Файл: Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 284
Скачиваний: 3
т. е. как раз при тех условиях, которые необходимы для внесения в разряд большой электрической и извлечения большой лазерной мощности. Борьба со шнурованием разряда представляет одну из самых трудных и главных проблем при создании мощных га зовых лазеров. Опыт показывает, что искусственное внесение мелкомасштабной турбулентности в газовый поток при помощи генераторов вихрей — системы небольших штырей, заслонок и т. д., введенных в поток, позволяет существенным образом расширить диапазон токов и давлений, при которых разряд еще сохраняет однородность. Применение подобной техники позволило Хиллу [37] пропускать через разряд ток до 20 ма/см2, при давле ниях ~ 100 тор и создать на такой основе мощный лазер на 20 кет.
Действие турбулентности в данной ситуации можно трактовать как проявление эффекта распространения разрядов. Действитель но, представим себе два параллельных токовых шнура в однород ном электрическом поле, разделенных неионизованным газом. В быстром продольном потоке медленная амбиполярная диффузия не успевает заполнить зарядами неионизованный промежуток за короткое время протекания газа через разряд. Между тем, гораздо более быстрый процесс турбулентной диффузии может это сделать, шнуры расширяются и сливаются, чем и достигается однородность разряда. Но такой процесс представляет собой не что иное, как турбулентное распространение разряда от одного
шнура |
к другому поперек поля и потока. |
В |
быстром турбулентном потоке возможно осуществить и |
неравновесный высокочастотный разряд при средних давлениях. Обычный индукционный разряд высокого давления, на основе которого создан высокочастотный плазмотрон (см. разделы 28, 33) близок к дуговому в том смысле, что в обоих разрядах плаз ма довольно высоко ионизована, почти равновесна и механизмом переноса тепла и, в конечном счете, состояния ионизации служит теплопроводность.
Если через соленоид по трубке продувать газ с большой ско ростью ~ 100 м/сек и обеспечить достаточно большие токи в индукторе, чтобы вихревое электрическое поле было достаточно высоким, может возникнуть разряд типа тлеющего, с сильным отрывом температур электронов и газа. Механизмом распростра нения его послужит турбулентное перемешивание ионизованных и неионизованных объемов. Не исключено, что замкнутые индук ционные токи будут вести себя в отношении шнурования более благоприятным образом, чем токи между электродами в обычном тлеющем разряде. В этом случае высокочастотный разряд может оказаться полезным для техники мощных газовых лазеров.
Надо сказать, что очень интересный и практически важный вопрос о распространении разряда в турбулентном потоке еще совершенно не исследован.
Л И Т Е Р А Т УР Л
Кглаве I
1.А. Мак-Доналд. Сверхвысокочастотный пробой газов. М., «Мир», 1969.
2.С. Браун. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М., Госатомиздат, 1961.
3.Р. D. Maker, R. W. Terhune, С. М. Savage. Optical third harmonic gene ration. In. Quantum Electronics, v. III. P. Grivet and N. Bloembergen (Eds.). N. Y., Columbia Univ. Press, 1964.
4.JO. П. Райзер. Пробой и нагревание газов под действием лазерного лу
ча.— УФН, 1965, т. 87, стр. 29.
5.С. De Michelis. Laser induced gas breakdown. A bibliographical revieew.— IEEE J. Quant. Electron., QE-5, 1969, p. 188.
6.R. G. Meyerand, A . F. Haught. Gas breakdown at optical frequencis.— Phys. Rev. Letters, 1963, v. 11, p. 401.
7.R .G . Meyerand, A. F. Haught. Optical-energy absorption and high-den sity plasma production.— Phys. Rev. Letters, 1964, v. 13, p. 7.
8.J . R. Oppenheimer. Three notes on the quantum theory of a periodic ef fect.— Phys. Rev., 1928, v. 31, p. 66.
