Исследование влияния импульсно-периодической ионизации на характеристики непрерывного технологического CO2-лазера с самостоятельным поперечным разрядом

• Автор: Кадиева, Патимат Гамидовна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 158 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Тлеющий разряд повышенного давления в потоке газа

1.2. Принцип работы электроразрядного лазера на С

1.3. Типы ТРП и конструкции газоразрядных камер

1.4. Внешний вид и ВАХ ГРП

1.5. Неустойчивости и неоднородности в разсядах повышенного давления.

1.6. Объемные разряды при повышенных давлениях

1.7. Лазеры с несамостоятельными разрядами
1.8. Физические модели и численный анализ ТРП
Выводы к главе
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯУСТАНОВКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Установка для исследования характеристик объемного разряда
при атмосферном давлении
2.1.1. Схема экспериментальной установки
2.1.2. Методики измерений
2.2. Установка для исследования характеристик технологического С02-лазера с дополнительной импульсно-периодической ионизацией высоковольтными наносекундными импульсами
2.2.1. Описание эксперимента
2.3. Методики измерений электрических параметров
2.4. Погрешности измерений
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
3.1. Исследования объемного импульсного разряда в гелии с интенсивной предыонизацией
3.1.1. Экспериментальные исследования времени формирования и электрических характеристик объемных разрядов

3.1.2. Моделирование электродинамических и кинетических процессов
на стадии формирования объемного разряда в гелии
Выводы к разделу 3.
3.2. Исследование влияния импульсной наносекундной ионизации на характеристики технологического С02-лазера с самостоятельным электрическим разрядом
3.2.1. Вольт-амперные характеристики
3.2.2. Лазерное излучение и энергетические характеристики
Выводы к разделу 3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
АО - анодная область,
ВАХ - вольт-амперная характеристика,
ВВИ - высокоскоростная волна ионизации,
ГИН - генератор импульсов напряжения,
ГР - газовый разряд,
ГРК - газоразрядная камера,
Tj ГТТЛ Л1»ТЛГГ*'ГТТГТТ1 ТТОПП'ГЛПГ TTOl rrrVfTMyûirijrfi
» у 5,« ■ - V1UIWW1.11U111 tiun^>/i/ivviiii/i)
ИОР - объемный импульсный разряд,
КО - катодная область,
МГД - магнитная гидродинамика,
ОР - объемный разряд,
ПС - положительный столб,
ТРП - тлеющий разряд в потоке газа среднего давления,
СОР - самостоятельный объемный разряд
УФ -ультрафиолетовое
ФРЭ - функция распределения электронов,
ШОТ - шунт обратного тока,
ЭОП - электронно-оптический преобразователь,
E/N - приведенная напряженность электрического поля,
пе - концентрация электронов,
пе0 - начальная концентрация электронов,
Р - давление газа,

исследовались в молекулярных газах - воздухе, азоте, кислороде, водороде и т.д. В частности, показано, что в процессе перехода от ОР к искровому существуют следующие фазы развития: квазистабильный тлеющий разряд, ОР с катодными пятнами, ОР с катодными пятнами и привязанными к ним диффузными каналами, контрагированный искровой канал.
В атомарных газах, недостаточно изучен процесс формирования и устойчивого горения ОР и характер его концентрации в искровой канал. Объемный разряд в гелии менее исследован по сравнению с другими тяжелыми инертными газами и смесями газов С02, хотя гелий широко используется в качестве буферного газа во многих лазерных г.месях. В работе [103-105] исследовались электрические и пространственно-временные картины разряда в гелии на стадии контрагирования и показано, что изменение во времени импульса напряжения на промежутке носит ступенчатый характер, также как в молекулярных газах.
Плазма разряда в инертных газах характеризуется большой концентрацией возбужденных метастабильных атомов и эксимерных молекул. Поэтому, с одной стороны, в процессе рождения заряженных частиц основной вклад дают реакции с участием метастабилей (ступенчатая ионизация, пенинговая ионизация), а с другой - имеется дополнительный канал возврата энергии электронам плазмы за счет тушения возбужденных состояний. Отсутствие контракции и образование новых диффузных каналов в Не связано с тем, что одиночный диффузионный канал не может дальше развиваться и перейти в искровой из-за уменьшения коэффициента ударной ионизации а и установления постоянного значения напряжения горения ОР (Ur к 3000 В), с другой - не в состоянии пропустить весь разрядный ток с ростом внешнего поля. Поскольку запасенная энергия продолжает вводиться в разрядный объем, то на фоне однородного объемного разряда возникают новые диффузные каналы с концентрацией электронов выше чем в ОР.
Интерес к ОР в благородных газах, а также в их смесях с галогенидами стимулируется главным образом их использованием для накачки лазеров. В инертных газах и в смесях с небольшими добавками галогеносодержащих соединений (SF6, CCI, NF6) при удельных энерговкладах, запасенных в накопительных емкостях, свыше 0,1 Дж/см3 имеет место сильноточный диффузный