Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 3. ИОННЫЕ ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВВ 1969 г. Голдсборо 112] обнаружил вынужденное испускание в парах металлического кадмия. В однократно ионизованном кадмии была получена генерация на длинах волн 4416 и 3250 А с мощностями 200 и В лазерах на нарах металлов очень важную роль играет гелий в качестве буферного газа. Возбуждение верхних лазерных уровней активных ионов происходит в значительной степени при посредстве атомов гелия. Давление гелия в трубке составляет несколько мм рт. ст., в то время как давление паров металла значительно ниже — порядка мкм рт. ст. Вид одной из первых разрядных трубок Не — Cd-лазера представлен на рис. 9.8, а. На рис. 9.8, б показана разрядная трубка, усовершенствованная Сильвастом. В первом варианте металлический кадмий находился в маленьком кварцевом резервуаре, который нагревайся до температуры около 240 °С. В дальнейшем ионы кадмия в процессе электрофореза попадали на катод. Через некоторое Время после начала разряда в трубке устанавливается приблизительно равномерное распределение плотности ионов кадмия. Это распределение успешно удается наблюдать в светящейся трубке благодаря зеленой окраске кадмиевой плазмы. Во втором варианте конструкции Сильваста кадмиевые кольца размещались в трубке на расстоянии около 10 см друг от друга и разогревались непосредственно электрическим разрядом. Сегментированный Не — Cd-лазер Сильваста и Шето генерировал световой пучок с длиной волны 4416 А и мощностью 10 мВт,
Рис. 9.8. Разрядная трубка гелий-кадмисвого лазера с центральным источником паров кадмия (а) и сегментированная конструкция Сильваста и Шето (б). а также пучок ультрафиолетового излучения Ионизация аргона или ртути не происходит непосредственно при соударениях с электронами, а обеспечивается соударениями II рода. Уже Пеннинг [14] заметил, что добавление в разрядную трубку с неоном небольших количеств аргона или ртути существенно влияет на снижение потенциала зажигания ртути (т. е. облегчает инициирование разряда). В указанных смесях ионы появляются даже при соударениях с медленными электронами. Напомним здесь вкратце основные свойства этого процесса. Будем рассматривать соударения II рода. Если атомы X находятся в возбужденном состоянии X и если энергия возбуждения больше энергии ионизации атомов
Если возбуждение ионов пара металла имеет характер соударении Пеннинга, то коэффициенты усиления для линий 4416 и 3250 А должны удовлетворять соотношению
где коэффициенты
что хорошо согласуется с результатами экспериментов. Как показал Сильваст, возбуждение лазера на парах металла обеспечивается главным образом ионизацией типа Пеннинга. Энергии ионизации неона и аргона составляют соответственно 21,5 и 15,7 эВ. Электрон с энергией около 16 эВ может ионизовать атом аргона следующим образом:
Таблица 9.3 (см. скан) Параметры некоторых лазеров на парах металлов где через Ne обозначено метастабильное состояние селективного возбуждения неона. Непосредственные соударения атомов аргона с электронами маловероятны ввиду низкой концентрации аргона. В Не — Cd-лазере возбуждение ионов
В табл. 9.3. приведены важнейшие эмиссионные линии некоторых лазеров на парах металлов согласно Сильвасту. Например, в парах селена получена генерация на многих линиях. При токе разряда около 200 мА мощность лазерного пучка составляла около 30 мВт. Все наблюдавшиеся в селене лазерные переходы начинаются с уровня
Для паров цинка процесс перезарядки может протекать аналогичным способом:
или
и далее
Механизм возбуждения паров металлов, приводящий к лазерной генерации, продолжает оставаться предметом многочисленных работ. В некоторых случаях главную роль играет ионизация типа Пен-нинга, в других — процесс перезарядки. В заключение приведем прекрасный пример возможностей лазеров на парах металлов. Это лазер, генерирующий белый свет [15]. На рис. 9.10 (на вклейке в конце книги) виден плазменный разряд в этом лазере, а также разделенные с помощью призмы три основных световых пучка (красный: 6360 и 6355 А, зеленый: 5378 и 5338 А и голубой: 4416 А). Лазер работает на парах кадмия с добавлением гелия в качестве вспомогательного газа. При Читающем напряжении 250 В и токе разряда 0,6 А выходная мощность пучка
Рис. 9.11. Детали полого катода лазера белого света [15]. Катод имеет форму флейты (flute-type hollow cathode). Металлический кадмий находится внутри медного капилляра.
Рис. 9.12. Зависимости мощностей цветных пучков лазера белого света от давления гелия (а) и температуры катода (б) [15]. белого света составляет 10 мВт. Лазер Фуджии и др. отличается довольно необычной конструкцией разрядной камеры. Она имеет форму флейты (рис. 9.11) и представляет собой полый катод, в котором существенную роль играют катодное темное пространство и отрицательное свечение. Катод выполнен из медной трубки длиной 80 см с внутренним диаметром 4 мм. В трубке имеется ряд отверстий, расположенных напротив вольфрамовых анодных проволочек. Катод помещен в оправу из пирекса. С помощью такого катода удалось получить излучение одновременно в красной, зеленой и голубой областях видимого спектра. На рис. 9.12 показаны зависимости мощностей отдельных пучков от давления гелия и температуры катода. Возможность регулировать интенсивность трех основных пучков позволяет получить в результате их смешения идеальный источник белого света.
|
1 |
Оглавление
|