения компонент мультиплета ъО\2 атома иттербия в плазме газового разряда 139
4.2. Исследование процессов возбуждения и релаксации метастабильных частиц Ей в газоразрядной плазме 143
4.2.1. Спектроскопические свойства атома и иона европия 143
4.2.2. Особенности ионизации атома европия в плазме газового разряда 144
4.2.3. Анализ временных свойств самоограниченной генерации в спектре иона европия 151
4.2.4. Эксперименты по идентификации переходов в спектре ионов европия 152
4.2.5. Исследование циркуляции частиц по рабочему переходу 155
4.2.6. Исследование спектра излучения разряда в Не-Еи-смеси 156
4.2.7. Анализ экспериментальных фактов, указывающих на существование канала сверхбыстрой релаксации метастабильных состояний Ей 157
4.3. Измерение атомных констант и свойств газоразрядной среды 158
4.3.1. Измерение эффективных времен жизни метастабильных состояний D? первого иона европия в газоразрядной плазме 158
4.3.1.1. Методы измерения времен жизни метастабильных состояний, основанные на резонансных оптических воздействиях 158
4.3.1.2. Результаты измерений времен жизни 7Z 5 Ей в газоразрядной плазме 161
4.3.1.3. Результаты измерений времен жизни 1D Eu в послесвечении разряда 163
4.3.1.4. Обсуждение результатов 165
4.3.2. Измерение вероятностей оптических переходов в первом ионе европия 165
4.3.3. Измерение концентрации электронов в плазме Ш-Еи-разряда. 167
4.3.4. Измерение скоростей возбуждения резонансных и метастабильных состояний Еиїї в импульсном разряде 170
Выводы и Заключение 174
Глава V. Исследование свойств канала сверхбыстрой релаксации метастабильных частиц Еи+ в газоразрядной плазме
5.1. Специфика релаксационных процессов для метастабильных состояний ионов 176
5.1.1. Схемы реакций релаксации 176
5.1.2. Траектории движения частиц в процессах релаксации 178
5.2. Измерения параметров релаксационного процесса из пороговых условий для 179
лазерной генерации
5.2.1. Исследования связи свойств канала релаксации состояний 7 j с родом буферного газа 179
5.2.2. Идея метода «пороговой кривой» 180
5.2.3. Результаты экспериментальных измерений пороговых условий для смеси He-Ne-Eu 181
5.2.4. Обсуждение результатов 183
5.3. Исследование релаксационных свойств канала в безгелиевых смесях 184
5-3.1. Вводные замечания 184
5.3.2. Экспериментальные исследования предрасположенности состояния D j иона европия к быстрой релаксации 185
5.3.3. Обсуждения результатов. Место Яе-йг-лазера в системе знаний 191
5.4. Исследования структуры релаксационных свойств резонансных и метастабильных мультиплетов 192
5.4.1. Вводные замечания 192
5.4.2. Исследования структуры релаксационных свойств резонансных мультиплетов 193
5.4.2.1. Идея эксперимента 193
5.4.2.2. Экспериментальная установка 193
5.4.2.3. Результаты экспериментов 194
5.4.3. Исследования структуры релаксационных свойств метастабильных состояний 7 1-5 Ей 199
Выводы и заключение 202
Глава VI. Химическая очистка метастабильных состояний атомных частиц в плазме газового разряда 204
Вводные замечания 204
6.1. Выбор активных сред стационарного газоразрядного лазера на переходах с резонансных на метастабильные уровни 204
6.2. Очистка метастабильных состояний в плазме газового разряда в химических реакциях обмена 206
6.3. Схема эксперимента 209
6.4. Непрерывный газоразрядный лазер на переходе А,=5.54 мкм атома Са. Результаты эксперимента 210
6.5. Спектроскопические эксперименты с непрерывным Са+Д?-лазаром 212
6.5.1. Одночастотный Са+Я +Яе-лазер 212
6.5.2. Исследование абсорбции излучения Са +Н2+Не-лазера парами воды 213
6.5.3. Экспериментальные установки и полученные результаты 214
Выводы и заключение 217
Заключение 218
Литература 221
