Динамика, структура и оптические свойства атмосферных CO2(CO)-лазерных сред, возбуждаемых импульсно-периодическими несамостоятельными разрядами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

На правах рукописи

САЕНКО Владимир Борисович

ДИНАМИКА, СРУКТУРА И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОТОЧНЫХ С02(С0)-ЛАЗЕРНЫХ СРЕД, ВОЗБУЖДАЕМЫХ НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫМИ

РАЗРЯДАМИ

01.04.21 - лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в НИИ ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Официальные оппоненты:

БАРАНОВ Владимир Юрьевич,

профессор, чл.-корр. РАН, (НТЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»)

ПАШИНИН Павел Павлович, профессор, чл.-корр. РАН, (ИОФ РАН)

ГЛОВА Александр Федорович

доктор физико-математических наук, (ТРИНИТИ)

Ведущая организация: ФГУП НИИЭФА им. Д. В. Ефремова.

Защита состоится «13» апреля 2005 года в 15 час. 00 мин на заседании диссертационного совета Д 501.001.045 в МГУ им. М. В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва, Ленинские горы, НИИЯФ МГУ, 19 корпус, ауд. 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ.

Автореферат разослан « ./ » 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501.001.045

доктор физико-математических наук

I 5-г 9 2.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕ

РИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность выбранной темы с научной точки зрения обусловлена тем, что мощные С02(С0) - лазеры непрерывного и импульсно-периодического действия, представляют большой интерес как объект для исследования сильно неравновесных процессов, протекающих в низкотемпературной плазме и определяющих характеристики лазерного излучения [1*-3*]. Актуальность этой работы для практики несомненна, так как мощные С02(С0) - лазеры непрерывного и импульсно-периодического действия широко используются для реализации целого ряда высоко технологичных процессов [4*]. Настоящая работа продолжает цикл исследований, направленных на разработку физико-технических основ по созданию мощных лазерных систем длительного действия [1*-3*].

С появлением первых оптических квантовых генераторов, обладающих уникальной способностью генерировать интенсивные пучки света с малым углом расходимости, возникло постоянное стремление повысить энергетические характеристики лазерного излучения. Наряду с поиском новых лазерных сред и способов их накачки потребовались физико-технические разработки по превращению лабораторных моделей лазеров в надежно работающие приборы в составе технологических комплексов.

К началу исследований автора произошел очередной качественный скачок в лазерной физике и технике, обусловленный успехами в области физики низкотемпературной плазмы. Было показано [1*], что несамостоятельный разряд, управляемый внешним ионизирующим излучением, является перспективным способом возбуждения плотных газовых сред в больших объемах при достаточно широком диапазоне изменения приведенного электрического поля в разряде Е/р, здесь Е - напряженность электрического поля, р - давление газа. В то же время было известно [5*], что применение поперечной схемы разряда в сочетании с прокачкой рабочей смеси газов может обеспечить длительную работу мощного газового лазера, а лазерная среда на основе молекул С02 или СО обеспечивала высокий КПД лазера.

Принципиально новая система накачки С02(СО)-лазеров на основе несамостоятельного разряда в перспективе позволяла реализовать оптимизацию режимов возбуждения колебательных уровней молекул в потоках газа повышенного давления за счет выбора параметра Е/р. Естественно, что усилия многих научных коллективов были сосредоточены на решении этой важной для практических приложений проблеме - создании эффективной системы накачки газовых лазеров повышенного давления на основе несамостоятельного разряда.

Несмотря на оптимистические прогнозы при переходе от лабораторных исследований к созданию технологических лазеров длительного действия, возникло достаточно много новых вопросов, связанных с эффективной организацией импульсно-периодическопгнесамостоятельного разряда в по-

токе атмосферного газа, оставались не изученными физические процессы по динамике срыва объемного разряда в дуговой режим в условиях возбуждения больших объемов газа и повторяющихся импульсов накачки, а также отсутствовала информация о пространственно-временном поведении оптической однородности активной среды.

В условиях создания принципиально новой лазерной системы возникла необходимость в разработке диагностических систем по контролю параметров широкоапертурного ионизирующего излучения, объемного разряда и лазерного излучения. Наряду с определением границ устойчивости объемного разряда и предельных энергетических характеристик данной системы накачки, оставался открытым вопрос о характере физических процессов, влияющих на достижение оптимальных режимов возбуждения СОг-лазерных сред. Использование электронных ускорителей в качестве источников внешней ионизации помогло достаточно быстро продемонстрировать перспективность создания мощных газовых лазеров на основе несамостоятельного разряда. Однако для внедрения таких лазеров в промышленное производство необходимы более безопасные и менее уникальные по техническому исполнению устройства ионизации. Поэтому представляло интерес продолжить поисковые исследования, посвященные альтернативным способам поддержания объемного разряда в проточных газах, например, с использованием коротковолнового ультрафиолетового излучения (УФ), способного ионизовать газовые присадки с низкой температурой кипения [3*]. В предлагаемой работе изучаются все названные выше аспекты проблемы, связанной с созданием технологических С02(СО)-лазеров длительного действия, возбуждаемых импульсно-периодическими несамостоятельными разрядами.

Целью данной работы являлось экспериментальное и расчетно-теоретическое исследование физических процессов и явлений, определяющих эффективность лазерных систем на основе несамостоятельных разрядов.

Поставлены следующие задачи исследований:

- Разработка физических основ и создание диагностического комплекса для исследования структуры, динамики и оптических свойств активной среды С02(СС))-лазеров с несамостоятельным разрядом.

- Исследование физических явлений и процессов, определяющих эффективность ионизации, возбуждения и генерации лазерных сред.

- Поиск и исследование новых эффективных схем возбуждения лазерных сред с использованием различных внешних источников ионизации.

- Разработка моделей С02(СО)-лазеров и подтверждение перспективности новых схем возбуждения.

Для достижения поставленной цели разработаны и созданы опытные образцы лазеров и проведены эксперименты по изучению динамики, структуры и оптических свойств СОг(СО)-лазерных сред, проведен ряд

4, л.-' '

? щЦр»«..;

I ** 4

расчетно-теоретических работ для ориентации экспериментальных исследований и анализа полученных результатов.

Методы исследований и аппаратура

Для визуализации электронных пучков с энергией порядка 200 кэВ использовался полимерный датчик - винипроз и просмотровая аппаратура. Процессы фотоионизации исследовалась с использованием диагностического комплекса на основе лазера на парах меди ИЛГИ-101. Для исследования пространственно-временного распределения электронной температуры в излучающей плазме разработан спектрографический комплекс на основе двойных электроннооптических преобразователей (ДЭОГТ). Для снятия спектров коротковолнового УФ излучения использован спектрографический комплекс на основе вакуумного монохроматора МА№ХПМА№чт (спектральный диапазон 110-250 нм) с разрешением 2А, с регистрирующим фотоэлементом ФЭУ - 142 (АХ=110 - 365 нм). Для исследования временного хода импульсов ионизации, накачки и генерации были разработаны соответствующие датчики с временным разрешением не хуже 1 мкс: пояса Роговского, делители напряжения, датчики типа «СВОД», ФЭУ-142, а также измерительно-вычислительный комплекс на основе аналоговой вычислительной техники. Для регистрации импульсов использовались запоминающие осциллографы С8-11, С8-17, многолучевой осциллограф Н023, пересчетные приборы ПП-15А. Для исследования динамики срыва объемного разряда в дуговой режим использовалась лупа времени «ЛВ-01» на основе электроннооптических преобразователей (ЭОП) и скоростная кинокамера «СКС-1М». Для приготовления лазерных смесей использовались системы откачки и напуска следующих газов: СО, СО2, N2,02, N0, ЫНз, СР-Д, С2Н4,12, Не, Аг, Хе. Использован парк компьютеров для проведения численных расчетов и автоматизации экспериментальных исследований.

Научная новизна

1. Разработаны физические основы и создан диагностический комплекс для визуализации широкоапертурных слаботочных электронных пучков с энергией порядка 200 кэВ с целью исследования пространственной однородности ионизации лазерных сред и настройки электронных ускорителей, входящих в состав электроионизационных лазеров.

2. Разработан и создан измерительно-вычислительный комплекс на основе аналоговой техники, позволивший исследовать и контролировать временной ход повторяющихся импульсов ионизации, накачки, генерации и КПД проточных СО2-лазеров в реальном масштабе времени с разрешением во времени порядка 1 мкс.

3. Обнаружены новые эффекты, возникающие при элетроионизационном возбуждении больших объемов лазерных сред: инициирование неус-

тойчивостей за счет развития дужек в приэлектродных областях, обусловленных как неоптимальными параметрами электронного пучка, так и особенностями поддержания электрического поля в разряде.

4. Впервые исследовано влияние магнитного поля электроионизационного разряда на энергетические и оптические свойства активной среды, найдено соотношение параметров электроионизационной системы накачки для определения предельных размеров лазера.

5. На основе экспериментальных и расчетно-теоретических исследований предложены и экспериментально исследованы новые схемы организации электроионизационных способов возбуждения С02 -проточных лазерных сред с целью поддержания оптимальных режимов возбуждения и повышения их энергетической эффективности.

6. Впервые предложены и исследованы новые схемы организации несамостоятельного (фотоионизационного) разряда в С02(С0) -лазерных средах за счет использования коротковолнового ультрафиолетового излучения (А, < 135 нм) и выбора присадок с низкой температурой кипения (N0, N113, 02, 12, С2Н4, Хе). Исследованы плазмохимические процессы в С02(С0) - лазерных средах и определен оптимальный химический состав. Выявлена повышенная устойчивость фотоионизационной системы накачки за счет отсутствия прикатодного падения потенциала при облучении электродов коротковолновым УФ излучением.

7. Проведены поисковые исследования по генерации коротковолнового УФ излучения с использованием различных схем газового разряда. Численно и экспериментально изучен и установлен механизм генерации фотонов с энергией Еф ~ 10 эВ при работе в окружающей атмосфере воздуха или в рабочей среде С02(С0) - лазеров, предложены и разработаны эффективные источники УФ на основе многозазорного сильноточного разряда короткой длительности.

8. Показаны новые возможности использования УФ-ионизаторов, разработанных для фотоионизационных лазеров, в технологиях микроэлектроники и экспресс-инактивации микроорганизмов (медицина и экология).

9. Разработаны и исследованы опытные образцы С02(С0) - лазеров с новыми схемами организации фотоионизационного разряда. Впервые теоретически и экспериментально обоснована возможность квазинепрерывной генерации фотоионизационного С02- лазера с присадкой 1МН3, определен оптимальный химический состав лазерной смеси газов и пороговая частота следования повторных импульсов накачки Р > 10 кГц. Подтверждена эффективность применения фотоионизационной системы накачки в криогенном СО-лазере с присадками С2Н4 и 02. Показана перспективность использования предлагаемой фотоионизационной системы накачки для создания лазеров с протоком и охлаждением лазерной среды.

Научная и практическая значимость работы

Результаты исследований использованы в научных центрах Минатома: ТРИНИТИ (ранее ФИАЭ им. И.В. Курчатова) и НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, в НПО «Алмаз», в отделе микроэлектроники НИИЯФ МГУ, в учебном процессе на отделении ядерной физики (ОЯФ) физического факультета МГУ. Полученные результаты использованы и получили дальнейшее развитие при подготовке проектов и получении грантов по программе «Конверсия» (Министерство науки, высшей школы и технической политики), а также при выполнении 4-х проектов по грантам РФФИ. Результаты научной работы и их практическая значимость отмечены премией Ленинского комсомола (в соавторстве), премией Минвуза СССР (в соавторстве), правительственной наградой - медалью «За трудовое отличие». Ряд научных разработок носит приоритетный характер, защищен авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ, внедрен как в практику физического эксперимента, так и при создании мощных газовых лазеров.

