Планарные разряды с управляемой энергией электронов как источники накачки активных лазерных сред

• Автор: Азаров, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Глава 1. Самостоятельные планарные разряды и нормальная плотность тока

1.1 Нормальная плотность тока - история и постановка вопроса

1.2 Экспериментальная установка

1.3 Инициирование разряда

1.4 Плотность катодного тока при различных р.<1

1.5 Аномальный режим горения разряда

1.6 Распределение интенсивности видимого свечения по поперечному сечению разряда в аномальном режиме горения

1.7 Численная модель разряда и ее параметры

1.8 Результаты численного моделирования разряда

1.9 Обсуждение результатов. Сравнение экспериментальных данных с результами расчета

1.10 Резюме к главе 1

Глава 2. Несамостоятельный планарный разряд с комбинированным возбуждением -свойства и применение для СОг лазера
2.1 Проблемы оптимизации электрических параметров в активных средах мощных молекулярных лазеров
2.2 Экспериментальная установка
2.3 Экспериментальные результаты
2.4 Моделирование разряда
2.5 Результаты расчета электрических параметров разряда
2.6 Границы устойчивости разряда
2.7 Упрощенный анализ устойчивости положительного столба
2.8 Обсуждение результатов
2.9 Резюме к главе 2
Глава 3. Непрерывная генерация пучка быстрых электронов в микро-разряде
3.1 Генерация быстрых электронов - обзор существующих методик
3.2 Конструкция микро-разряда для генерации пучка
3.3 Экспериментальная установка
3.4 Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.5 Обсуждение результатов, сравнение с результатами других авторов

3.6 Резюме к главе 3
Глава 4. Генерация пучка быстрых электронов большой площади в открытом барьерном разряде и его использование для накачки газовых лазеров на атомарных переходах
4.1 Открытые разряды как генераторы быстрых электронов
4.2 Экспериментальная установка и методика измерений
4.3 Электрические характеристики разряда
4.4 Видимое спонтанное свечение газа
4.5 Лазерные характеристики
4.6 Обсуждение результатов
4.7 Резюме к главе 4
Заключение
Список публикаций
Список цитируемой литературы
Приложениеі
Приложение 2
Приложение 3

Газовый разряд реализуется в многочисленных формах, и это широко используется в различных технологиях и устройствах, таких как источники света, средства накачки активных сред газовых лазеров, плазмохимических реакторах, и как коммутирующих элементах электрических цепей (газонаполненные приборы, например, тиратроны). Такое многообразие применений газового разряда связано с широким диапазоном параметров плазмы, создаваемой в различных газовых разрядах, и широким диапазоном плазмообразующих газов, геометрий, электрических параметров и энерговкладов в разряд.
Разрядное напряжение может варьироваться от десятков - нескольких сотен вольт (дуговые разряды) до десятков - сотен киловольт (коронные разряды, тлеющие разряды в газах высокого давления), и даже до мегавольт (в т.ч. природные гигантские разряды -молнии). Разрядные токи в самостоятельных разрядах могут составлять от микроампер до сотен килоампер. Соответственно, энерговклад в газовых разрядах может достигать величины в сотни киловатт и более. Концентрация заряженных частиц в плазме разряда может меняться от ~ 1010 до ~ 1022 см'3, степень ионизации газа от ~ 10'8 до ~ 10'1, средняя энергия частиц от ~ 10'1 до ~ 10'-102 эВ. В большинстве случаев средняя энергия электронов мала (~ 1 эВ) и определяется подвижностью, но в сильных электрических полях электроны могут переходить в режим «убегания» и набирать энергию ~ 102 - 104 эВ. Соответственно, и функция распределения электронов по энергии может существенно отличаться от распределения Максвелла.
Все это разнообразие проявлений газового разряда определяется различными механизмами эмиссии, процессами ионизации и гибели заряженных частиц (рекомбинация, гибель на стенках камеры и прочее), баланса энергий, которые, в свою очередь, сильно зависят от концентрации газа и распределения электрического поля, различных тепловых эффектов. Подбором макроскопических параметров: подходящей электрической схемы питания разряда, геометрии разрядной камеры, химического состава и давления газа и т.д. -можно реализовать условия, наиболее подходящие для решения поставленной задачи, например, накачки активной среды газового лазера.
В последнее время обсуждаются и реализуются разряды с малым промежутком и развитой поверхностью (разрядные дисплейные панели, мощные компактные волноводные планарные лазеры, сильноточные коммутаторы) с эффективным теплоотводом. Это, как правило, устройства при повышенных давлениях. В этой ситуации первостепенными становятся явления вблизи электродов, устойчивость разрядных структур, уровней

Рис. 2.6 Развитие разряда
а) - ВАХ положительного столба
б) и в)- динамика тока и температуры газа при напряжениях, соответствующих точкам 1 (б) и 2 (в) на ВАХ положительного столба.
Точки - измерения, сплошные кривые - расчет.