11. Свойства разряда, управляемого электронным пучком, в ХеСЦВ - Х)- и HgBr(B - Х)-лазерах
У. Л. Нигэн
11.1. Введение
Наиболее перспективными устройствами с точки зрения создания высокоэнергетических источников оптического излучения с высоким значением кпд в УФ и видимом диапазонах спектра являются лазеры на галогенидах инертных газов с электрической накачкой и их ближайший аналог — лазер на галогенидах ртути (см. гл. 10 настоящей книги и работу [8]). Плазменная среда, типичная для этих лазеров, создается при почти атмосферном давлении газовой смеси, содержащей небольшую относительную концентрацию (< 1 %) галогенсодержащих молекул. Импульсное электрическое возбуждение активной среды создается либо короткоимпульсным (длительностью < 100 нс) лавинным разрядом, либо интенсивным пучком релятивистских электронов, либо электрическим разрядом, управляемым электронным пучком [3]. В данной главе внимание будет сфокусировано на последнем из перечисленных способов возбуждения активной среды, т.е. на управляемых электронным пучком лазерных разрядах. При этом особое внимание уделяется свойствам полученной таким способом ионизованной среды.
Возбуждение активной среды разрядом, управляемым электронным пучком, обеспечивает селективное (т.е. эффективное) возбуждение рабочих частиц и в то же время возможность масштабирования, что не является типичным для лавинных разрядов. Кроме того, рассматриваемый метод накачки часто приводит к значительному упрощению технологических проблем, с которыми приходится
сталкиваться при накачке непосредственно самим электронным пучком. Помимо этого, метод возбуждения разрядом, управляемым электронным пучком, позволяет создавать тлеющие разряды высокого давления, в которых преобладают столкновительные процессы и которые имеют исключительную ценность для диагностики. Таким образом, подобные разряды являются источником обильной фундаментальной информации, которую трудно получить с помощью других способов. В разд. 11.2 даются общие представления о наиболее существенных особенностях управляемых электронным пучком разрядов, тип которых является общим для лазеров на галогенидах инертных газов и галогениде ртути. Кроме того, мы рассмотрим в общих чертах некоторые ограничивающие факторы, определяющие область допустимых параметров разряда. Это будет введением к более подробному обсуждению вопроса применимости разрядов, управляемых электронным пучком, для возбуждения лазеров на ХеСl и HgBr.
Среди нескольких исследуемых лазеров на галогенидах инертных газов и ртути лазер на 
работающий на длине волны 308 нм, и лазер на HgBr(B - А), излучающий на длине волны 502 нм, продемонстрировали необычно высокие потенциальные возможности для целого ряда приложений (см., например, работу [8]). Эти лазеры представляют собой также превосходные примеры того, как могут различаться между собой лазеры, возбуждаемые разрядами, управляемыми электронным пучком. Общие характеристики этих лазеров приводятся в разд. 11.3. В этом же разделе обсуждаются некоторые уникальные особенности ХеСl- и HgBr-лазеров, которые выделяют их среди других представителей этого класса лазеров. Поскольку главная цель этой статьи состоит в том, чтобы разъяснить, какими должны быть типичные для оптимальной работы лазера параметры плазменной среды, в разд. 11.4 мы детально обсудим основные процессы, связанные с возбужденными состояниями и ионами и возникающие в разрядах ХеСl- и HgBr-лазеров. Особое внимание уделяется анализу факторов, влияющих на концентрации возбужденных и ионных частиц, а также на характеристики разряда и лазера. Соответствующее рассмотрение преследует цель — показать, сколь значительный прогресс был достигнут за последнее время в понимании физики тлеющих разрядов высокого давления, широко используемых в лазерах на электронных переходах, а также указать, какие области исследований требуют развития с точки зрения как уточнения фундаментальных данных, так и их интерпретации.
