Многие проблемы лазерной химии, химического анализа, лазерных микротехнологий и экологии в настоящее время могут быть успешно решены с применением ТЕА-лазеров, работающих в УФ- и ближней ИК-областях спектра. Одним из главных требований, предъявляемых к такого рода источникам излучения, является обеспечение достаточно высокого ресурса. Среди множества активных сред, обеспечивающих эффективную генерацию лазерного излучения в УФ и ближней ИК-областях спектра, наиболее приемлемыми с этой точки зрения являются молекулярный азот и смеси инертных газов, не подверженных химическим превращениям в плазме газового разряда. Основным недостатком ТЕА-лазеров на смесях этих газов являются низкие частоты повторения импульсов и уровни средней мощности излучения.
В настоящей работе приводятся результаты систематических исследований, направленных на создание отпаянных вариантов ТЕА-лазеров на смесях N2
:He (l =337 нм) и Ar:He, Kr:He, Xe:He (l =1-5 мкм) при рабочих давлениях до 1.5 Атм с повышенными значениями средней мощности излучения.
Исследования проводились с двумя типами ТЕА-лазеров:
1. Малогабаритными отпаянными ТЕА-лазерами с поперечной прокачкой газовых смесей "электрическим ветром" и возбуждаемыми активными объемами Va
=18*0.8*0.8 см3
, Va
=18*1.2*0.4 см3
, Va
=20*1.2*0.3 см3
и Va
=22*0.8*0.3 см3
. В качестве оболочек активных элементов применялась керамика на основе окиси алюминия (22ХС). Частоты повторения импульсов составляли 20-120 Гц.
2. ТЕА-лазеры со скоростной прокачкой рабочих смесей ( Vпрок
<50 м*с-1
) через разрядный промежуток и частотами повторения импульсов 0.5-5 кГц. Оболочки активных элементов этого типа лазеров выполнялись из дюралюминия или нержавеющей стали. Накачка осуществлялась в активных объемах Va
=28*2*0.5 см3
и Va
=45*2.5*0.6 см3
.
Исследования включали в себя установление природы "макро-" и "микронеоднородностей" плазмы объемного разряда и их взаимосвязей с устойчивостью объемного разряда на повышенных частотах повторения импульсов, определение предельных значений частоты зажигания объемного разряда, отработку эффективных методов накачки и изучение генерационных характеристик ТЕА-лазеров на смесях N2
:He, Ar:He, Kr:He и Xe:He.
Исследования показали, что определяющими факторами в ограничении частоты зажигания объемного разряда с высокой пространственной однородностью и уровня средней мощности излучения являются "макро-" и "микронеоднородности" плазмы объемного разряда, параметры генератора накачки и степень его согласования с плазмой объемного разряда. "Макронеоднородности" плазмы объемного разряда и связанные с ними перераспределение плотности тока накачки, снижение общего коэффициента усиления активной среды и последующий переход объемного разряда в локальный и срыв генерации вызываются неточностями изготовления и установки основных электродов ( d >20 мкм ), термическими деформациями электродов, применением предионизаторов, вызывающих температурные градиенты в газовом потоке или на поверхности основных электродов. Основной причиной образования "микронеоднородносте" является наличие на разрядном промежутке после протекания тока накачки напряжений рассогласования.
Максимальное значение частоты зажигания объемного разряда в плотных газах определяется соотношением: Fmax
= a*B(L*C*U)-1
, где L,C,U -индуктивность разрядного контура, емкость накопительного конденсатора и напряжение его заряда; а -коэффициент температуропроводности материала электродов для зажигания объемного разряда; В -константа, определяемая родом газа и параметрами генератора накачки.
Максимальные параметры лазерного излучения, достигнутые в результате проведенных исследований, составляют, соответственно, для ТЕА -лазеров на смесях N2
:He с "электрическим ветром" и скоростной прокачкой газовых смесей:
Wmax
=3 мДж, t =3-5 нс, частота повторения импульсов 120 Гц, средняя мощность излучения 360 мВт;
Wmax
=7.5-8.4 мДж, t =3-5 нс, частота повторения импульсов 2.6 кГц, средняя мощность излучения 18-24Вт.