9.Л. В. Келдыш. Ионизация в поле сильной электромагнитной волны.— ЖЭТФ, 1964, т. 47, стр. И.
10.Г. С. Воронов, Н. Б. Делоне. Ионизация атома ксенона электрическим полем излучения рубинового лазера,— Письма в ЖЭТФ, 1965, т. 1, вып. 2, стр. 42.
11.В. Л. Гинзбург. Распространение электромагнитных волн в плазме. Физматгиз, i960.
12.Л. Д. Ландау, Е . М . Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. М., ГИТТЛ, 1957.
13.Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теория поля. Физматгиз, 1960.
14.Я . Б. Зельдович, Ю. П. Райзер. Физика ударных волн и высокотемпе ратурных гидродинамических явлений. М., «Наука», 1966.
15.Ю. П . 1>айзер. Тормозное излучение электрона при рассеянии нейтраль ными атомами с учетом корреляции столкновений.— ПМТФ, 1964, № 5, стр. 149.
16.Дж. Бекефи. Радиационные процессы в плазме. М., «Мир», 1971.
17.Я . Б. Зельдович, Ю. П. Райзер. О лавинной ионизации газа под дейст вием светового импульса.— ЖЭТФ, 1964, т. 47, стр. 1150.
18.В. Касьянов, А. Старостин. К теории тормозного излучения медлен ных электронов на атоме,— ЖЭТФ, 1965, т. 48, стр. 295.
19.А . V. Phelps. Theory of growth of ionization during laser breakdown.—
fe |
In: Physics of Quantum Electroncs. N. Y., McGraw-Hill, 1966, p. 538. |
F |
Перевод в сб. «Действие лазерного излучения». М., «Мир», 1968. |
20.Б. А . Трубников. Излучение плазмы в магнитном поле.— ДАН СССР, 1958, т. 118, стр. 913.
21.Ф. В. Бункин, М. В. Федоров. Тормозной эффект в сильном поле излу чения.— ЖЭТФ, 1965, т. 49, стр, 1215.
289
22. A . |
J. Dixon, A . von Engel. Total inelastic cross section for slow electrons |
in |
xenon.— Internat. J. Electronics, 1968, v. 25, p. 233. |
23.Г. И. Островская, A . H. Зайдель. Лазерная искра в газах,— УФН, 1973, т. 111, стр. 579.
Кглаве 2
1.R. G. Meyerand, A . F. Нaught. Gas breakdown at optical frequencies.— Phys. Rev. Letters, 1963, v. 11, p. 401.
2.R. W. Minch. Optical frequency electrical discharges in gases.— J. Appl.
Phys., 1964, v. 35, p. 252.
3.P. Nelson, P. Vegrie, M . Berry, Y. Durand. Experimental and theoretical studies of air breakdown by intense pulse of light.— Phys. Letters, 1964, v. 13, p. 226.
4.R. G. Tomlinson, E. K. Damon, II. T. Ruseher. The breakdown of noble and atmospheric gases bu ruby and neodymium laser pulses.— In: Phy
sics of Quantum Electronics. N. Y., McGraw-Hill, 1966,p. 520. Перевод
в сб. «Действие лазерного излучения». М., «Мир», 1968.
5.D. Н. Gill, A . A. Dougal. Breakdown minima due to electron — impact ionization in super-high-pressure gases irradiated by a focused giant-pulse laser.— Phys. Rev. Letters, 1965, v. 15, p. 845. Перевод в сб. «Действие лазерного излучения». М., «Мир», 1968.
6.R . W . Minch, W . G . R a d o . Investigation of optical frequency breakdown phenomena.— In: Physics of Quantum Electronics. N. Y., Me GrawHill., 1966, p. 527. Перевод в сб. «Действие лазерного излучения». М., «Мир», 1968.
7.Т. Bergquist, В. Kleman. Breakdown in gases by 10 600 A laser radiation.—
Arkiv fys., 1966, v. 31, p. 177.
