14.2.2.1. Кинетика одноступенчатой ионизации

При низких плотностях возбужденных состояний электроны в разряде возникают вследствие прямой ионизации атомов и молекул, находящихся в основном состоянии. Такой простой механизм ионизации иллюстрируется на рис. 2, а. При этих условиях константа суммарной скорости ионизации равна и не зависит от плотности электронов.

Рис. 2. Простые модели кинетики ионизации, применяющиеся для описания разрядов эксимерных лазеров; а — одноступенчатая ионизация; б — двухступенчатая ионизация; в — трехступенчатая ионизация. Процессы двухступенчатой ионизации возникают в разрядах лазеров на галогенидах инертных газов. Трехступенчатая ионизация может быть существенной в разрядах эксимерных лазеров на галогенидах металлов и парах металлов.

Следовательно, и разряд устойчив в соответствии с условием (3) даже в отсутствие ионизации, создаваемой электронным пучком. Необходимо предостеречь читателя, что данное утверждение справедливо только в том случае, если члены, которыми пренебрегли при выводе соотношения (3) (см. приложение 1 к настоящей главе), сами по себе не приводят к неустойчивости. Например, в разрядах молекулярных СО2-лазеров многоступенчатая ионизация не имеет существенного значения, тем не менее неустойчивость в них может возникнуть (см. гл. 2 настоящей книги и работы [10, 14, 20, 25, 26]) при выполнении следующего условия (см. приложение 1 к настоящей главе):

Эта неустойчивость приводит к стратификации разрядной плазмы. Разряды эксимерных лазеров, для которых не выполняется соотношение (10), устойчивы при низких плотностях возбужденных состояний, когда основным процессом рождения электронов в разряде является одноступенчатая ионизация.