Достоверность работы подтверждается созданием действующих экспериментальных образцов мощных СОг - лазерных систем с заданными высокими энергетическими характеристиками.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработка физических основ и создание современных диагностических комплексов, обеспечивающих непрерывный контроль временного хода повторяющихся с частотой до 1 кГц импульсов ионизации, накачки и генерации в реальном масштабе времени, включая контроль временного хода КПД лазера; визуализацию слаботочного пучка быстрых электронов с энергией 150-400 кэВ и выявление его пространственной структуры по глубине распространения в плотном газе; определение пространственно-временного распределения электронной температуры в плазме импульсного разряда; наблюдение оптических неоднородностей в плазменных и газодинамических объектах, включая визуализацию зоны взаимодействия лазерного излучения с веществом.

2. Совокупность результатов по исследованию физических особенностей возбуждения проточных С02-лазерных сред, возбуждаемых электроионизационным разрядом импульсно-периодического действия, включающих данные о динамике срыва объемного разряда в дуговой режим и нарушении оптической однородности объемного разряда вблизи предельных режимов накачки СО^-лазера. Определение оптимальных режимов накачки и генерации.

3. Результаты исследования горения электроионизационного разряда в магнитном поле, включая данные, доказывающие существование предельных размеров однородной области несамостоятельного разряда, управляемого пучком быстрых электронов, а также возможность использования внешнего

магнитного поля с достаточно малой величиной В ~ 0,1 Тл для транспортировки быстрых электронов и локализации разряда в заданном объеме.

4. Разработка на основе полученной расчетно-теоретической и экспериментальной информации ряда оригинальных способов и устройств, направленных на подавление неустойчивостей в плазме несамостоятельного разряда и повышение оптической однородности, а также на поддержание оптимальных режимов генерации с использованием системы автоматизированного управления.

5. Результаты исследований по созданию интенсивных источников коротковолнового ультрафиолетового излучения, способного ионизировать газовые присадки с низкой температурой кипения, включая установление механизма генерации УФ при использовании многозазорных разрядов и разработку способов повышения энергетической эффективности УФ-ионизаторов. Разработка вопросов использования лазерных и плазменных источников УФ для медицины, экологии и микроэлектроники.

6. Совокупность результатов по исследованию несамостоятельного разряда в плотных газах, инициируемого микросекундными вспышками УФ. Возможность использования ряда молекулярных и атомарных газов с потенциалом фотоионизации U, = 9,25 - 14 эВ в качестве легкоионизуемых присадок. Перспективность использования объемных разрядов, инициируемых микросекундными вспышками УФ, для накачки проточных С02 и СО-лазеров с импульсно-периодическим и квазинепрерывным режимом генерации.

Апробация работы. Результаты работы неоднократно докладывались на отечественных и международных конференциях. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на I, II и IV Всесоюзных конференциях "Оптика лазеров" (Ленинград, 1977, 1982, 1984 г.г.); III Всесоюзном симпозиуме по сильноточной импульсной электронике (Томск, 1978 г.); V Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы'(Киев, 1979 г.); III Всесоюзном совещании по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве (Ленинград, 1979 г.); XV, XXXIV Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (Минск, 1981 г., Варшава, 1999 г.); II Всесоюзном совещании по физике электрического пробоя газов (Тарту, 1984 г.); I Всесоюзном совещании "Инверсная заселенность и генерация на переходах в атомах и молекулах (Томск, 1986 г.); VI-VIII-IX Европейских конференциях по атомной и молекулярной физике ионизованных газов (Оксфорд - Англия, 1982 г.; Грейфсвальд - ГДР, 1986 г.; Лиссабон - Португалия, 1988 г.); I Международной конференции "Лазер М2Р" (Лион - Франция, 1987 г.); IV и VII Международных симпозиумах по газопроточным и химическим лазерам (Стреса-Италия, 1982 г.; Вена-Австрия, 1988 г.); III Всесоюзной конференции "Применение лазеров в народном хозяйстве" (Шатура, 1989 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Высшая школа России и

конверсия", Москва, 1993 г., I Евразийском конгрессе «Медицинская физика», Москва, 2001 г., I Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии (экологическая физика)», Москва, 2001 г., а также докладывались на Ломоносовских чтениях МГУ и семинарах в ТРИНИТИ (Филиале института атомной энергии им. И.В. Курчатова), НПО "Алмаз", НИИЭФА им. Д.В. Ефремова. Опытные образцы коротковолновых источников УФ демонстрировались на Всероссийской научно-практической конференции и выставке "Высшая школа России и конверсия", Москва, 1993 г., выставке "Будущее России", Протвино, 1994. Полученные результаты отмечены при рассмотрении последних достижений науки и техники (см. Наука и человечество. Международный ежегодник 1975. Знание. Москва, стр. 281 -291; Наука и жизнь. № 1,1995, стр. 130; Химия и жизнь. № 11,2004, стр. 62).

Личный вклад соискателя. Личное участие автора в получении научных результатов, вошедших в диссертацию, является определяющим на этапах постановки задач, при проведении экспериментальных исследований, создании экспериментальных образцов лазеров и диагностических систем, разработках и создании расчетно-теоретических моделей, анализе и интерпретации полученных данных.

Основные результаты диссертации нашли отражение в 40 работах, список которых представлен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы. Диссертационная работа изложена на 205 страницах машинописного текста, иллюстрируется 95 рисунками и фотографиями, содержит 199 ссылок на литературные источники. Структура автореферата в общем повторяет структуру диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении рассмотрено состояние проблемы, обоснована ее актуальность, сформулирована цель и изложены задачи исследования, приводятся научная новизна, практическая ценность работы и защищаемые положения, дается краткая аннотация содержания глав и представлены основные результаты и выводы диссертации.

Первая глава посвящена краткому описанию лазерных систем, методов экспериментальных исследований и оригинальных диагностических систем для исследования динамики, структуры и оптических свойств активной среды лазеров. Для экспериментальных исследований были созданы опытные образцы С02(С0)-лазеров с несамостоятельным разрядом. В основном, исследовались две лазерные установки, отличающиеся по виду внешнего источника ионизации. В первом случае, рис.1, ионизация газовой среды С02:>^2:Не и модуляция разрядного тока осуществлялась им-пульсно-периодическим пучком быстрых электронов с энергией порядка

200 кэВ, плотностью тока до 3,5 А/см2, длительностью импульса до 100 мкс и частотой следования до 400 Гц. В атмосферном электроионизационном С02-лазере с открытым циклом истечения газа использовалась поперечная схема накачки [1-5].

а. б.

Рис. 1 Электроионизационная схема накачки (а), характерное свечение разряда (б).1- анод, 2- катод, 3-фольга, 4-откачка, 5- эмитеры, 6-экран.

Исследуемый С02-лазер работал в режиме квазистационарного импульса излучения с г-Ю"4 с, при котором длительность генерации существенно превышала время колебательно поступательной релаксации уровня 010 молекулы С02. При этом в процессе генерации происходил разогрев гаи, приводящий в конечном счете к срыву генерации и периодическому возмущению газового потока при работе лазера в режиме повторяющихся импульсов накачки. В случае прекращения инжекции электронов задний фронт импульса накачки определялся временем рекомбинации электронов проводимости. Это время более, чем на порядок было меньше импульса тока электронного пучка. Это означало, что внешний ионизатор мог плавно регулировать величину энерговклада в разряд за счет изменения длительности ионизации. Плотность тока электронного пучка регулировалась и обеспечивала удельную мощность энерговклада порядка нескольких кВт/см3-атм. Период следования импульсов ионизации Т ограничивался пролетным временем газа через зону разряда Т() = Ъ/\, здесь Ь - ширина разряда, V - среднемассовая скорость газа. При дозвуковой скорости газа частота следования импульсов накачки составляла несколько сот Гц.

Вторая экспериментальная установка предназначалась для исследования фотоионизационой системы накачки С02(С0)-лазерных сред [22]. Модели фотоионизационных С02-лазеров представлены на рис. 2, 3. В камере из оргстекла с объемом 10 л устанавливались плоскопараллельные электроды, рис.2, с размерами Ь-Ь = 2x50 см, межэлектродный зазор изменялся в пределах Ь = 2-5 см. Объемный разряд инициировался УФ излучением многозазорного разряда. Для создания

искровых промежутков использовался, в основном, фольгированный медью стеклотекстолит толщиной 2 мм. На такой пластине формировалась цепочка электродов длиной 50 см, которая устанавливалась вдоль оси системы на расстоянии 2 см от края электродов. Цепочка электродов обратным проводом подключалась к емкости С] = 2,5-100 нФ, заряжаемой до напряжения и, = 1020 кВ через тиратрон ТГИ 1-1000/25, что позволило осуществить периодический режим ионизации с частотой до Г = 10-20 кГц. Наряду со скользящим разрядом исследовался режим свободной искры, когда разрядные промежутки были приподняты над поверхностью диэлектрической подложки.

Рис 2. Электрическая схема фотоионизационной системы накачки. Свечение источников УФ и фотоионизационного разряда.

Рис. 3. Электрическая схема фотоионизационной системы накачки, моделирующей проточную схему лазера с поперечным разрядом. Свечение источников УФ и фотоионизационного разряда.

Для исследования пространственной структуры электронного пучка с большим полем облучения и энергией электронов 150 - 400 кэВ был подобран полимерный дозиметр винипроз, исследованы его характеристики и разработаны способы визуализации структуры электронного пучка на экране осциллографа [3,6].

Предложена и разработана информационно-измерительная и управляющая система на основе аналоговой вычислительной техники [12] для исследования электрических, оптических и энергетических характеристик лазера, работающего как в режиме моноимпульса длительностью 1-100 мкс, так и в режиме повторяющихся импульсов с частотой следования до 1 кГц. Обработка информации велась в реальном масштабе времени с разрешением 10"6 с.

Лазер на парах меди (ЛПМ), как наиболее яркий и кратковременный импульсный источник света, был использован для разработки диагностических систем [25]. Активная среда ЛПМ имеет чрезвычайно большой коэффициент усиления, благодаря чему можно получить сильно увеличенное и усиленное по яркости изображение микрообъектов на большом экране. С помощью оптических диагностик с использованием ЛПМ были исследованы структура и динамика расширения микрошнуров плазмы в УФ ионизаторе, изучена динамика восстановления оптической однородности активной среды после импульсов фотоионизации и накачки, продемонстрирована возможность исследования динамики процессов на поверхности, закрытой слоем плазмы. При исследовании известного эффекта Т-слоя в плазме [17], что представляло интерес в связи с разработкой высокоинтенсивных источников УФ, был разработан спектроскопиче-кий метод определения пространственно - временного распределения электронной температуры Т,. в дуговой плазме с использованием двойных электроннооптических преобразователей (ДЭОП).

Вторая глава посвящена исследованию физических процессов и явлений, определяющих оптическую однородность, устойчивость и стабильность импульсно-периодического несамостоятельного разряда [1-6]. Впервые с помощью лупы времени были получены картины свечения разрядного промежутка под воздействием электронного пучка и электроионизациоиного разряда, что позволило проанализировать влияние параметров электронного пучка и разряда на динамику развития неустойчивостей в плазме несамостоятельного разряда. Эта информация в совокупности с измерениями коэффициента усиления по сечению лазера позволила выявить динамику нарушения пространственной и временной оптической однородности активной среды СОг-лазера. Изучены особенности процессов ионизации при использовании электронных ускорителей различной конструкции, что позволило осуществить необходимую модернизацию этих устройств ионизации для целей более однородного облучения разрядного промежутка. Было показано, что при пониженной энергии электронного пучка и неравномерной ионизации газа по глубине распространения, а также в результате немонохроматичности быстрых электронов в течение импульса накачки пробой разрядного промежутка инициировался прианодными плазменными дужками (квазистримерами). Повышение пространственно-временной однородности ионизации позволило исключить появление и развитие прианодных дужек. Последующие эксперименты позволили

выявить определяющее влияние прикатодных процессов на устойчивость объемного разряда. Горение несамостоятельного разряда характеризуется повышенной напряженностью электрического поля в узком прикатодном слое. Обнаружено, что при энерговкладе в разряд Дж/см3 при Е/р = 4

- 5 кВ/см-атм в ярко светящемся прикатодном слое плазмы толщиной 1 см начинали развиваться многочисленные дужки, локализованные на поверхности катода, рис.4. Обнаружен различный характер динамики развития пробоя в азоте и рабочей смеси газов СОг: N2: Не. В азоте наблюдалось прорастание квазистримеров по направлению к аноду со скоростью У=105 см/сек при Е/р = 4,5 кВ/см-атм, замыкание разрядного промежутка и срыв объемного разряда в дуговой режим. В процессе разряда в смеси С02 : N2 : Не катодные дужки почти не прорастали в объем газового разряда и развитие, по-видимому, перегревно-ионизационной неустойчивости, приводящей к пробою разрядного промежутка, носило объемный характер. Развитие пробоя происходило за время I <1 мкс в электрическом поле Е/р > 4,5 кВ/см-атм.

