рів, є предионізаціі активного середовища. Вона робить істотний вплив на стійкість розряду, його однорідність, тривалість об'ємної стадії, стабільність генерації та ресурс роботи лазера. У показано, що попереднє ультрафіолетове (УФ) опромінення газового об'єму скорочує час розвитку пробою, сприяє формуванню об'ємного розряду. Зі збільшенням інтенсивності опромінення зменшується напруженість поля, при якій виникає дифузний розряд. Відбувається це тому, що УФ-іонізація створює деяке початкове кількість вільних електронів, які стають центрами ініціювання розряду. Для всіх газорозрядних лазерів, що використовують поперечний розряд, важливе практичне значення має вирішення питання про мінімальній щільності електронів предионізаціі і однорідності їх розподілу, необхідної для формування однорідного розряду. У разі малої кількості початкових електронів відбувається незалежний розвиток народжуваних ними лавин. В околиці кожної лавини наростає викривлення зовнішнього поля потенціалом просторового заряду, який виникає в ході іонізаційного розмноження частинок в лавині. Після проходження лавиною деякого критичного відстані вона породжує стример. Формування однорідного розряду досягається у випадку, коли пробій газоразрядного проміжку відбувається при одночасному розвитку безлічі електронних лавин і їх взаємному перекритті до того, як вони пройдуть критичну відстань. При цьому спотворює дію поля просторового заряду кожної окремої лавини буде придушене колективним дією інших лавин у всьому обсязі. Відомо, що існує критична відстань між початковими електронами предионізаціі, яке визначає мінімальне значення концентрації електронів предионізаціі в розрядному обсязі.
n e gt; (4D e X кр/u ін) - 3/2, (42)
де D e і u ін - коефіцієнт дифузії і дрейфова швидкість електронів, а X кр - критична відстань. Оцінка мінімальної концентрації початкових електронів дає значення ~ 10 6 - 10 8 см - 3. Причому, підвищення початкового рівня предионізаціі і напруги на електродах, а також збільшення швидкості його наростання завжди сприяє поліпшенню однорідності розряду.
Вченими досліджувалася залежність енергії генерації ХеС1-лазера від рівня предионізаціі. Показано, що вихідна енергія не залежить від рівня предионізаціі, коли ne gt; 10 8 см - 3. При n e ~ 10 7 см - 3 вона зменшується на 10%, а при ne ~ 10 6 см - 3 наполовину. Дане зниження рівня предионізаціі призводить до значного порушення однорідності розряду і зменшення енергії генерації. Концентрація електронів предионізаціі при відсутності напруги між лазерними електродами може бути представлена ??
, (43)
де ne - концентрація електронів предионізаціі; n HCl - концентрація молекул НCl; b - ефективна швидкість диссоциативного прилипання електронів до НС1; S 0 - швидкість утворення електронів під дією зовнішнього іонізатора. Тоді
. (44)
З (31) видно, що концентрація електронів виходить на насичення при n e =S 0/bn HCl c постійною часу t 0 = 1/bn HCl. Оцінимо порядок величин визначають величину виразу (42). Розглянемо два випадки.
. Осутствіе зовнішнє електричне поле Е/N=0. У цьому випадку величина? ~ 10 - 10 - 10 - 11 см - 3/с. Концентрація молекул HCl в основному коливальному стані ~ 16 жовтня см - 3. Тоді t 0 = 1/bn HCl ~ 10 - 6 c. Якщо S 0 = 10 15 см - 3/с, то концентрація електронів зростає до ne ~ 10 9 см - 3 за час порядку t 0.
2. На електроди лазера подається імпульс напруги. У цьому випадку Е/N відмінно від нуля, що призводить до того, що електрони починають набувати енергію від електричного поля, а електронна температура Т е починає рости і відриватися від температури нейтральних частинок. Електронна температура Т е ~ E/N. Тому в міру зростання E/N збільшується ймовірність порушення нейтральних атомів електронами. Процеси прилипання ще повністю домінують над процесами іонізації, тобто немає розвитку електронних лавин, але вже йде накопичення нейтральних атомів в збуджених станах. Це призводить до того, що збільшується величина S 0, так як тепер іонізуватися УФ підсвічуванням можуть частки не лише з основного, а й збудженого стану (при цьому предионізаціі вкладає в активне середовище тугіше енергію, що і раніше, але збільшується концентрація електронів). Тоді концентрація електронів описується виразом
, (45)
? n e - збільшення виходу електронів. Можна показати, що зменшення порогу пробою основного лазерного проміжку під дією предионізаціі обумовлено дією саме цьо...
