11.4.4. Процессы с участием атомов инертных газов в p-состояниях

Следствием той важной роли, которую играют эксимерные лазеры, явился большой интерес к исследованиям электронновозбужденных частиц, особенно нижних возбужденных состояний инертных газов. Физические аналогии между метастабильными состояниями атомов инертных газов и атомами щелочных металлов имеют важное значение для лазерных приложений, представляющих интерес в настоящее время [25]. Одним из примеров такой аналогии является очень большое сечение возбуждения низкоэнергетическими электронами атомов инертных газов, находящихся в -состоянии. Это возбуждение соответствует переходам на ближайшую совокупность вышерасположенных -состояний [29]. Если относительные населенности -состояния атомов инертных газов превышают величину порядка то энергетические потери электронов становятся значительными [45]. Кроме того, поскольку ионизация и фотопоглощение из -состояний существенно больше, чем из s-состояний [20, 29, 30], результирующее влияние на разрядные и лазерные свойства тех процессов, которые протекают с участием -состояний, может оказаться весьма существенным [45]. Поэтому очень важно знать доминирующие факторы, которые определяют населенности уровней -состояний в смесях с инертными газами и которые являются общими для лазеров на галогенидах инертных газов и галогенидах ртути.

На рис. 15 представлена упрощенная диаграмма энергетических уровней, типичная для инертных газов, показывающая приблизительное соотношение между энергиями и -групп уровней (т.е. групп, состоящих из и -состояний), а также иллюстрирующая процессы, связывающие между собой эти группы. Если принять во

внимание только те аргументы, которые касаются величин дефектов энергии, то не следует ожидать, что столкновительная дезактивация совокупности -состояний, вызывающая переходы в -состояния (возникающая в результате столкновений с атомами инертных газов, находящихся в основном состоянии), будет иметь большое значение.

Рис. 15. Диаграмма, иллюстрирующая приблизительные соотношения между энергиями и -состояний атомов инертных газов, а также соответствующие им процессы образования и исчезновения частиц.

Рис. 16. Диаграмма, иллюстрирующая межмультиплетную дезактивацию при столкновениях с атомами инертных газов, находящихся в основном состоянии [13]

Однако Сетсер с сотр. показали, что такой межмультиплетный обмен энергией между и -состояниями атомов инертных газов возникает благодаря действию сложных механизмов, включающих в себя пересечение потенциальных кривых, при котором потенциальные кривые связанного притягивательного состояния коррелирующего с состояниями R и взаимодействует с отталкивательными кривыми, коррелирующими с и R(s)-состояниями [13-15, 27]. На рис. 16 эти процессы показаны в упрощенном виде. Константы скорости межмультиплетного обмена этого типа зависят от того, какие конкретные уровни (из возможных -состояний) участвуют в процессе, и от состава газовой смеси. Однако, как было установлено, для инертных газов и соответствующих им смесей эффективные константы скорости релаксации -мультиплетов на -мультиплеты составляют величину порядка Таким образом, при высоких давлениях, типичных для лазеров на галогенидах инертных газов и на галогениде ртути, характерное время -дезактивации при столкновениях с атомами инертных газов может составлять лишь 1 не. В любом

случае моделирование характеристик лазера показало, что этот интересный сам по себе механизм релаксации, как правило, определяет населенность всей совокупности -состояний и таким образом сильно влияет на лазерные и разрядные характеристики [45, 48].