а. б.

Рис. 4. Картины свечения ГРК в моноимпульсе (а) и при срыве объемного разряда в дуговой режим в проточном лазере (б).

Для исследования оптической однородности активной среды, а также для выяснения условий работы резонатора проведены эксперименты по измерению временного хода коэффициента усиления в различных точках по сечению лазера в зависимости от мощности накачки и напряженности электрического поля в разряде. Коэффициент усиления,измерялся для различных смесей на основе СОг, исследовалась возможность замены дорогостоящего Не на Н2 или Н20. Показано, что несамостоятельный разряд, управляемый электронным пучком, является эффективным способом возбуждения больших объемов газа. Оптическая однородность активной среды сохранялась по всему сечению лазера и начинала нарушаться в прикатодном слое плазмы толщиной 1,5 - 2 см в заключительной стадии разряда, когда энерговклад превышал значение W > 0,15 Дж/см3 при Е/р = 4-5 кВ/см-атм [4,5]. В условиях открытой геометрии ГРК амплитуда и временной ход коэффициента усиления слабо зависел от состава рабочей смеси газов, что можно объяснить присутствием паров воды во всех исследуемых смесях. Как известно, пары воды в условиях несамостоятельного разряда могут активно влиять на кинетику заселения колебательных уровней молекул С02.

С увеличением напряженности электрического поля в разряде Е/р=3,5-5 кВ/см атм и соответствующим повышении удельной мощности накачки в диапазоне Р, = 2 - 4 кВт/см3 -атм максимальное значение коэффициента усиления увеличивалось до 1,2% см"1, при этом время существования инверсии сокращалось со 140 до 100 мкс, рабочая смесь газов С02: Ы2: Не = 1 : 6 : 3. Проведен анализ влияния газодинамических процессов на устойчивость импульсно-периодического разряда в потоке газа. Для того, чтобы предотвратить накопление газодинамических возмущений в длительных пусках и обеспечить быстрое восстановление начальных условий после пробоя ГРК, предложено использовать кодирующий режим посылки периодических импульсов накачки в виде коротких серий с регулируемой длительностью и паузой между ними. Разработан генератор кодирующих импульсов, управляющий работой электронного ускорителя. В экспериментах достигнута квазинепрерывная мощность накачки Р, =120 Вт/см3-атм в газовую смесь С02 : Ы2 : Не = 1 : 6 : 3, при этом частота следования импульсов накачки составляла 0,7 здесь ^ - частота смены газа в зоне разряда, напряженность электрического поля в разряде поддерживалась на уровне Е/р =3-3,5 кВ/см-атм. В моноимпульсе устойчивость разряда выше и предельные характеристики разряда ближе к оптимальным параметрам накачки, гак энерговклад \\^=0,4 Дж/см3-атм достигнут при Е/р = 4,5 кВ/см-атм. В такой системе возбуждения отсутствовали многочисленные пробои, одиночные пробои носили случайный характер и возникали достаточно редко [14-16].

Сложность ускорительной техники и необходимость защиты от рентгеновского излучения инициировали поиски альтернативных способов накачки проточных лазерных сред. Отличие работ в этом направлении от известных состояло в разработке и использовании УФ ионизаторов с более коротковолновым излучением, что позволило перейти от легкоионизуемых паров органических соединений с потенциалом ионизации и, < 7,5 эВ [3] к более эффективным газовым присадкам с низкой температурой кипения. В этом случае появлялась возможность организовать импульсно-периодический фотоионизационный разряд (ФИР) в потоке охлажденного газа. В качестве присадок исследовались молекулярные (N0, ЫН3, С2Н(, 02, 12, СР31) и атомарные (Хе, Кг) газы с потенциалом ионизации и, = 9,25 - 14 эВ. Инициирование несамостоятельного разряда и модуляция разрядного тока с частотой до £=10 кГц осуществлялась импульсами коротковолнового ультрафиолетового излучения (УФ) длительностью I < 1 мкс. В зависимости от интенсивности излучения и химического состава газовой среды пиковая концентрация электронов в объемном разряде составляла величину п,; =1012 -1014 см -3, после чего плазма распадалась в течение 2 - 100 мкс. Проведен анализ плазмохимических процессов в лазерных средах, содержащих исследуемые присадки. Определен оптимальный химический состав лазерных сред. При снижении энерговклада за импульс в УФ ионизатор до уровня

0,01 Дж в отдельный излучающий микрошнур плазмы осуществлен импульсно-периодический режим фотоионизации с частотой до 10 кГц и получено квазинепрерывное горение разряда в смеси Ы2:ЫН3 с удельной мощностью 500 Вт/см3-атм при Е/р = 6 кВ/см-атм, р = 0,5 атм, энергозатраты на фотоионизацию составили 10% от энерговклада в объемный разряд. Достигнуты оптимальные режимы возбуждения С02(С0)-лазерных сред = 0,3-0,6 Дж/смЗ-атм; Е/р 4-8 кВ/см-атм) при условии, что энергозатраты на фоотоионизацию не превышали 10-30% от энерговклада в объемный разряд. Фотоионизационный разряд оставался устойчивым при значении Е/Р < 8 кВ/см атм. Повышенную устойчивость ФИР можно связать со стабилизирующим влиянием фотоэффекта на катоде. Отметим, что небольшой сдвиг УФ излучения в короткую область спектра (Еф=7-И2 эВ) увеличивает коэффициент фотоэмиссии примерно в 103 раз. В связи с этим в течение импульса фотоионизации прикатодное падение потенциала отсутствовало, а затем формировалось в процессе распада плазмы. Фотоионизационный разряд оказался устойчивым в более широком диапазоне параметров Е/р, что позволило обеспечить оптимальный режим возбуждения С02(С0) -лазерных сред.

Проведен теоретический анализ [19] и предложен новый способ организации комбинированного газового разряда [13]. Положительный эффект, когда удается снизить частоту следования ионизующих импульсов и повысить устойчивость разряда, достигается за счет введения в рабочую среду газовых присадок, молекулы или атомы которых имеют долгоживущие метастабильные состояния, и последующего облучения газоразрядного промежутка фотонами, энергия которых превышает энергию ионизации возбуждения молекул или атомов присадки.

Третья глава посвящена разработке и исследованию интенсивных источников коротковолнового ультрафиолетового (УФ) излучения (X <120 нм, Еф > 10 эВ). В процессе расчетно-теоретических и экспериментальных исследований [33,40] изучен и установлен механизм генерации фотонов с энергией Еф >10 эВ, разработаны эффективные источники УФ на основе многозазорного разряда. Благодаря этому появилась возможность расширить выбор присадок из числа молекулярных и атомарных газов с низкой температурой кипения, вполне реальной становилась возможность использования фотоионизационного разряда для возбуждения проточных газовых лазеров, допускающих охлаждение рабочей смеси газов. Наиболее простым и достаточно эффективным источником УФ-излучения для поисковых исследований являлся многозазорный скользящий разряд, допускающий высокую плотность расположения искр на поверхности, рис.5-а. В последующих исследованиях был разработан источник УФ, работающий в режиме свободной искры, рис.5-6. Изучалось влияние параметров ЯСЬ-контура и длины разрядных промежутков на интенсивность УФ-излучения в заданном спектральном интервале при энерговкладе в отдельную искру 0,01-1 Дж. Динамика формирования плазменного шнура в искровом за-

зазоре и его распад могли определяющим образом влиять на спектральные характеристики излучающего разряда, поэтому эти процессы были изучены с помощью теневых и интерференционных методов. Излучаемый объект имел размеры щелевых разрядных промежутков ё < 1 мм и время существования г < 10"6 сек, поэтому для наблюдения теневых, рис.6, и интерференционных картин использовался лазер на парах меди с длительностью излучения I ~ 10 нс.

а. б.

Рис. 5. Плазменные источники УФ: а - матрица микрошнуров плазмы на площади 50 х 50 см в схеме со скользящим по поверхности диэлектрика разрядом, б- матрица микрошнуров плазмы в схеме с двойным разрядом, режим свободных искр.

Рис. 6. Динамика разлета излучающего микрошнура плазмы. Экспозиция-10 не, интервал между кадрами -100 не. Апериодический импульс тока с амплитудой 750 А имел длительность 400 не, использовался щелевой разрядный промежуток - 0,5 мм.

Показано, что источник обеспечивал достаточно интенсивный поток фотонов с энергией Еф = 9,25-14 эВ (ДЯ= 85 -135 нм ) при апериодической форме разряда с длительностью импульса тока t < 1 мке и скорости нарастания тока dl/dt > 109 А/с. При рассогласовании RCL-контура и появлении колебаний тока, а также при повышении длительности разряда t > 1мкс эффективность УФ ионизатора резко ухудшалась. Интенсивные вспышки коротковолнового УФ получены за счет применения щелевых разрядных промежутков d < 1 мм, количество которых в многозазорном разряде определяло

общее сопротивление плазмы и могло обеспечить согласование с волновым сопротивлением низкоиндуктивного ИСХ-контура. При стремлении к минимальным энергозатратам на излучающую плазму удалось получить апериодические импульсы тока с амплитудой I ~ 1 кА, с длительностью фронта тока г » л/ЬС < 0,1 мкс, которые обеспечили самосжимающийся разряд типа 7-пинча с эффективным нагревом квазиравновесных микрошнуров плазмы с радиусом г « 0,2 мм в течение I » 0,2 мкс. Был проведен численный расчет [33], моделирующий развитие микропинчей. Сравнение результатов расчетов и экспериментов показало разумность гипотезы о микропинчевой природе высокоинтенсивного коротковолнового ультрафиолетового излучения.

Показано, что при снижении энерговклада в отдельную искру до значения \У=10"2 Дж возможен режим повторения с частотой до f ^10-100 кГц. Исследована и экспериментально подтверждена возможность создания проточного УФ ионизатора с управляемым спектральным составом излучения. Проведен численный расчет излучательной способности в линии Ьц для микрошнура водородной плазмы при давлении р = 0,1-100 атм и температуре Т-1-3 эВ. Переход к более жесткому излучению по сравнению с длинноволновой границей пропускания СОг (Х.«165,5 нм) расширяет выбор легкоионизуемых присадок и снижает долю энергетических затрат на создание ионизирующего излучения. Проведены поисковые исследования, направленные на разработку новых перспективных источников УФ для лазерных целей [17,32-35]. Продемонстрирована перспективность использования источников коротковолнового УФ, разработанных для импульсно-периодических фотоионизационных лазеров, в медицине и экологии [37-40].