При использовании смесей Xe:He в ТЕА-лазерах с "электрическим ветром":
Wmax
=1-2 мДж, t =50 нс ("пик") и t <3 мкс ("хвост"), максимальная час-тота повторения импульсов 200 Гц, средняя мощность излучения 120 мВт;
Wmax
=6.4 мДж, t =50 нс ("пик") и t <3 мкс ("хвост"), максимальная частота повторения импульсов 5 кГц, средняя мощность излучения 28-32 Вт.
Максимальные средние мощности излучения ТЕА-лазеров, работавших на смесях Ar:He и Kr:He, составляют, соответственно, 0.5 и 3 Вт.
Авторы Б.A. Козлов, Р.И. Ашурков
Другие работы по теме:
Что важно в химии
Что важно в химии? Химия - наука о веществе и их преобразовании. Но каковы самые важные вещи в химии? Нет никакой однородности представлений по этому вопросу. Одна вещь может казаться более важной для одного человека и менее важный для другого. Например, неорганический химик может рассмотреть неорганическую химию, пуп земли, но органический химик будет иметь вполне противоположное мнение.
Принцип работы и устройство лазеров
Сталкиваясь с микросистемой, квант света возбуждает атомы и молекулы, отдавая им свою энергию. Наиболее сильное (резонансное) взаимодействие происходит тогда, когда частота колебаний кванта света совпадает с одной из собственных частот колебаний электронов микросистемы. При этом атомы и молекулы, находясь в возбужденном состоянии, становятся вторичными излучателями квантов.
Устройство и применение лазера
Лазер - квантовый генератор, излучающий в диапазоне видимого и инфракрасного излучения. Схема устройства лазера и принцип его действия. Временные режимы работы прибора, частота поступления энергии. Применение лазеров в различных отраслях науки и техники.
Шкала электромагнитных волн.
Название диапазона Длина волны (м) Частота (Гц) Источник Индикатор Основные свойства Применение Действие на человека 1. Радиоволны 3Ч10 Переменные токи в проводниках и электронных потоках, генератор радиочастот (Солнце, звёзды, галактики, метагалактики)
Лазеры, их применение
Лазеры, их применение Доклад по физике Ученика 11 класса “ ” Гуральского Юрия Слово “лазер” представляет собой абревиатуру английской фразы “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, переводимой как
Лазеры
Министерство Образования и науки Российской Федерации Благовещенский Государственный Педагогический Университет Реферат. Тема: Лазеры. Выполнил:
Лазеры
Муниципальное Общеобразовательное Учреждение Лицей Информационных Технологий РЕФЕРАТ по ФИЗИКЕ на тему: ЛАЗЕРЫ Выполнил: ученик 11 «А» класса Замулин Михаил.
Лазеры
Принцип работы и назначение лазерных устройств, история и основные этапы их разработок, значение в данном процессе академиков Н.Г. Басова и А.М. Прохорова. Первое экспериментальное подтверждение возможности усиления света и развитие данных идей.
Промышленное применение лазеров
В настоящее время области применения лазеров расширяются с каждым днем. После первого промышленного использования лазеров для получения отверстий в рубинах для часов эти устройства успешно применяются в самых различных областях .
Лазерные телевизоры
Содержание Введение Определение лазера : Классификация лазеров по безопасности Лазерные группы: Твердые лазеры на люминесцентных средах Газовые лазеры
Лазер
Глава четвертая ПРИМЕНЕНИЕ ОВ Прежде всего следует отметить, что исследования взаимодействия лазерного излучения с веществом представляют исключительно большой
Самые важные изобретения XX века. Открытие лазера
Достижения науки и техники XX века. Предсказание Эйнштейном в 1916 г. существования вынужденного излучения - физического базиса действия любого лазера. Широкое применение лазера во всех отраслях науки и техники. Развитие лазерной техники в России.
Фотохимия
Фотохимия, наука о химических превращениях веществ под дейтсвием электромагнитного излучения – ближнего ультрафиолетового (100-400 нм), видимого (400-800 нм) и ближнего инфракраснонго (0,8 – 1,5 мкм).
Лазеротерапия
Лазеротерапия как лечебное применение монохроматичного, когерентного, поляризованного света, порядок и условия ее использования в физиотерапии. Устройство и принцип работы аппаратов для лазеротерапии, показания и противопоказания к ее использованию.