8.R. G. Tomlinson. Multiphoton ionization and the breakdown of noble gases.— Phys. Rev. Letters, 1965, v. 14, p. 489.
9.B . E . Мицук, В. И. Савоскин, В. А . Черников. Пробой на оптических частотах при наличии диффузионных потерь.— Письма в ЖЭТФ, 1966,
т. 4, стр. 129.
10.В. Е. Мицук, В. А . Черников. О механизме потерь при первичном све товом пробое,— Письма в ЖЭТФ, 1967, т. 6, стр. 627.
11.J . A . Howe. Laser-Induced breakdown in chlorine.—J. Appl. Phys., 1965,
v.36, p. 3363.
12. / . E. Rizzo, R. C. Klewe. Optical breakdown in metal vapours.— Brit.
J.Appl. Phys., 1966, v. 17, p. 1137. Перевод в сб. «Действие лазерного излучения». М., «Мир», 1968.
13.М. Л. Грутман, Р. М. Миникаева, В. Е. Мицук, В. А. Черников. Све товой пробой паров ртути.— Письма в ЖЭТФ, 1968, т. 7, стр. 311.
14.R. W. Waynant, J. H. Ramsey. Laser-induced ionization of gases.— J. Opt. Soc. America, 1965, v. 55, p. 602.
15.C. J . Chen. Experimental evidence of inverse bremsstrahlung and elec tron impact ionization in low pressure argon ionized by a giant pulse la ser.— Phys. Rev. Letters, 1966, v. 16, p. 833.
16.M . Young, M . Hercher. Dynamics of laser induced breakdown in gases.—
J.Appl. Phys., 1967, v. 38, p. 4393.
17.D. C. Smith. Q-Switched C02 Laser.— IEEE J. Quant. Electron. 1969, QE-5, p. 291.
18.II . А . Генералов, В. Л . Зимаков, Г. И. Козлов, В . А . Масюков, Ю. П. Рай-
I |
зер. Пробой газов под действием длинноволнового инфракрасного излу- |
' |
чения лазера на С02,— Письма в ЖЭТФ, 1970, т. И стр. 343. |
19.D. С. Smith. Gas-breakdown with 10.6—p,-wavelength CO, laser radia tion.— J. Appl. Phys., 1970, v. 41, p. 4501.
20.D. C. Smith. Gas-breakdown dependence on beam size and pulse duration
with 10.6—p-wavelength radiation.— Appl. Phys. Letters, 1971, v. 19, p. 405.
290
21.С. А . Ахманов, А. И. Ковригин, М . М . Струпов, Р. В. Хохлов. О частот ной зависимости порога светового пробоя в воздухе.— Письма в ЖЭТФ, 1965, т. 1, стр. 42.
22.Н. Т. Busker, В. G. Tomlinson, К. К. Damon. Frequency dependence of optically induced gas breakdown.— Pbys. Rev. Letters, 1965, v. 15, p.
847.Перевод в сб. «Действие лазерного излучения». М., «Мир», 1968.
23.A . F. Haught, R. G. Meyerand, D. С. Smith. Electrical breakdown of ga ses by optical frequency radiation.— In: Physics of Quantum Electronics. N. Y ., McGraw-Hill, 1966, p. 509. Перевод в сб. «Действие лазерного излучения». М., «Мир», 1968.
24.Я. Б. Зельдович, Ю. П. Райзер. О лавинной ионизации газа под дейст вием светового импульса,— ЖЭТФ, 1964, т. 47, стр. 1150.
25.D. С. Smith, R. G. Tomlinson. Effect of mode beating in laser produced gas breakdown.— Appl. Phys. Letters, 1967, v. 11, p. 73.
26.A .J .A lcock, C. De Michelis, M. C. Richardson. Breakdown and Self-focu sing effects in gases produced by means of a single-mode ruby laser.— IEEE J. Quant. Electron., 1970, QE-6, p. 622.