В четвертой главе представлены расчетно-теоретические исследования генерационных характеристик С02-лазера [7], а также разработки и исследования новых способов и устройств возбуждения крупномасштабных электроионизационных СОг -лазеров с протоком рабочей смеси газов [10-16]. Основные разработки относятся к лазерам с поперечной схемой возбуждения несамостоятельного разряда, когда быстрые электроны инжектируются вдоль разрядного тока в поперечном направлении к газовому потоку и оптической оси лазера. К оригинальным разработкам откосятся следующие: газоразрядная камера (ГРК) лазера с магнитным корректором электронного пучка; катодная структура ГРК, позволяющая целенаправленно влиять на физические условия горения разряда в прикатодной области; анодная структура ГРК с дискретными электродами для секционированного подвода питания к разряду в условиях возбуждения больших объемов газа; лазер с кодирующим режимом посылки повторных импульсов накачки; способы и устройства для подавления развития неустойчивостей в плазме несамостоятельного разряда за счет использования электроотрицательных газов и быстродействующих схем шунтирования объемного разряда; лазер с автоматизированной системой управления (АСУ) процессами возбуждения и генерации. Предложены способы преобразования диагностических сигналов

в командные для управления лазерной системой за счет выбора длительности импульса ионизации, генерируемого электронным ускорителем. На рис. 7 представлены характерные осциллограммы импульсов накачки, генерации и КПД- т](0, полученные в процессе исследования параметров импульсно-периодического СОг-лазера. Показано, что временной ход КПД, а также результаты промежуточных вычислений в аналоговой форме могут использоваться в качестве управляющих сигналов для выбора соответствующего режима генерации за счет управления длительностью импульсов ионизации. В лазере предусмотрен кодирующий режим посылки импульсов ионизации, предусматривающий кратковременную паузу в работе электронного ускорителя в случае срыва объемного разряда в дуговой режим, а также посылку импульсов ионизации по заданному закону, например, в виде коротких пачек импульсов с регулируемыми временными интервалами.

Рис. 7. Характерные осциллограммы: а.- импульсов разрядного тока 1(0 и интенсивности генерации Ри((), б,- импульсов тока 1(0 и коэффициента полезного действия лазера Т](0, в.- импульсов электрической мощности Рэ(0 и энерговклада М'О).

Прикатодные процессы могут играть определяющую роль в развитии неустойчивостей в плазме несамостоятельного разряда и ограничивать достижения оптимальных условий накачки СОг-лазера. Предложена катодная структура, которая позволила снизить прикатодный скачок потенциала за счет повышения проводимости прикатодной плазмы при управляемом изменении ее химического состава. Катод представляет собой набор из пористых трубок, подключенных к системе напуска газа. При перепаде давления на пористой стенке р > I атм. состав плазмы на поверхности катода определялся вдуваемым газом. В зависимости от рода вдуваемого газа возможны различные механизмы подавления развития квазистримеров. Например, при вдуве гелия, нормальная плотность тока в котором существенно ниже нормальной плотности тока в рабочей смеси газов, снижается прикатодный скачок потенциала и повышается устойчивость электроионизационной системы возбуждения.

При возбуждении больших объемов газа неоднородность ионизации может возникнуть при линчевании электронного пучка за счет фокусирующего азимутального магнитного поля разряда. В работе получено соотношение, связывающее параметры электронного пучка и электрические

характеристики разряда с размерами активной области лазера [8]. Показано, что поперечное сечение импульсного электроионизационного лазера имеет предельное значение, величина которого, в основном, зависит от уровня мощности накачки. Экспериментально исследовано прохождение слаботочного электронного пучка в магнитном поле, образованного магнитной линзой, а также влияние характера транспортировки электронного пучка на горение несамостоятельного разряда.

Установлено, что при выполнении условия замагниченности быстрых электронов, аксиальное магнитное поле эффективно собирает рассеянный электронный пучок, благодаря чему однородность ионизации и концентрация вторичных электронов существенно возрастают по глубине распространения пучка. С помощью магнитной стенки удается локализовать электронный пучок и, соответственно, разряд в заданном объеме. Замаг-ничивание электронов средних энергий Ее >100 кэВ происходит в относительно слабом магнитном поле при величине В ~ 0,1 Тл, поэтому наряду с применением магнитных систем в виде проводников с током возможно применение постоянных магнитов, встроенных в электроды разрядной камеры, рис.8. Предложена схема электроионизационного лазера с магнитным корректором электронного пучка [13].

а б в

Рис. 8. Инжекция электронного пучка с энергией Ее = 100 кэВ в воздух. а.~ выходное окно электронного ускорителя. Предусмотрена возможность установки постоянных магнитов для исследования воздействия магнитного поля на прохождение быстрых электронов, б. - свечение электронного пучка в воздухе при В = 0. в.- свечение электронного пучка при В »0,03 Тл.

Пятая глава посвящена разработке и исследованию фотоионизационных С02(С0) -лазеров [20-31]. На примере возбуждения и генерации С02 и СО - лазеров показана перспективность использования предлагаемой системы накачки. Было показано, что электрические и энергетические характеристики исследуемого разряда соответствуют оптимальным условиям накачки С02(С0)-лазерных сред. Для изучения влияния присадки на генерационные характеристики среды, содержащей N0, были проведены численные расчеты коэффициента усиления (Ку) газовой среды и генерации

для различных параметров накачки, реализуемых в эксперименте. Полученные в результате численного расчета значения Ку сравнивались с экспериментально измеренными. Все расчетные значения Ку достаточно хорошо совпали с экспериментальными результатами. Аналогичные результаты получены при использовании присадки ЫН3. Таким образом, можно сделать вывод, что используемые в экспериментах по созданию ФИР концентрации N0 или >Щ3 не влияют на генерационные характеристики среды.

Поскольку экспериментально удалось повысить частоту следования импульсов накачки до значения Г = 10 кГц при пониженном энерговкладе в искру до \У=0,01 Дж, то представляло интерес теоретически проанализировать возможность создания квазинепрерывного фотоионизационного СОг-лазера с дозвуковой прокачкой газа и импульсно-периодическим возбуждением среды. С этой целью рассчитывался временной ход коэффициента усиления СОг-лазерной среды. В результате численных расчетов и экспериментов было показано, что при f > 10 кГц можно получить квазинепрерывный режим генерации в течение нескольких сот микросекунд, рис. 9.

а. б. в.

Рис.9. Характерные осциллограммы импульсов ионизации, накачки и генерации: а,- импульсы УФ излучения и тока фотоионизационного разряда при / =10 кГц, импульсы разрядного тока и генерации С02 - лазера в моноимпульсе (б) и в цуге импульсов, следующих с частотой/=10кГц(в).

Получена генерация криогенного СО-лазера, содержащего присадку ОггСгНи с КПД 10% и удельным энергосъемом 50 Дж/л-атм. Энергозатраты на фотоионизацию составили примерно 30% от энерговклада в объемный разряд. Выбор легкоионизуемых присадок ограничивался спектральным интервалом АХ = 100-130 нм (Еф = 9,25-12,5 эВ), что обусловлено длинноволновой границей пропускания в спектрах фотопоглощения СО и

Основные результаты и выводы

1. Для исследования динамики, структуры и оптических свойств лазерных сред разработаны физические основы и созданы следующие диагностические комплексы: измерительно-вычислительный комплекс для исследования временного хода импульсов ионизации, накачки и генерации, а также определения энергетических характеристик импульсно-периодического СОг-лазера в реальном масштабе времени, диагностический комплекс для визуализации широкоапертурных электронных пучков с энергией порядка 200 кэВ, спектроскопический метод для измерения пространственно-временного распределения электронной температуры излучающей плазмы, диагностический комплекс на основе лазера на парах меди для исследования оптических свойств лазерных сред и плазменных объектов.

2. Экспериментально обнаружены новые эффекты и явления при возбуждении лазерных сред с использованием несамостоятельных разрядов. Выявлена определяющая роль прикатодных процессов в нарушении устойчивости электроионизационного разряда и оптической однородности активной среды. Выявлен механизм влияния динамики инжекции быстрых электронов на оптическую однородность и устойчивость электроионизационной системы накачки. Исследовано влияние магнитного поля электроионизационного разряда на оптические свойства активной среды, найдено соотношение параметров электроионизационной системы накачки для определения предельных размеров лазера.

3. Впервые предложены и исследованы новые схемы организации несамостоятельного (фотоионизационного) разряда в С02(С0) -лазерных средах за счет использования коротковолнового ультрафиолетового излучения (А. < 135 нм) и выбора присадок с низкой температурой кипения (N0, ЫНз, 02, С2Н4, Хе). Обнаружено, что использование коротковолнового УФ'излучения обеспечивает повышенную по сравнению с электронными пучками однородность и устойчивость объемного разряда, что позволило реализовать оптимальные условия накачки С02(С0) - лазерных сред. Определена пороговая интенсивность УФ излучения, приводящая к исчезновению прикатодного скачка потенциала за счет фотоэффекта.

4. Изучен и установлен механизм генерации коротковолнового УФ излучения при использовании многозазорных сильноточных разрядов короткой длительности. Теоретически и экспериментально обоснована возможность создания проточных УФ ионизаторов с автономным протоком газа, показана возможность эффективной генерации излучения Ьа (>.=121,6 нм) водородной плазмы.

5. Предложена и обоснована возможность использования открытых источников УФ излучения, разработанных для фотоионизационных лазе-

ров, в технологиях экспресс-инактивации микроорганизмов (медицина и экология).

6. Разработаны физические основы и созданы новые схемы возбуждения электроионизационных С02-лазеров с целью повышения их энергетической эффективности. К приоритетным разработкам относятся следующие: газоразрядная камера (ГРК) лазера с магнитным корректором электронного пучка; катодная структура ГРК, позволяющая целенаправленно влиять на физические условия горения разряда в прикатодной области; анодная структура ГРК с дискретными электродами для секционированного подвода питания к разряду в условиях возбуждения больших объемов газа; лазер с кодирующим режимом посылки повторных импульсов накачки; способы и устройства для подавления развития неустойчивостей в плазме несамостоятельного разряда за счет использования электроотрицательных газов и быстродействующих схем шунтирования объемного разряда. Разработаны физические принципы построения автоматической системы управления (АСУ) режимами накачки и генерации импульсно-периодического С02-лазера с протоком рабочей смеси газов.

7. Разработаны физические основы и созданы модели С02(С0) - лазеров, возбуждаемых фотоионизационным разрядом. Впервые теоретически и экспериментально обоснована возможность квазинепрерывной генерации фотоионизационного С02 -лазера с присадкой NH3, определен оптимальный химический состав лазерной смеси газов и пороговая частота следования повторных импульсов накачки F > 10 кГц. Подтверждена эффективность применения фотоионизационной системы накачки в криогенном СО-лазере с присадками С2Н4 и 02.

Список основных публикаций.

1. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б.и др. Однородность возбуждения активной среды в газовом потоке. В кн.: Тез. докл. I Всесоюз. конф. "Оптика лазеров". Ленинград, с. 127, (1976).

2. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Предельные размеры активной области несамостоятельного разряда. В кн.: Тез. докл. III Всес. симпозиума по сильноточной импульсной электронике. Томск, с. 175 (1978).

3. Аброян М.А., Саенко В.Б., Яценко Б.П.и др. Измерение распределения плотности тока по сечению электронного пучка в импульсных ускорителях с большим полем облучения. Ленинград, препринт НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, № К-087, (1978).

4. Красюков А.Г., Письменный В.Д., Плешков В.М., Рахимов А.Т., Саенко В.Б., Ткачев В.Г. Экспериментальное исследование устойчивости несамостоятельного разряда при атмосферном давлении газовой среды. В

кн.: Тез. докл. V Всесоюз. конф. по физике низкотемпературной плазмы. Киев, с. 363 (1979).

5. Востриков В.Г., Красюков А.Г., Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Са-енко В.Б. Экспериментальное исследование прикатодной области несамостоятельного разряда. В кн.: Тез. докл. V Всесоюз. конф. по физике низкотемпературной плазмы. Киев, с. 164 (1979).

6. Кондратьев Е.А., Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Автоматизированный измерительный комплекс для исследования пространственной структуры электронного пучка. - В кн.: Доклады III Всесоюз. совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. Ленинград, т. 3, с. 203-210 (1979).

7. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Теоретический расчет энергетических характеристик С02 - лазера с несамостоятельным разрядом, управляемым электронным пучком / МГУ, М., Деп. в ВИНИТИ, № 2838-81, 31 с.(1981).

8. Несамостоятельный разряд в магнитном поле / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др.; МГУ, М., Деп. в ВИНИТИ, № 1487-81,29 с. (1981). // XV Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases. Minsk, - ICPIG-81. - report № P-1433, (1981).

9. Письменный В.Д., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Оптическая однородность газовой среды в проточном С02-лазере импульсно-периодического действия // В кн.: Тез. докл. Ш Всесоюз. конф. "Оптика лазеров". Ленинград, ГОИ, с. 59-60, (1981).

10. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Исследование инжекции газа через пористую стенку катода для стабилизации несамостоятельного разряда // ТВТ, т. 20, № 5, с. 828-831, (1982).

11. A.c. 584693 (СССР) Газовый лазер с несамостоятельным разрядом / Герб В.Я., Письменный В.Д., Саенко В.Б. и др. Изобретения, полезные модели. - М., № 36, с. 253, (2001).

12. A.c. 705898 (СССР) Устройство для определения энергетических характеристик излучения / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. - Изобретения, полезные модели. - М., № 36, с. 251, (2001).

13. A.c. 730247 (СССР). Газовый лазер / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Изобретения, полезные модели. - М., № 36, с. 253, (2001).

14. A.c. 766512 (СССР). Импульсно-периодический газовый лазер с несамостоятельным разрядом / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Изобретения, полезные модели,- М., № 36, с. 253, (2001).

15. A.c. 845723 (СССР). Проточный газовый лазер / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Изобретения, полезные модели.- М., № 36, с. 254, (2001).

16. A.c. 902637 (СССР). Способ возбуждения разряда в проточном импульсно-периодическом газовом лазере / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Изобретения, полезные модели. М., № 36, с.254, (2001).

17. Захаров А.И., Письменный В.Д., Саенко В.Б. и др. Экспериментальное наблюдение Т-слоев в движущейся плазме, взаимодействующей с магнитным полем // Доклады Академии Наук (ДАН СССР), т. 212, № 5, с. 1092-1098,(1973).

18. Zemtsov I.K., Rakhimov А.Т., Saenko V.B. et al. The non-self sustained dischage in molecular mixure containing C02 using the protoionization of gaseous readily ionized additives // Proceedings of the XV Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases. Minsk, p.863-864, (1981).

19. Ковалев A.C., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Комбинированный фотоионизационный разряд // ЖТФ, т. 52, № 1, с. 108-110, (1982).

20. Abrosimov G.V., Rakhimov А.Т., Saenko V.B. et al. The effect of electron-excited states on the parametrs of the non-self-sustained discharge with extenal photoionization II Proceeding of the ESCAMPIG-82. Oxford (UK), v. 6D, p. 135-136, (1982).

21. Abrosimov G.V., Rakhimov A.T., Saenko V.B. et al. Portoionization of C02 and CO laser media containing low-ionization potential N0-N02 admixtures // In book: gas flow and chemical lasers. Edited by M. Onorato. Plenum press-N.Y. and London, p. 341-347, (1984).

22. Абросимов Г.В., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Использование импульсно-периодических фотоионизационных разрядов для возбуждения квазинепрерывных газовых лазеров // Квантовая электроника, т. 12, № 11, с. 2256-2263, (1985).

23. Klopovsky K.S., Kudaev А.Е., Saenko V.B. et al. Energy characteristics of the photoionization discharge in the CO(C02)-containing gas mixture with the Xe and NH3 additions // Proceedings of 8-th ESCAMPIG, Greiswald, G.D.R., p. 238-239, (1986).

24. Заболотных A.B., Ююповский K.C., Саенко В.Б. и др. О перспективности фотоионизационного разряда для получения инверсной населенности в смесях, содержащих СО // Тезисы докладов Всес. совещания «Инверсная заселенность и генерация на переходах в атомах и молекулах». - Томск, с. 122-123, (1986).

25. Абросимов Г.С., Польский М.М., Саенко В.Б. Использование лазерной среды для фотографирования поверхности, закрытой слоем плазмы // Квантовая электроника, т. 15, № 3, с. 640-641, (1988).

26. Абросимов Г.В., Письменный В.Д., Саенко В.Б. и др. Параметры несамостоятельного фотоионизационного разряда в смесях CO:N2:X(X-NO, NIIj, С2Н,, Xe) // Физика плазмы, т. 14, в. 6, с. 727-279, (1988).

27. Klopovskyi K.S., Kudaev А.Е., Saenko V.B., Zabolotnykh A.V. Photoionization discharge in the C02:N2:NH3 and CO:N2:Xe laser, media. Proceedings First Intern Conf. "Laser M2P", Lyon-Villeurbane, France, p. 88, (1987).

28. A.E.Kudaev, A.V. Lukyanova, V.B.Saenko et al. // Proceedings of 9-th ESCAMPIG. - Lisbon, Portugal, p. 205-206, (1988).

29. Abrosimov G.V., Rakhimov A.T., Saenko V.B. et al. The cryogenic CO-laser // SPIE, v. 1031, p. 136-142(1988).

30. Заболотных A.B., Саенко В.Б. Элементарные процессы в плазме фотоионизационного разряда в азоте с присадками NH3 и Хе // Вестник Московского Университета, Сер. 3, Физика. Астрономия, т. 30, № 4, с. 3236, (1989).

31. Абросимов Г.В., Саенко В.Б. и др. Криогенный СО-лазер, возбуждаемый фотоионизационным разрядом // Квантовая электроника, № 2, с. 1990-1996, (1990).

32. Рулев Г.Б., Саенко В.Б. Генерация УФ излучения с помощью искрового разряда в смеси инертных газов и галогенов // Письма в ЖТФ, т. 19, в. 21, с. 53-56,(1993).

33. Иванов В.В., Рулев Г.Б., Саенко В.Б. Применение излучающих микрошнуров плазмы для создания открытых широкоапертурных источников УФ // Письма в ЖТФ, т. 21, вып. 7, с. 65-68, (1995).

34. V.V.Ivanov, Rakhimov А.Т., Saenko V.B. et al. Experimental and Theoretical Study of the Efficiency of an Excimer Lamp Pumped by a pulse Distributed Discharge in Xenon // LASER PHYSICS, Vol. 6, No. 4, p. 654-659, (1996).

35. Гусев В.Ю., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Газоразрядная лампа, патент РФ № 2120152 // Изобретения, полезные модели. - М., 1998, № 36, с. 253, (1998).

36. Иванов В.В., Попов H.A., Саенко В.Б. и др. Исследование процессов образования и гибели озона при фотолизе кислорода в камере ВУФ-озонатора // Письма в ЖТФ, т. 27, вып. 1, с. 65-71 (2001).

37. Дамбраускас С.Г., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Источники ультрафиолетового излучения и озона для УФ/03 экологических технологий // Сборник научных трудов "Физические проблемы экологии (экологическая физика)", № 6. Под ред. Трухина В.И., Пирогова Ю.А., Показеева К.В. - М.: Физический факультет МГУ, с. 169-177, (2001)

38. Дамбраускас С.Г., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Широкоапертурный источник ультрафиолета для терапии и экспресс - стерилизации медико-биологических объектов // Медицинская физика, № 11, с. 55-56 (2001).

39. A.c. 704402 (СССР). Газовый лазер с несамостоятельным разрядом, управляемым УФ излучением/ Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. - Изобретения, полезные модели. - М., № 36, с. 253 (2001).

40. Рахимов А.Т., Саенко В.Б.. Газоразрядные источники УФ для фотоионизации лазерных сред. Препринт НИИЯФ МГУ. № 2004-16/755, 21 с. (2004).

Цитированная литература.

1*. Рахимов А.Т. Исследование физических процессов в плазме газового разряда и оптических характеристик лазерных сред на основе С02, возбуждаемых квазистационарным несамостоятельным разрядом: Автореферат д-ра физ.-мат. наук. - М., 31 с.(1977).

2*. Велихов Е.П., Письменный В.Д., Рахимов А.Т. Несамостоятельный газовый разряд, возбуждающий непрерывные С02-лазеры // УФН, т. 122, вып. 3, с. 419-502 (1987).

3*. Физические явления в газоразрядной плазме / Велихов Е.П., Ковалев

А.С., Рахимов А.Т. - М.: Наука, 160 е., (1987). 4*. Мощные газоразрядные С02 - лазеры и их применение в технологии / Абильсиитов Г.А., Велихов Е.П., Голубев B.C. и др. - М.: Наука, 160 е., (1987).

5*. Daugherty I.D., Douglas-Hamilton D.H., Patrik R.M. et.al. Laser or ozone generator in wich a broad electron beam with sustainer field produce a large area, uniform discharge. USA Patent No 3702973, HOIS 3/00,14.11.1972.

ООП МГУ Заказ 43-100-05

ßtw

РНБ Русский фонд

2006-4 15292

i

Введение.

Глава 1. Лазерные системы, диагностические комплексы и методы экспериментальных исследований.

1.1. Электроионизационная система накачки с использованием слаботочных импульсно-периодических электронных пучков.

1.2. Фотоионизационная система накачки с использованием коротковолнового УФ излучения (ДХ«100 -130 нм).

1.3. Диагностический комплекс для исследования пространственной структуры электронного пучка с широким полем облучения.

1.4. Измерительно-вычислительный комплекс для импульсно-периодических лазеров.

1.5. Применение лазера на парах меди в системах диагностики газодинамических и плазменных объектов.

1.6. Спектроскопический метод определения пространственно-временного распределения электронной температуры в плазме импульсного разряда.

1.7. Выводы.

Глава 2. Исследование физических свойств проточных СС>2-лазерных сред, возбуждаемых квазистационарными импульсами несамостоятельного разряда.

2.1. Оптические свойства объемного разряда и характер развития неустойчивостей в плазме активной среды импульсно-периодического электроионизационного СО2 - лазера.

2.2. Влияние магнитного поля на характеристики электроионизационного СОг-лазера. Предельные размеры объемного разряда и лазерных систем.

2.3. Фотоионизационные разряды в С02(С0) - лазерных средах с присадками, имеющими низкую температуру кипения.

2.4. Влияние прикатодных процессов на оптическую однородность активной среды при фотоионизационном и электроионизационном способах накачки.

2.5. Комбинированный фотоионизационный разряд.

2.6. Выводы.

Глава 3. Внешние источники фотоионизации для поддержания несамостоятельных разрядов в проточных лазерных системах.

3.1. Электронные ускорители для импульсно-периодических электроионизационных СОг-лазеров с квазистационарным импульсом генерации.

3.2. Излучающие микрошнуры плазмы как основа линейных и широкоапертурных источников УФ излучения.

3.3. Эффект разделения газовых сред УФ ионизатора и рабочей среды ССЬ - лазера. Теоретический расчет излучения La (X = 121,6 нм) водородной плазмы для фотоионизации СОг-лазерных сред.

3.4. Перспективные источники коротковолнового УФ на основе различных схем газового разряда.

3.5. Использование лазерных и некогерентных источников УФ излучения для технологических и научных целей в электронике, экологии и медицине.

3.6. Выводы.

Глава 4. Импульсно-периодический СОг - лазер с несамостоятельным разрядом, управляемым электронным пучком.

4.1. Расчетно-теоретические исследование генерационных характеристик

СОг-лазерных сред, возбуждаемых квазистационарными импульсами электроионизационного разряда.

4.2. Разработка и исследование способов повышения энергетической эффективности быстропроточного СС^-лазера, возбуждаемого импульсно-периодическим электроионизационным разрядом.

4.3. Выводы.

Глава 5. COi(CO) - лазеры, возбуждаемые фотоионизационным разрядом.

5.1. Фотоионизационные СО2 - лазеры, использующие смеси СО2: N2: He:NO и СО2: N2: Не: NH3. Квазинепрерывный режим генерации СОг-лазера.

5.2. Криогенный СО-лазер, возбуждаемый фотоионизационным разрядом.

5.3. Выводы.

Настоящая работа посвящена экспериментальным и расчетно-теоретическим исследованиям физических процессов и явлений в плазме активной среды проточных С02(СО)-лазеров атмосферного давления, возбуждаемых несамостоятельными разрядами, управляемыми импульсно-периодичеекими электронными и фотонными пучками с большими полями облучения, получению новых экспериментальных результатов по импульсно-перио дичее кому возбуждению больших объемов газа атмосферного давления в таких разрядах и последующей разработке на этой основе физических и технических принципов создания мощных СО2 (СО)-лазеров для технологических целей.

