я перехід від прямої іонізації до ступінчастою. Збуджений атом отримує додаткову порцію енергії від електрона і переходить в іонізоваться стан. Іонізація відбувається під дією двох потоків потужності, а саме, потужності, що надходить на збудження і додаткової потужності, що надходить від електронів. У цій стадії сповільнюється зростання концентрації збуджених атомів, а концентрація електронів збільшується прискорено.
Третя стадія розвитку розряду відповідає області максимальної потужності накачування. У цій стадії концентрації частинок виходять на максимальні значення. Потужність накачування не витрачається на зростання концентрації частинок. Баланс потужності накачування включає: збудження, ступінчасту іонізацію, втрати потужності в пружних зіткненнях електронів та інші втрати, основну частину яких складає порушення молекул HCl. У кінцевому підсумку, після рекомбінації потужність накачування витрачається на нагрів газу і порівняно мала її частина йде на випромінювання.
Розрахунки показали, що максимальна потужність накачування (Рис. 19) дорівнює 270 МВт а питома потужність накачування дорівнює 3,1 МВт/см 3. Час наростання потужності накачування від початку розряду до максимуму одно 30 нс. Запізнення початку розвитку генерації відносно початку розряду одно 27 нс. Т.ч. генерація починає розвиватися в області максимальної потужності накачування. При цьому максимальна потужність генерації, рівна 10 МВт, запізнюється щодо максимуму накачування на ~ 10 нс. З порівняння часових залежностей потужності накачування і випромінювання випливає, що поріг генерації досягається до моменту часу максимуму накачування, а генерація випромінювання відбувається на спаді потужності накачування.
На стадії наростання потужності накачування відбувається створення плазми. Енергія накопичується на порушених і іонізованних станах атомів ксенону, також відбувається зростання концентрації збуджених молекул XeCl (B, C). Зростання концентрації молекул в змозі XeCl (B, v=0) веде до збільшення коефіцієнта посилення активного середовища. Одночасно з накопиченням енергії в плазмі відбувається втрата енергії в процесах гасіння збуджених станів, пружних соударениях, спонтанного випромінювання та інших процесах. Із загальних фізичних уявлень випливає, що для збільшення ефективності лазера, особливо при малій тривалості накачування, необхідно зменшувати час запізнювання генерації відносно початку накачування.
Рис. 16 - Зовнішній вигляд лазера серії EL (EL - 300-05) розробленого в ЛГЛ ІСЕ СО РАН; максимальна енергія випромінювання - 350 мДж; тривалість імпульсу - 30 нс; частота роботи в імпульсно періодичному режимі - 5 Гц; апертура вихідного пучка 23х6 мм 2
Рис.17. Експериментальні залежності струму, напряженіея на конденсаторах С 2 і лазерна генерація.
Рис.18 - Принципова електрична схема накачування Ексімер лазера
ТГІ- водневий тиратрон; R з - зарядний опір; L зовн - індуктивність зовнішнього контуру; L внутр - індуктивність внутрішнього контуру; L разв - розв'язує індуктивності; С н - накопичувальна ємність; З р - розрядна ємність; РП- розрядний проміжок
Ефективність лазера, що визначається як відношення максимальних потужностей генерації та накачування, становить 3,7%. Також відзначимо, що енергія, збережена в першому конденсаторі дорівнює 15,9 Дж, енергія, що надходить в розряд - 10,5 Дж, енергія випромінювання 0,35 Дж. Ефективність лазера щодо енергії накачування становить 3,3% і 2,2% щодо енергії першого конденсатора. Якщо при заданій тривалості імпульсу енергія випромінювання будуть різко зменшуватися. Можна очікувати, що збільшення питомої потужності накачування при незмінній тривалості імпульсу дозволить збільшити і ефективність, і енергію випромінювання. При цьому виникають проблеми пов'язані зі збільшенням швидкості наростання питомої потужності накачування і ці проблеми не мають простих рішень.
На Рис.20 показані часові залежності концентрацій: електронів, сумарна залежність збуджених атомів ксенону Xe *, Xe ** і Xe ***, сумарна залежність молекул HCl в основному і в трьох коливально збуджених станах, а також концентрація фотонів лазерного випромінювання. За час ~ 20 нс від початку розвитку розряду концентрація електронів досягає 2 • 10 15 см - 3. У цьому ж інтервалі часу напруга на плазмі знижується з 20 кВ до 7 кВ. У цьому ж інтервалі часу концентрація збуджених атомів ксенону значно більше, ніж концентрація електронів. Потім відбувається уповільнення зростання збуджених атомів і продовжується зростання концентрації електронів. Відбувається перехід від прямої іонізації до ступінчастою. При сильному зниженні напруги на електродах подальше зростання концентрації електронів повністю забезпечує ступінчаста іонізаці...