Кожные заболевания: диагностика и лечение
Сегодня известно, что предупредить болезнь легче и дешевле, чем ее лечить. Современная медицина опирается на три ключевых понятия – диагностику, профилактику и лечение.
Физические основы работы лазера. Механизм возбуждения
Процесс лазерного излучения. Исследования в области лазеров в диапазоне рентгеновских волн. Медицинское применение CO2–лазеров и лазеров на ионах аргона и криптона. Генерация лазерного излучения. Коэффициент полезного действия лазеров различных типов.
Лазеры в стоматологии
Понятие и назначение лазера, принцип действия и структура лазерного луча, характер его взаимодействия с тканью. Особенности практического использования лазера в стоматологии, оценка основных преимуществ и недостатков данного метода лечения зубов.
Лазерное лечение внутриглазной меланомы
Фотодинамическая фоторадиационная лазерная терапия. Гипертермическая лазерная терапия. Патоморфологические исследования глаз. Коагуляционная лазерная терапия.
Ломоносов Михаил Васильевич 2
Ломоносов Михаил Васильевич 08 ноября 1711 - 04 апреля 1765 Великий русский ученый, естествоиспытатель, поэт Ломоносов Михаил Васильевич родился в 1711 году в деревне Денисовка, в семье государственного крестьянина-помора. Мальчик рос в суровой обстановке, рано начал помогать отцу. Мать умерла, когда Ломоносову было 9 лет.
Роуланд, Шервуд
Франк Шервуд Роуланд (англ. Frank Sherwood Rowland; род. 28 июня 1927 года, Делавэр (Огайо), США) — американский химик, лауреат Нобелевской премии по химии за работы по роли газообразных галогеноалканов в истощении озонового слоя Земли, разделив её с Марио Молиной и Паулем Крутценом.
Карле, Джером
Джером Карле (англ. Jerome Karle; род. 18 июня 1918 года, Нью-Йорк, США) — американский физико-химик, лауреат Нобелевской премии по химии 1983 года «за выдающиеся достижения в разработке прямого метода расшифровки структур», которую он разделил со своим многолетним коллегой Хербертом Хауптманом.
Полани, Джон Чарлз
Джон Чарлз Полани (род. 23 января 1929 года, Берлин, Германия) — канадский химик венгерского происхождения, сын известного британского химика и философа Майкла Полани, лауреат Нобелевской премии по химии 1986 года «за внесенный вклад в развитие исследований динамики элементарных химических процессов», которую он разделил с Ли Яном и Дадли Хершбахом.
Хершбах, Дадли Роберт
Дадли Роберт Xершбах (англ. Dudley Rоbert Herschbach; род. 18 июня 1932 года, Сан-Хосе, США) — американский химик, лауреат Нобелевской премии по химии 1986 года «за внесенный вклад в развитие исследований динамики элементарных химических процессов», которую он разделил с Ли Яном и Джоном Полани.
Педерсен, Чарлз
Чарлз Джон Педерсен (3 октября 1904 года, Пусан, Корея — 26 октября 1989 года, Салем (Нью-Джерси), США) — американский химик, лауреат Нобелевской премии по химии 1987 года, разделивший её с Доналдом Крамом и Жан-Мари Леном «за разработку и применение молекул со структурно-специфическими взаимодействиями с высокой селективностью».
Байер, Адольф
Байер, Адольф (Baeyer, Adolf von) (1835–1917), немецкий химик-органик, удостоенный в 1905 Нобелевской премии по химии за изучение структуры и синтез красителей.
Лазерное излучение
Физическая сущность лазерного излучения. Воздействие лазерного излучения на организм. Нормирование лазерного излучения. Лазерное излучение-прямое, рассеянное, зеркальное или диффузно отраженное. Методы защиты от лазерного излучения. Санитарные нормы.
Лазерное излучение
Классификация лазеров. Влияние излучения лазера на орган зрения. Нормативные документы, регламентирующие использование лазеров.
Обеспечение лазерной безопасности
Под лазерной безопасностью понимается совокупность технических, санитарно-гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасные условия труда персонала при использовании лазерных установок.