С02(С0)-лазеры в настоящее время занимают ведущее место среди мощных лазерных систем непрерывного действия благодаря высокому КПД, доступности рабочей смеси газов, слабому поглощению когерентного ИК излучения в окружающей атмосфере [1-3]. Мощные С02(С0)-лазеры непрерывного и импульсно-периодического действия представляют несомненный интерес для научного и практического использования, поэтому постоянно привлекают внимание исследователей. Благодаря исключительно высокому темпу исследований и разработок был достигнут значительный прогресс в понимании физики объемных разрядов высокого давления, широко применяемых в газовых лазерах. С небольшим разбросом по времени сразу в нескольких научных центрах [4-17] открыли, исследовали и обосновали возможность возбуждения несамостоятельного разряда в плотных С02-лазерных средах с использованием внешнего достаточно интенсивного ионизирующего излучения (пучки быстрых электронов, УФ излучение, а-частицы, продукты ядерных реакций). Принципиальным преимуществом нового способа накачки являлся тот факт, что функции создания электронов в газоразрядной плазме перешли от электрического поля к внешнему источнику ионизации. Достижение оптимальной электронной температуры, при которой эффективно возбуждались колебательные уровни молекул N2 и СО2, осуществлялось наложением однородного электрического поля, которое могло регулироваться в широких пределах и ограничивалось сверху самостоятельным пробоем разрядного промежутка.

Из теоретического анализа следовало, что несамостоятельный разряд открывает широкие возможности по созданию пространственно- однородных объемных разрядов в газах высокого давления, допускающих масштабирование до практически любых объемов разрядной среды [11].

При возбуждении лазеров на колебательных переходах ожидалось, что развитие неустойчивостей в плазме газового разряда будет ослаблено, т.к. оптимальное значение приведенного электрического поля в разряде Е/р (здесь Е - напряженность электрического поля, р - давление газа) существенно ниже того значения, при котором зажигался самостоятельный разряд.

Благодаря наличию мощных электронных ускорителей с высоким КПД порядка 50%, претерпевших незначительные конструктивные доработки для лазерных целей, удалось достаточно быстро создать импульсные высокоэнергетические СО2-лазеры [13] и подтвердить перспективность использования электроионизационного разряда (несамостоятельного разряда, управляемого электронным пучком).

Вопрос о возможности создания непрерывных СОг-лазеров высокого давления, возбуждаемых несамостоятельными разрядами, впервые был рассмотрен и детально изучен в диссертации [6] и последующих работах [7,8] . Наряду с развитием физики несамостоятельного разряда в работе [6] были разработаны принципы применения импульсно-периодического электроионизационного разряда для возбуждения быстропроточных СО2-лазеров атмосферного давления. Для этого потребовалось определить и согласовать минимально допустимый уровень ионизации, который обеспечивал достаточно эффективное возбуждение и генерацию СОг-лазерных сред, с возможностями слаботочных электронных ускорителей работать в импульсно-периодическом режиме. Дело в том, что наличие тонкой фольги, через которую осуществляется инжекция быстрых электронов в лазерную смесь, приводит к ограничению интенсивности ионизации и, соответственно, мощности накачки. Было показано, что при использовании электронных пучков средних энергий со значением ускоряющего напряжения Ue>100 кэВ и плотностью тока je < 50 мкА/см возможно перевести несамостоятельный разряд в дозвуковом потоке плотного газа в непрерывный (импульсно-периодический) режим работы. Кроме того, изучение динамического поведения газовых потоков, возмущаемых периодическими импульсами несамостоятельного разряда, позволило сориентировать экспериментальные исследования и осуществить выбор таких параметров, как скорость прокачки газовой среды, частоту и длительность импульсов накачки, геометрию разрядного промежутка [6]. В целом, эти результаты открыли путь к созданию мощных СС^-лазеров длительного действия с повышенным давлением рабочей среды.

Настоящая работа продолжает цикл исследований [6-8], направленных на разработку физико-технических основ по созданию мощных лазерных систем длительного действия.

Целью диссертации является экспериментальное и расчетно-теоретическое исследование физических процессов и явлений, определяющих эффективность лазерных систем на основе несамостоятельных разрядов. Наряду с изучением электроионизационных способов накачки проточных лазерных сред атмосферного давления, допускающих охлаждение, в диссертации предложена и исследована альтернативная возможность создания эффективной системы накачки мощных СОг(СО) - лазеров с использованием коротковолнового УФ излучения, воздействующего на неорганические газовые присадки с низкой температурой кипения. Это, в свою очередь, потребовало проведения поисковых исследований и создания интенсивных источников УФ импульсно-периодического действия, а также выбора присадок среди молекулярных и атомарных газов с потенциалом фотоионизации U; = 9,25 - 15 эВ, анализа элементарных процессов в плазме активной среды фотоионизационных С02(С0)-лазер0в. Для получения новой и более детальной экспериментальной информации о физических процессах, связанных с ионизацией, возбуждением и генерацией газовых лазеров с несамостоятельным разрядом, возникла необходимость в создании ряда диагностических методов. Те из разработок, которые носят приоритетный характер, и потребовали оригинальных физико-технических решений, нашли отражение в диссертации.

Основу диссертационной работы составляют исследования, состоящие из двух этапов. Первый цикл [18-43] исследований связан с решением научно-технической программы по созданию мощных быстропроточных С02-лазеров длительного действия для технологических целей. Возбуждение проточных СОг-лазерных сред осуществлялось с использованием несамостоятельного разряда, управляемого слаботочным импульсно-периодическим электронным пучком с широким полем облучения (электроионизационная схема накачки). Эти разработки инициировали поиск альтернативных схем накачки с использованием другого вида источника внешней ионизации, каким являлось коротковолновое УФ излучение с энергией фотонов, превышающей потенциал фотоионизации газовых присадок с низкой температурой кипения (фотоионизационная схема накачки). В значительной мере перспективы фотоионизационной схемы накачки зависели от наличия эффективных источников УФ, поэтому были проведены достаточно широкие поисковые исследования в этом направлении. Решение проблемы создания фотоионизационной системы накачки для возбуждения проточных лазерных сред составило второй цикл исследований [44-94]. В итоге, создано новое направление в фотоионизационном способе возбуждения СОг (СО) -лазерных сред с использованием молекулярных и атомарных газовых присадок с низкой температурой кипения.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации — 205 страниц, список литературы содержит 199 наименований. Специальная обзорная статья отсутствует, ссылки и анализ работ по исследуемой проблеме содержатся в тексте диссертации.

5.3. Выводы

1. На основе экспериментальных и расчетно — теоретических исследований предложены новые схемы организации фотоионизационных способов возбуждения С02(С0) - проточных лазерных сред. Разработаны и экспериментально исследованы опытные образцы фотоионизационных С02(С0) — лазеров, продемонстрирована эффективность фотоиониза-цинной системы накачки, которая обладает технической простотой, компактностью, отсутствием у -излучения.

2. Показано, что благодаря окну прозрачности в спектре фотопоглощения молекул С02 вблизи Л,=120 нм возможно использование в качестве присадок N0 или NH3. При изменении химического состава рабочей смеси газов получен управляемый по длительности импульс генерации от 1 до 100 мкс. При повышении частоты следования импульсов фотоионизации f > 10 кГц зарегистрирован переход от импульсно-периодического к квазинепрерывному режиму генерации С02 - лазера с присадкой NH3.

3. Достигнуты оптимальные по Е/р=5-7 кВ/см-атм. и удельному энерговкладу W=0,3 Дж/см3-атм режимы возбуждения С02 и СО-лазеров, при этом энергозатраты на фотоионизацию составили 5 < 30% от энерговклада в разряд. Оптимальные режимы возбуждения С02(С0) - лазерных сред достигнуты при условии, что концентрация С02 < 5%, а СО < 10% в рабочей смеси газов, включающей буферные газы N2:He.

4. При возбуждении СО-лазера выбор присадок ограничивался спектральным интервалом АХ, =100-135 нм, что обусловлено длинноволновой границей пропускания в спектрах фотопоглощения молекул СО и N2. Наиболее высокие энергетические характеристики получены в охлаждаемом до 110 К СО - лазере, содержащем присадку 02:С2Н4, импульс генерации регулировался в пределах t= 2-600 мке. На примере СО-лазера с присадками С2Н4 и 02 подтверждена возможность и эффективность применения фотоионизационной системы накачки при захолаживании лазерной среды до криогенных температур.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертации получены следующие результаты и выводы.

1. Для исследования динамики, структуры и оптических свойств лазерных сред разработаны физические основы и созданы следующие диагностические комплексы: измерительно-вычислительный комплекс для исследования временного хода импульсов ионизации, накачки и генерации, а также определения энергетических характеристик импульсно-периодического СОг-лазера в реальном масштабе времени, диагностический комплекс для визуализации широкоапертурных электронных пучков с энергией порядка 200 кэВ, спектроскопический метод для измерения пространственно-временного распределения электронной температуры излучающей плазмы, диагностический комплекс на основе лазера на парах меди для исследования оптических свойств лазерных сред и плазменных объектов.

2. Экспериментально обнаружены новые эффекты и явления при возбуждении лазерных сред с использованием несамостоятельных разрядов. Выявлена определяющая роль прикатодных процессов в нарушении устойчивости электроионизационного разряда и оптической однородности активной среды. Выявлен механизм влияния динамики инжекции быстрых электронов на оптическую однородность и устойчивость электроионизационной системы накачки. Исследовано влияние магнитного поля электроионизационного разряда на оптические свойства активной среды, найдено соотношение параметров электроионизационной системы накачки для определения предельных размеров лазера. Показано, что при выполнении условия замагниченности быстрых электронов в относительно слабом магнитном поле В ~ 1 кГс, внешнее аксиальное магнитное поле эффективно собирает рассеянный электронный пучок и улучшает энергетические характеристики электроионизационной системы накачки.

3. Впервые предложены и исследованы новые схемы организации несамостоятельного (фотоионизационного) разряда в С02(С0) - лазерных средах за счет использования коротковолнового ультрафиолетового излучения (к < 135 нм) и выбора присадок с низкой температурой кипения (NO, NH3, 02, С2Н4, Хе). Проведен анализ плазмохимических процессов в лазерных средах, содержащих исследуемые присадки, и определен оптимальный химический состав С02(С0) - лазерных сред. Обнаружено, что использование коротковолнового УФ излучения обеспечивает повышенную по сравнению с электронными пучками однородность и устойчивость объемного разряда, что позволило реализовать оптимальные условия накачки С02(С0) - лазерных сред. Определена пороговая интенсивность УФ излучения, приводящая к исчезновению прикатодного скачка потенциала за счет фотоэффекта. Показано, что использование присадок NH3 и Хе при возбуждении фотоионизационного разряда обеспечивает рекомбинацион-ный механизм распада плазмы, что существенно увеличивает длительность объемного разряда после отключения внешнего ионизатора. Эффект проявляется сильнее при повышенном значении электрического поля в разряде, так как коэффициент рекомбинации при этом падает.

4. Изучен и установлен механизм генерации коротковолнового УФ излучения при использовании многозазорных сильноточных разрядов короткой длительности. Теоретически и экспериментально обоснована возможность создания проточных УФ ионизаторов с автономным протоком газа, показана возможность эффективной генерации излучения La (Л,=121,6 нм) водородной плазмы.

5. Предложена и обоснована возможность использования открытых источников УФ излучения, разработанных для фотоионизационных лазеров, для научных и технологических целей. Обнаружен и установлен эффект экспресс - инактивации микроорганизмов при воздействии лазерных (193 нм) и плазменных (180 -300 нм) источников УФ излучения.

6. Разработаны физические основы и созданы новые схемы возбуждения электроионизационных С02-лазеров с целью повышения их энергетической эффективности. К приоритетным разработкам относятся следующие: газоразрядная камера (ГРК) лазера с магнитным корректором электронного пучка; катодная структура ГРК, позволяющая целенаправленно влиять на физические условия горения разряда в прикатодной области; анодная структура ГРК с дискретными электродами для секционированного подвода питания к разряду в условиях возбуждения больших объемов газа; лазер с кодирующим режимом посылки повторных импульсов накачки; способы и устройства для подавления развития неустойчивостей в плазме несамостоятельного разряда за счет использования электроотрицательных газов и быстродействующих схем шунтирования объемного разряда. Разработаны физические принципы построения автоматической системы управления (АСУ) режимами накачки и генерации импульсно-периодического С02-лазера с протоком рабочей смеси газов.

