3.4. Трехмолекулярная ионная кинетика в тлеющем разряде

Положительные и отрицательные ионы в газовых средах высокого давления могут оказывать сильное влияние на работу лазеров. Это относится как к разрядным характеристикам, так и к процессу образования лазерных молекул. Ниже будут рассмотрены некоторые примеры влияния ионных процессов на характеристики лазеров.

3.4.1. Фотопоглощение

В плазме лазеров на галогенидах инертных газов всегда присутствуют в значительных концентрациях ионы димеров инертных газов, образующиеся при высоких давлениях в реакциях ассоциации. Таким образом, если в смеси ХеС1-лазера используется буферный газ аргон, то в активной среде мы имеем значительную концентрацию ионов . К сожалению, как видно из рис. 5, сечение

фотодиссоциации этого иона на длине волны генерации 308 нм является довольно большим. Именно поэтому в первоначальных исследованиях -лазер показал себя неперспективным из-за низкого кпд, что имеет место, когда в качестве буферных смесей используют аргон. Позже было обнаружено, что низкий кпд частично связан с поглощением лазерного излучения ионами и аргон был заменен на неон. Ионы Ne имеют меньшее сечение фотодиссоциации, причем его пиковые значения отстоят дальше от лазерной длины волны, что позволило достичь намного более высоких значений кпд лазера, причем потери на возбуждение лазера оказываются совсем незначительными.

Рис. 5 Сечения поглощения ионов димеров и тримеров инертных газов, вычисленные Мнчелсом и др. [59] Указаны длины волн (X) важнейших лазерных переходов для галогенидов инертных газов и галогенидов ртути

Точно так же были улучшены характеристики работы -лазера при замене в нем Аг на Ne. Действительно, нестационарное поглощение ионами димеров инертных газов само по себе оказывает сильное воздействие на состав смеси и соотношение компонент в лазерах на галогенидах инертных газов. На рис. 5 представлены также расчетные значения сечений фотопоглощения трехатомными ионами . В то время как сечение поглощения для сравнимо по величине с сечением для поглощение ионами проявляется в диапазоне длин волн 450—650 нм. Хотя такие же данные для ионов отсутствуют, все-таки можно ожидать, что сечения для этих ионов имеют свойства, аналогичные иону Аг. Действительно, интенсивная широкая полоса поглощения в видимой области спектра, обнаруженная в послесвечении при высоком давлении в инертных газах, возбуждаемых электронным пучком [88], может быть обусловлена высокими концентрациями ионных тримеров инертных газов.

Более подробно процессы фотопоглощения в лазерных средах обсуждаются в гл. 11 и 12 настоящей книги. Последние данные по фотодиссоциации положительных, отрицательных и кластерных ионов можно найти в работе Мозли [60].