Введение
1. Процессы накачки ионных уровней химических элементов столкновениями 2-го рода в плазме низкого и среднего давления. 21
1.1. Виды столкновений 2-го рода. 21
1.2. Особенности ионных спектров Zn, Cd, Hg, Ga, In, ТІ, Cu, Se, Sb и Bi. 24
1.3. Математическое описание процессов накачки и дезактивации уровней. 27
1.4. Перезарядка с образованием иона рабочего вещества в возбужденном состоянии. 34
1.4.1. Заселение перезарядкой уровней Znll, Cdll и Hgll. 37
1.4.2. Заселение перезарядкой уровней Till, Gall и Inll. 40
1.4.3. Заселение перезарядкой уровней Cull и Sell. 46
1.5. Процессы с участием метастабильных и возбужденных атомов инертного газа. 48
1.5.1. Пеннинт-процесс. 48
1.5.2. Передача возбуждения от метастабильного атома иону. 51
1.6. Столкновения 1-го и 2-го рода ионов рабочего вещества с электронами. 52
1.7. Столкновения 1-го и 2-го рода ионов рабочего вещества с атомами газовой смеси. 53
2. Исследование генерации на ионных переходах химических элементов в продольном разряде. 57
2.1. Новые лазерные переходы в спектрах Gall, Till, Cdll и Hgll в импульсном разряде. 58
2.1.1. Генерация на переходах Till и Gall в смеси с гелием и неоном. 59
2.1.2. Генерация на переходах Cdll и Hgll без буферного газа. 68
2.2. Непрерывная генерация в спектрах Till, Cdll, Sbll и Bill. 73
2.2.1. Конструктивные особенности разрядных трубок для ПС стационарного разряда, 73
2.2.2. Генерация на переходах Hgll. 76
2.2.3. Парциальные коэффициенты и сечения перезарядки в смеси Не- Hg. 77
2.2.4. Генерация в смеси Tl-Ne. 79
2.2.5. Генерация на переходах Sbll и Bill. 80
3. Исследование параметров плазмы и характеристик генерации в катафорезных лазерах непрерывного действия. 84
3.1. Особенности разряда. 84
3.2. Параметры плазмы и положительного столба разряда. 85
3.2.1. Температура электронов и напряженность аксиального поля. 85
3.2.2. Концентрация з аряженных частиц. 93
3.2.3. Концентрация возбужденных атомов гелия. 96
3.2.4. Ионизация атомов в смеси. 100
3.3. Катафорез. 102
3.4. Электрофорез буферного газа в смеси с парами металла. 104
3.5. Механизм накачки перехода с А,441,6нм в смеси He-Cd. 108
3.5.1. Механизмы накачки уровня 2D*5/2 CdIL 108
3.5.2. Измерение скорости накачки уровня 2D 5а Cdll. 110
3.5.3. Зависимость инверсии от пе. 112
3.5.4. Эксперимент по оптической накачке плазмы. 113
3.5.5. Вклад в накачку Пеннинг-процесса и прямого электронного удара. 114
3.6. Активные среды с накачкой перезарядкой. 115
3.7. Оптимальные условия генерации при различных механизмах накачки. 116
3.8. Экспериментальный образец He-Se катафорезного лазера. 126
4. Исследование плазмы стационарного разряда с полым катодом в смеси инертный газ - пары металла. 130
4. Ї. Физические процессы в стационарном РПК. 131
4.1.1. Модель разряда. 132
4.1.2. Катодное падение в смеси газов. 134
4.2. Энергия и концентрация электронов. 139
4.2.1. Интегральная ФРЭЭ. 140
4.2.1.1. ФРЭЭ быстрых электронов. 140
4.2.1.2. ФРЭЭ в области средних и малых энергий. 143
4.3. Измерение параметров плазмы. 145
4.4. Интегральные характеристики излучения РПК, сравнение с положительным столбом. 148
4.5. Радиальные характеристики разряда. 152
4.6 Скорости перезарядки и Пеннинг-процесса в ОС. 156
4.6.1. Скорость накачки как функция величины катодного падения, оптимизация материала катода. 162
4.6.2. Другие способы повышения величины катодного падения. 163
5. Исследование непрерывной генерации в смесях he-cd и he-hg в разряде с полым катодом. 167
5.1. Оптимизация конструкции разрядных трубок для непрерывных лазеров с РПК. 168
5.1.1. Основные типы разрядных трубок. 16 8
5.1.2. Сравнение характеристик РПК различных типов. 169