7. Разработаны физические основы и созданы модели С02(С0) - лазеров, возбуждаемых фотоионизационным разрядом. Впервые теоретически и экспериментально обоснована возможность квазинепрерывной генерации фотоионизационного С02- лазера с присадкой NH3, определен оптимальный химический состав лазерной смеси газов и пороговая частота следования повторных импульсов накачки F > 10 кГц. Подтверждена эффективность применения фотоионизационной системы накачки в криогенном СО-лазере с присадками С2Н4 и 02.

При получении перечисленных результатов и во всех публикациях, включенных в диссертационную работу, вклад автора является определяющим.

Результаты исследований автора использованы в научных центрах Минатома (ФИАЭ им. И.В. Курчатова (ТРИНИТИ) и НИИЭФА им. Д. В. Ефремова), в отделе микроэлектроники НИИЯФ МГУ, в учебном процессе на отделении ядерной физики (ОЯФ) физического факультета МГУ, нашли продолжение при выполнении 4-х проектов по фантам РФФИ (автор-руководитель проектов). Кроме того, результаты исследований автора использованы в проекте « Разработка основ технологии переработки тяжелого нефтяного сырья путем комбинированного воздействия озона и ионизирующих излучений» (рук. академик В.В. Лунин).

Автор выражает особую благодарность В.Д. Письменному, А.Т. Рахимову, соавторам научных работ, сотрудникам ТРИНИТИ, НИИЯФ МГУ (ОМЭ), НИИЭФА им. Д.В.Ефремова, НПО «АЛМАЗ» за всестороннюю поддержку при проведении исследований, направленных на создание мощных лазерных систем для технологических целей.

1. Абильсиитов Г.А., Велихов Е.П., Голубев B.C. и др. Мощные газоразрядные С02 лазеры и их применение в технологии. - Москва: Наука, 1987. - 160 с.

2. Гладуш Г.Г., Дробязко С.В., Родионов Н.Б. и др. Изучение механизма резки сталей слабо сфокусированным излучением импульсно-периодического С02-лазера // Квантовая электроника. 2000, 30 (12), с. 1072-1076.

3. Mann М.М. СО Electric Dischage Lasers // AIAA Journal. 1976, v. 14, No 5, p. 549-567.

4. Велихов Е.П., Письменный В.Д., Рахимов А.Т. и др. О возрастании мощности генерации лазера на С02 под воздействием пучка быстрых протонов // Письма в ЖЭТФ. 1968, т.8, в. 6, с. 346 - 349.

5. Велихов Е.П., Муратов Е.А., Письменный В.Д. и др. С02-лазер атмосферного давления с несамостоятельным разрядом, контролируемым ультрафиолетовым излучением // Письма в ЖЭТФ. 1974, т. 14, в. 6, с. 108- 112.

6. Рахимов А.Т. Исследование физических процессов в плазме газового разряда и оптических характеристик лазерных сред на основе С02, возбуждаемых квазистационарным несамостоятельным разрядом: Автореферат д-ра физ.-мат. наук. М., 1977. - 31 с.

7. Велихов Е.П., Письменный В.Д., Рахимов А.Т. Несамостоятельный газовый разряд, возбуждающий непрерывные С02-лазеры // УФН. 1977, т. 122, вып. 3, с. 419-502.

8. Велихов Е.П., Ковалев А.С., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. Москва: Наука, 1987. - 160 с.

9. Веденов А.А. Физика электроразрядных С02-лазеров. Москва: Энергоиздат, 1982. - 112 с.

10. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Физические процессы в газовых лазерах. -Москва: Энергоатомиздат, 1985. 250 с.

11. Басов Н.Г., Беленов Э.М., Данилычев В.А. и др. Электроионизационные лазеры на сжатом газе // УФН. 1974, т. 114, вып. 2, с. 213-247.

12. Fenstermacher С.A., Nutter M.I., Rink I.C., Boyer К. E-beam sustained atmospheric pressure CO2 -laser // Bull. Amer. Phes. Soc. 1971, v. 16, p. 42-44.

13. Бычков Ю.И., Карлова E.K., Карлов H.K. и др. Импульсный СОг-лазер с энергией излучения 5 кДж // Письма в ЖТФ. 1976, т. 2, вып. 6, с. 281 -283.

14. Месяц Г.А., Королев Ю.Д. Объемные разряды высокого давления в сжатых газах // УФН. 1989, т. 148, вып. 1, с. 101-122.

15. Daugherty I.D., Douglas-Hamilton D.H., Patrik R.M. et.al. Laser or ozone generator in wich a broad electron beam with sustainer field produce a large area, uniform discharge. USA Patent No 3702973, HOIS 3/00, 14.11.1972.

16. Daugherty I.D. Principles of Lasers. N.Y.: Wiley, 1976.

17. Газовые лазеры. Под ред. Мак-Даниэля И., Нигэна У.: Пер. с англ. -Москва: Мир, 1981. 504 с.

18. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Однородность возбуждения активной среды в газовом потоке // I Всесоюз. конф. Оптика лазеров: Тез. докл. Ленинград, 1976. - с. 127.

19. А.С. 711378 (СССР) Фотометр / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. БИОТЗ. - 1980. - № 3. - с. 173.

20. А.С. 705898 (СССР) Устройство для определения энергетических характеристик излучения / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. БИОТЗ. - 1979. - № 47. - с. 279.

21. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Предельные размеры активной области несамостоятельного разряда // III Всес. симпозиума по сильноточной импульсной электронике: Тез. докл. Томск, 1978. - с. 175.

22. Аброян М.А., Афанасьев М.И., Саенко В.Б. и др. Измерение распределение плотности тока по сечению электронного пучка в импульсных ускорителях с большим полем облучения. Ленинград, 1978. (Препринт НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, № К-087).

23. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Экспериментальное исследование устойчивости несамостоятельного разряда при атмосферном давлении газовой среды // V Всесоюз. конф. по физике низкотемпературной плазмы: Тез. докл. Киев, 1979. - с. 363.

24. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Экспериментальное исследование прикатодной области несамостоятельного разряда // V Всесоюз. конф. по физике низкотемпературной плазмы: Тез. докл. Киев, 1979. - с. 164.

25. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Диагностическая аппаратура для исследования пространственной структуры электронного пучка, применяемого в лазерах // МГУ. М., 1979.- 32 е.- Деп. в ВИНИТИ, №4271-79.

26. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Информационно-измерительная и управляющая система для импульсно-периодического лазера//МГУ. М., 1981.-57 е.-Деп. в ВИНИТИ, № 1945-81.

27. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. К вопросу об автоматизированном управлении процессами накачки и генерации С02 — лазера // МГУ. М., 1981.- 17 е.-Деп. в ВИНИТИ, № 2030-81.

28. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Теоретический расчет энергетических характеристик С02 — лазера с несамостоятельным разрядом, управляемым электронным пучком // МГУ. — М., 1981.- 31 с.-Деп. в ВИНИТИ, № 2838-81.

29. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Несамостоятельный разряд в магнитном поле // МГУ. М., 1981.- 29 е.- Деп. в ВИНИТИ, № 1487- 81. (XV Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases. Minsk, 1981. -ICPIG-81. - report № P-1433).

30. Письменный В.Д., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Оптическая однородность газовой среды в проточном С02-лазере импульсно-периодического действия // III Всес. конф. «Оптика лазеров»: Тезисы докладов. Л., 1981, ГОИ, с. 59-60.

31. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Исследование инжекции газа через пористую стенку катода для стабилизации несамостоятельного разряда // ТВТ, 1982, т. 20, № 5, с. 828-831.

32. А.с. 584693 (СССР) Газовый лазер с несамостоятельным разрядом / Герб В.Я., Письменный В.Д., Саенко В.Б. и др. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения Полезные модели». - М., 2001. - ФИПС. - № 36. - с. 253.

33. А.с. 730247 (СССР). Газовый лазер / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Официальный бюллетень Российского агентства попатентам и товарным знакам «Изобретения Полезные модели». М., 2001. - ФИПС. - № 36. - с.253.

34. А.с. 816369 (СССР). Устройство для возбуждения разряда / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения Полезные модели». - М., 2001. - ФИПС. - № 36. - с.253.

35. А.с. 845723 (СССР). Проточный газовый лазер / Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения Полезные модели». - М., 2001. - ФИПС. - № 36. - с.253 - 254.

36. А.с. 1466601 (СССР). Электроионизационный газовый лазер / Адомяк Б.Ю., Зверьков A.M., Саенко В.Б. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения Полезные модели». - М., 2001. - ФИПС. - № 36. - с. 252.

37. Zakharov A.I., Saenko V.B. et al. The experimental observation of T-layers in a moving plasma interacting with the magnetic field // Physics Letters. -1973, v. 43A, No 2, p. 212.

38. Захаров А.И., Письменный В.Д., Саенко В.Б. и др. Экспериментальное наблюдение Т-слоев в движущейся плазме, взаимодействующей с магнитным полем // Доклады академии наук (ДАН СССР). 1973, т. 212, №5, с. 1092-1098.

39. Захаров А.И., Саенко В.Б. Применение ДЭОП для пространственно-временной развертки электронной температуры дуговой плазмы // Материалы к VII Всесоюз. конф. по генераторам низкотемпературной плазмы. Алма-Ата, 1977, т. 3, с. 31-34.

40. Захаров А.И., Саенко В.Б. К вопросу о множественном образовании Т-слоев в рельсотроне // Всесоюз. конф. «Современные методы нагрева и диагностики плазмы»: Тез. докл. Харьков, 1977. - с. 81.

41. Кондратьев Е.Л., Саенко В.Б. Автоматическая система сбора и обработки информации в экспериментах с электроразрядными установками // Всесоюз. конф. «Современные методы нагрева и диагностики плазмы»: Тез. докл. Харьков, 1977. - с. 130.

42. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Газоразрядный источник плазмы с управляемым спектральным составом излучения // V Всесоюз. конф. по физике низкотемпературной плазмы: Тез. докл. Киев, 1979.-с. 430.

43. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Исследование несамостоятельного разряда, управляемого УФ-излучением, в газовых смесях, содержащих С02/ МГУ. М., 1980.- 24 е.- Деп. в ВИНИТИ 1980, № 2947-80.

44. Muratov E.A., Rakhimov A.T., Saenko V.B. et al. On the possibiliti of improving the efficiency of photoionization of gaseous media // Proceeding of the XV Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases. Minsk, 1981. p.863-864.

45. Ковалев A.C., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Комбинированный фотоионизационный разряд // ЖТФ 1982, т. 52, № 1, с. 108-110.

46. Abrosimov G.V., Rakhimov A.T., Saenko V.B. et al. The effect of electronexcited states on the parametrs of the non-self-sustained discharge with extenal photoionization // Proceeding of the ESCAMPIG-82. Oxford (UK), 1982, v.6D, p. 135-136.

47. Письменный В.Д., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Оптические и генерационные характеристики фотоионизационного СОг-лазера, содержащего примесь NO // Тезисы докладов IV Всесоюзн. конф. "Оптика лазеров", Ленинград, ГОИ, 1983, с. 50-51.

48. Письменный В.Д., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Импульсно-периодический фотоионизационный С02-лазер // Тезисы докладов IV Всес. конф. "Оптика лазеров", Ленинград, ГОИ, 1983, с.52-53.

49. Abrosimov G.V., Rakhimov А.Т., Saenko V.B. et al. Photoionization of CO2 and CO laser media containing low-ionization potential NO-NO2 admixtures // Gas flow and chemical lasers. Edited by M. Onorato. Plenum press- N.Y. and London, 1984. p.341-347.

