зку електронів в атомі, з п - швидкість електронів у пучку,?- Тривалість імпульсу. При використанні релятивістського електронного пучка з енергією ~ 1 МеВ , щільністю струму j ~ 4 жовтня а/см 2 і тривалістю імпульсу ~ 10 - 8 сек , щільність енергії накачування ~ 0,1 дж/см 3 досягається при тиску криптону ~ 1 атм . Джерела пучків з вказаними параметрами досить широко поширені і їх створення, мабуть, не є складною технічною проблемою. У випадку, якщо активна середу заповнена в основному інертним газом, з великим порядковим номером Z, то переважна частина енергії, що втрачається пучком в газі, буде витрачатися на іонізацію атомів. У результаті в газі утворюється значна кількість вільних електронів, рекомбінація яких призводить до утворення возбужденнихз атомів і молекул. Орієнтуючись на наведені вище параметри активного середовища, ми можемо проаналізувати наступну послідовність елементарних процесів, що відбуваються в такому слабоіонізованная газі:
? + R? ? + R + + e, (32)
R + +2 R? R + 2 + R, (33)
R + 2 + e? R + R *, (34)
R + + 2e? R + e, (35)
R + + X 2? RX * + X, (36)
R * + X 2? R + 2X, (37)
RX *? R + X + ћ?, (37 ')
R * +2 R? R * 2 + R, (38)
ћ? + RX *? R + X +2 ћ?, (39)
де R, X - атом інертного газу і галогену відповідно, зірочка відповідає електронно-порушеній станом, ? - швидкий електрон пучка, е - тепловий електрон. Як видно з механізму збудження лазера, важливими стадіями в послідовності процесів, що призводять до створення інверсної заселеності, є процеси конверсії іонів (33) і диссоциативной рекомбінації (34). Ці процеси відповідають основним каналам перетворення енергії електричного поля в енергію збуджених атомів і молекул тільки в специфічних умовах, коли тиск газів і енергія первинних електронів в газі досить високі. При малих тисках, з одного боку, процес конверсії (33) вельми повільний, так що на процес диссоциативной рекомбінації (34) накладаються процеси рекомбінації через інші механізми, при яких утворюються атоми не в одному, а в багатьох електронно-збуджених станах. Такий режим не сприятливий для створення інверсійної заселеності. З іншого боку, при малих значеннях енергії електронів частка енергії, що витрачається на іонізацію, зменшується, що також знижує селективність механізму утворення збуджених атомів. Справді, якщо енергія налітаючого електрона порядку зв'язку електрона в атомі, то при неупругом співударі електрона з атомом з приблизно рівними ймовірностями можуть утворюватися атоми в різних збуджених станах.
2.3 Збудження зксімерного лазера розрядом
Механізм електророзрядного збудження зксімерних лазерів в істотній мірі відрізняється від механізму збудження лазерів електронним пучком. Основна відмітна особливість пов'язана зі способом освіти метастабільних атомів інертного газу. Типове співвідношення компонент в активному середовищі розглянутого класу лазерів має вигляд Чи не (Ne): R: X 2? 10: 1: 0,1, однак частка буферного газу може бути значно вище. Сумарний тиск суміші становить зазвичай близько 1атм., Але в окремих роботах в результаті тиску буферного газу використовується істотно більш високий тиск. У результаті непружних електрон-атомних зіткнень в розряді утворюється значна кількість збуджених атомів інертного газу:
e + R? R * (3 P 1, 1 P 1) + e (40)
Зіткнення таких атомів з електронами, що супроводжуються спінові обміном між налітають і валентним електроном, призводять до утворення метастабільних атомів:
R * (3 P 1, 1 P 1) + е? R * (3 P 2, 3 P 0) + е (41)
Концентрація яких виявляється, таким образам, близької до концентрації резонансно-збуджених атомів. Характерне значення константи спінового обміну становить 10 - 6 см 3/сек. Тому зазначений процес (41) може відбуватися за часи, менші або порядку характерною діяльності лазерного випромінювання ~ 10 - 9 - 10 - 8 сек у випадку, якщо щільність електронів N e задовольняє співвідношенню:
N e" 14 жовтня - 10 15 см - 3.
Формування однорідного наносекундного розряду в газі атмосферного тиску з вказаною щільністю електронів являє серйозну технічну проблему, вирішенню якої і присвячено більшість робіт з ексимерним лазерам з електророзрядними збудженням. У разі порушення лазерів на димерах інертних газів, де оптимальні значення щільності газу станов...