27.Л. E. Вардзигулова, С. Д. Кайтмазов, A. M . Прохоров. Лазерная искра в сильном магнитном поло.— Письма в ЖЭТФ, 1967, т. 6, стр. 799.
28.D. F. Edwards, М. М . Litvak. Recombination mechanism for laser produ ced discharges on argon.— Bull. Amer. Phys. Soc., 1965, v. 10, p. 73.
29.P. W. Chan, C. De Michelis, В . Kronast. Laser-Produced Sparks in a
200-kG Magnetic |
Field.— Appl. |
Phys. Letters, 1968, |
v. 13, p. 202. |
30. М . П . Ванюков, |
В. И. Исаенко, |
В. В. Любимов, |
В. А. Серебряков, |
O. А . Шорохов. Применение оптического квантового генератора, рабо тающего в пичковом режиме, для получения высокотемпературной плаз мы.— Письма в ЖЭТФ, 1966, т. 3, стр. 316.
31.D. С. Smith, A . F. Haught. Energy loss processes in optical frequency gas breakdown.— Phys. Rev. Letters, 1966, v. 16, p. 1085.
32.Б. Ф. Мульченко, Ю. П. Райзер. Лазерный пробой смесей неона с арго
ном |
и роль фотоионизации возбужденных атомов.— ЖЭТФ, 1971, т. |
60, |
стр. 643. |
33.Э.Гернитц, Р . М . Миникаева, В. Е. Мицук, В. А. Черников. Оптиче ский пробой в смеси газов.— Вестник Московского университета (физи
34. |
ка), 1970, № 3, стр. 336. |
V. A.. Chernikov. |
Investigation |
of fre |
||
R . M . Minikaeva, |
V. E. |
Mitsuk, |
||||
|
quency dependence of the |
threshold of optical breakdown in the mercury |
||||
|
vapour.— Proc. IX-th Intornat. Conf. on Phenomena in Ionized |
Gases. |
||||
35. |
Bucharest, 1969. |
|
|
|
Proc. X-th Internat. |
|
V. E. Mitsuk^ R. M. Savvina, |
V. A. Chernikcv. |
|||||
36. |
Conf. on Phenomena in Ionized Gases. London, 1971. |
|
||||
S. L. Chin, N. R. Isenor. Effect of an electron-acceptor gas on the optical |
||||||
37. |
breakdown of argon.— Phys. Rev., 1967, v. 158, |
93. |
|
|||
M. Young, S. L. |
Chin,N. R. Isenor. Laser-Induced breakdown in freon — |
|||||
|
doped rare gas.— Canad. J. Phys., 1968, v. 46, p. |
1537. |
|
|||
38.A . H . Adelman. Laser induced breakdown of organic vapours.— .T.Chem. Phys., 1966, v. 45, p. 3152.
39.Ф. В. Бункин, A . M . Прохоров. О некоторых особенностях взаимодейст вия коротких импульсов лазерного излучения с веществом,— ЖЭТФ, 1967, т. 52, стр. 1610.
40.С. Д. Кайтмазов, А . А . Медведев, А . М. Прохоров. Исследование оп тического пробоя в воздухе лазером, работающим в режиме синхрони
зации мод.— ДАН СССР, 1968, т. |
180, стр. 1092. |
|
41. Б. 3. Горбенко, Ю. А . |
Дрожбин, |
С. Д. Кайтмазов, А. А . Медведев, |
А . М. Прохоров, А . М . |
Толмачев. |
Исследование оптического пробоя в |
воздухе, вызванного сверхкороткими импульсами, при помощи фото |
||
хронографа с ЭОП,— ДАН СССР, |
1969, т. 187, стр. 772. |
|
42.A . J. Alcock, М. С. Richardson. Creation of a spark by single subnanose cond laser pulse.— Phys. Rev. Letters, 1968, v. 21, p. 667.
291