5.1.3. Конструкция разрядной трубки РПК „поперечного" типа. 177
5.1.4. О поглощении излучения в катафорезиых „запирающих" секциях трубки. 180
5.2. Механизм накачки линии с М41,6нм Cdll в смеси He-Cd в трубке „поперечного" типа. 183
5.3. Оптимальные условия возбуждения лазерных переходов Cdll и Hgll столкновениями 2-го рода в РПК. 193
5.3.1. Зависимость от давления паров металла. 198
5.3.2. Зависимость оглавления гелия. 200
5.3.3. Зависимость оттока. 201
5.4. Энергетические характеристики излучения лазеров с РПК на смесях He-Cd и He-Hg. 203
5.5. Режим трехцветной генерации в лазере с РПК на смеси He-Cd. 209
5.5.1. Параметры разряда и мощность излучения. 209
5.5.2. Спектральные и шумовые характеристики излучения. 212
5.6. Экспериментальные образцы He-Cd трехцветных лазеров с РПК. Возможные области применений. 216
6. Исследование генерации в импульсном разряде с полым катодом. 223
6.1. Особенности разряда и плазмы РПК, возбуждаемого импульсами тока микросекундиой длительности. 226
6.1.1. Возбуждение ионных переходов металлов столкновениями 2 рода в импульсном РПК. 231
6.2. Генерация в смеси He-Hg при малой частоте следования импульсов. 234
6.2.1. Оптимальные условия разряда. 234
6.2.2. Радиальные зависимости. 239
6.2.3. Зависимость от диаметра катодной полости. 240
6.2.4. Энергетические характеристики. 241
6.2.5. Кинетика населенностей уровней и зависимость оттока. 243
6.3. Генерация в смесях He-Zn и He-Cd при малой частоте следования импульсов. 249
6.3.1. Кинетика населенностей уровней Znll, накачиваемых перезарядкой в смеси He-Zn, 250
6.3.2. Кинетика населенностей уровней Cdll, накачиваемых перезарядкой в смеси He-Cd. 252
6.4. Генерация в смесях Не-Т1 и Ne-Tl при малой частоте следования импульсов. 256
6.4.1. Генерация на переходах Till в смеси неон-таллий. 256
6.4.1.1. Кинетика населенностей уровней Т1П. 260
6.4.2. Генерация на переходах ТІЙ в смеси гелий-таллий. 261
6.4.2.1. Кинетика населенностей уровней Т1П в смеси Не-Т1. 262
6.4.3.Структура линий генерации ТПТ в видимой области. 265
6.5. Генерация в смесях Ne-Ga и Не-Си. 266
6.5.1. Генерация на переходах Gall в смеси неон-галлий. 266
6.5.2. Генерация на переходах Cull в смеси гелий- медь. 267
6.6. Кинетика населенностей уровней Іпії в смеси неон-индий. 270
6.7. Генерация в смеси Не-Кг при малой частоте следования импульсов. 273
6.8. Генерация в частотно-периодическом режиме и при накачке цугами импульсов. 277
6.8.1. Плазма РПК при накачке цугами импульсов. 281
6.8.2, Энергетические характеристики лазеров. 281
6.9. Экспериментальные образцы импульсных лазеров с РНК и их применение. 287
7. Кпд ионных лазеров с накачкой столкновениями 2-го рода. 292
7.1. Этапы преобразования энергии и методика расчета коэффициентов преобразования. 293
7.1.1. Коэффициенты преобразования для ПС. 293
7.1.2. Коэффициенты преобразования для РПК. 294
7.2. Коэффициенты преобразования энергии и КПД для лазеров с различными механизмами накачки и типами разряда. 300
8. Исследование генерации на смесях нескольких рабочих веществ с накачкой столкновениями 2-го рода. 304
8.1. Критерии выбора веществ для генерации на их смеси. 305
8.2. Комбинирование паров металлов в ПС с введением паров катафорезом. 310
8.2.1. Катафорезный лазер на парах парах Cd, Zn,Se. 311
8.2.2. Катафорезный лазер на смеси He-Cd-Hg. 313
8.3. Комбинирование паров металлов в РПК. Непрерывная генерация на смеси He-Cd-Hg. 314
8.3.1. Стабилизация давления паров CdnHgB стационарном РПК. 315
8.3.2. Характеристики непрерывного лазера с РПК на смеси He-Cd-Hg. 319
8.4. Комбинирование рабочих веществ в импульсном РПК. Лазер на смеси He-Kr-Hg. 320
Выводы. 325