50. Абросимов Г.В., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Особенности формирования прикатодного падения потенциала в несамостоятельном разряде при различных способах ионизации газовой среды / МГУ. М., 1984.- 24 е.- Деп. в ВИНИТИ 1980, № 4171-84.

51. Абросимов Г.В., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Использование импульсно-периодических фотоионизационных разрядов для возбуждения квазинепрерывных газовых лазеров // Квантовая электроника. 1985, т. 12, № 11, с. 2256-2263.

52. Morozova L.S., Saenko V.B., Zabolotnykh A.V. Decay characteristics of the photoionization discharge plasma in nitrogen with Xe addition // Proceedings of 8-th ESCAMPIG, 1986. Greiswald, G.D.R., p. 291-292.

53. Klopovsky K.S., Kudaev A.E., Saenko V.B. et al. Energy characteristics of the photoionization discharge in the CO(C02)-containing gas mixture with the Xe and NH3 additions // Proceedings of 8-th ESCAMPIG, 1986. Greiswald, G.D.R., p. 238-239.

54. Абросимов Г.В., Польский M.M., Саенко В.Б. Структура и излучательные свойства микрошнуров плазмы, инициирующих фотоионизационный разряд // Взаимодействие излучения, плазменных и электронных потоков с веществом. Москва: ЦНИИАтоминформ, 1986. -с. 1-3.

55. Абросимов Г.С., Польский М.М., Саенко В.Б. Использование лазерной среды для фотографирования поверхности, закрытой слоем плазмы // Квантовая электроника. 1988, т. 15, № 3, с. 640-641.

56. Абросимов Г.В., Письменный В.Д., Саенко В.Б. и др. Параметры несамостоятельного фотоионизационного разряда в смесях CO:N2:X(X-NO, NH3, С2Н4, Хе) // Физика плазмы. 1988, т. 14, в. 6, с. 727-279.

57. Abrosimov G.V., Rakhimov А.Т., Saenko V.B. et. al. The cryogenic CO-laser exited by a photoionization non-self-sustained discharge // Proceedings of VII GCL, 1988, Vienna, Austria, p. 136-142, SPIE, v.1031, 1988.

58. Abrosimov G.V., Rakhimov A.T.,Saenko V.B. et. al. The cryogenic CO-laser exited by a photoionization semi-self-maintained discharge // Proceedings of VII GCL, 1988, Vienna, Austria, p. 143-147, SPIE, v.1031, 1988.

59. Kudaev A.E., Lukyanova A.V., Saenko V.B. et. al. Photoionization discharge in Ar:Xe mixture // Proceedings of 9-th ESCAPIG, 1988, Lisbon, Portugal, p. 205-206.

60. Заболотных A.B., Саенко В.Б. Элементарные процессы в плазме фотоионизацинного разряда в азоте с присадками NH3 и Хе // Вестник московского университета, Сер.З, Физика. Астрономия. 1989, т. 30, № 4, с. 32-36.

61. Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Фотоионизационная система накачки для технологических газовых лазеров // Применение лазеров в народном хозяйстве. III Всес. конф., Шатура, 1989, часть I, с.20-21.

62. Абросимов Г.В., Саенко В.Б. и др. Криогенный СО-лазер, возбуждаемый фотоионизационным разрядом // Квантовая электроника. — 1990, т. 17, №2, с. 1990-1996.

63. Ахманов А.С., Саенко В.Б. и др. Лазерный комплекс для специализации интегральных схем // Электронная промышленность. -1992, №4, с. 42-47.

64. Гусев В.Ю., Саенко В.Б. и др. Бактерицидные установки для медицины на основе плазменных источников УФ и озона // Конверсия. 1993, № 6, с. 41 -46.

65. Рулев Г.Б., Саенко В.Б. Генерация УФ излучения с помощью искрового разряда в смеси инертных газов и галогенов // Письма в ЖТФ. 1993, т. 19, в. 21, с. 53-56.

66. Иванов В.В., Рулев Г.Б., Саенко В.Б. Применение излучающих микрошнуров плазмы для создания открытых широкоапертурных источников УФ // Письма в ЖТФ. 1995, т. 21, вып. 7, с. 65-68.

67. V.V.Ivanov, Rakhimov А.Т., Saenko V.B. et al. Experimental and Theoretical Study of the Efficiency of an Excimer Lamp Pumped by a pulse Distributed Discharge in Xenon // LASER PHYSICS. 1996, Vol. 6, No. 4, p. 654-659.

68. V.V. Ivanov, Rakhimov A.T., Saenko V.B. et al. An investigation of the ozone production at the process of the UV photodecomposition of the oxygen // XXXIV ICPIG (Warsaw, Poland) 11-16 July 1999. Proceedings Contributed Papers. vol. 1. - p. 213 - 214.

69. Гусев В.Ю., Рахимов A.T., Саенко В.Б. и др. Газоразрядная лампа, патент РФ № 2120152 от 10.10.1998 // Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения Полезные модели». М., 1998. - ФИПС. - № 36 . - с. 253.

70. Новиков П.С., Саенко В.Б. Генерация УФ излучения и электросинтез озона в барьерном разряде с новой электродной структурой // III Международный симпозиум «Техника и технология экологически чистых производств»: Тезисы докладов. Москва, 1999. - с. 57-58.

71. Gibalov V.I., Rakhimov А.Т., Saenko V.B. et al. Concerning barrierthdischarge structure // Proceedings of 13 International Conference on Gas Discharges and thear Applications (GD2000). Glasgow, UK, 3-8 Sept. 2000. -v. 1, p. 291-294.

72. Саенко В.Б. Генерация и использование фотонных пучков с энергией порядка 10 эВ // Всероссийская конф. «Необратимые процессы в природе и технике»: Тезисы докладов. Москва, 2001. - с. 312-313.

73. Иванов В.В., Попов Н.А., Саенко В.Б. и др. Исследование процессов образования и гибели озона при фотолизе кислорода в камере ВУФ-озонатора // Письма в ЖТФ. 2001, т. 27, вып. 1, с. 65-71.

74. Дамбраускас С.Г., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Широкоапертурный источник ультрафиолета для терапии и экспресс-стерилизации медико-биологических объектов // Медицинская физика. — 2001, №11, часть VIII, с. 55-56.

75. А.с. 1199173 (СССР). Способ возбуждения разряда в газовом лазере / Абросимов Г.В., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам «Изобретения Полезные модели». - М.: ФИПС. - № 36. - 2001. - с. 253.

76. Дамбраускас С.Г., Иванов В.В., Саенко В.Б. и др. Исследование процессов, определяющих эффективность широкоапертурного источника ВУФ излучения, инициируемого матрицей микроразрядов. Препринт НИИЯФ МГУ, № 16/700, 2002, 23 с.

77. Дамбраускас С.Г., Рахимов А.Т., Саенко В.Б. и др. Генерация ультрафиолетового излучения при возбуждении микрошнуров плазмы в газах атмосферного давления. Препринт НИИЯФ МГУ. - № 15/728.2003.-24с.

78. Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Газоразрядные источники УФ для фотоионизации лазерных сред. Препринт НИИЯФ МГУ, № 2004-16/755,2004.-21 с.

79. Санников Б.П. Использование тонких пластин полимеров для диагностики сильноточных пучков электронов. Новосибирск, 1974. - И с. (Препринт ИЯФ 74-47).

80. Круг В., Вайде Г.Г. Применение научной фотографии. Пер. с англ. -Москва: Мир, 1975. 216 с.

81. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Шейнголда Д. Пер. с англ. Москва: Мир, 1977. - 210 с.

82. Фрюнгель Ф. Импульсная техника. M.-JL: Энергия, 1961.- с. 327.

83. Исаев А.А. Леммерман Г.Ю. Исследование импульсного лазера на парах меди при повышенных мощностях // Квантовая электроника. 1977, т. 4, №7, с. 1413-1417.

84. Земсков К.И., Исаев А.А., Козарян М.А. и др. Лазерный проекционный микроскоп // Квантовая электроника. 1974, т.1, № 1, с. 14-15.

85. Диагностика плазмы. Под ред. Хаддлстоуна Р. и Леонарда С. Москва: Мир, 1967.-347 с.

86. Дубовик А.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. Москва: Наука, 1984. — 172 с.

87. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Ионии А.А. и др. Предельная энергия электроионизационного С02 — лазера // Квантовая электроника. 1974, т. 11, № 11, с. 2529-2532.

88. Королев Ю.Д., Хузеев А.П. Формирование искрового канала в объемном разряде, инициируемом пучком быстрых электронов // ТВТ. -1975, т. 13, №4, с. 861-862.

89. Напартович А.Н., Старостин А.Н. Механизмы неустойчивости газовых разрядов // Химия плазмы, № 6. Москва: Атомиздат, 1979. - 245 с.

90. Ковалев А.С., Персианцев И.Г., Рахимов А.Т. и др. К вопросу о механизме пробоя несамостоятельного газового разряда // Письма в ЖТФ. 1980, т.6,№ 12, с. 743-747.

91. Ковалев А.С., Письменный В.Д., Рахимов А.Т. и др. Прикатодная область несамостоятельного разряда в потоке азота // Физика плазмы. -1980, т.6, вып.1, с.195-198.

92. Ковалев А.С., Попов A.M., Рахимов А.Т. и др. Механизм развития пробоя несамостоятельного газового разряда в азоте // Proceedings of the XV Intern. Conf. on Rhenomena in Ionized Gases. Minsk, 1981. - p.733-737.

93. Карнюшин B.H., Малов A.H., Солоухин Р.И. Влияние легкоионизуемых примесей в прикатодном слое на развитие разряда в газах//Физика плазмы. 1977, т. 3, вып.5. с. 1017-1021.

94. Бурцев В.А., Кондаков А.А., Попонин В.П. и др. Нагрев молекулярных газов в несамостоятельном разряде // ЖТФ. 1978, т. 48, № 4, с. 712-716.

95. Евдокимов О.Б., Месяц Г.А., Пономарев В.Б. О неустойчивости разряда с электронным пучком на фронте ускоряющего напряжения //ЖТФ. -1978, т. 48, № 1, с. 184-186.

96. Евдокимов О.Б., Месяц Г.А., Пономарев В.Б. Объемный разряд в газе, возбуждаемый электронным пучком, в условиях неоднородной ионизации // Физика плазмы. 1980, т.З, вып. 2, с. 357-364.

97. Евдокимов О.Б., Рыжов В.В, Яловец А.П. Пространственное распределение энергии электронного пучка, введенной в газовый объем // ЖТФ. 1977, т.47, № 12, с. 2517-2521.

98. Boer К., Henderson D.B., Morse R.L. Spatial distribution of ionization in electron-beam-controlled discharge lasers // J. Appl. Phys. 1973, v. 44, No. 12, p. 5511-5512.

99. Henderson D.B. Electron transport in gas discharge lasers // J. Appl. Phys. -1973, v. 44, No. 12, p. 5513 -5516.

100. Афонин Ю.Ф. и др. О влиянии магнитного поля на объемный разряд, возбуждаемый электронным пучком // Квантовая электроника. 1978, №5, с. 1155-1157.

101. Владимиров В.В., Горшков В.Н., Шанский В.Ф. и др. Контракция собственным магнитным полем тока плазмы несамостоятельного разряда, возбуждаемого электронным пучком // ЖТФ. 1979, т. 49, № 12, с. 2473-2474.

102. Владимиров В.В., Горшков В.Н., Шанский В.Ф. и др. Контракция собственным магнитным полем тока плазмы несамостоятельного разряда, возбуждаемого электронным пучком // ЖТФ. 1980, т. 50, № И, с. 2321-2323.

103. Laser Focus, 1977,13, № 3, p. 30-32.

104. Levin I. S., Javan A. The Feasibility of Producing Laser Plasmas Via Photoionization // IEEE J. Quantum Electron. 1972, Vol. QE-8, No 11, p. 827-832.

105. Levin I. S., Javan A. Observation of laser oscillation in a 1 atm C02-N2-He laser pumped by an electrically heated plasma generated via photoionization // Appl. Phys. Lett. 1973, v. 22, No.3, p. 55 - 57.

106. Judd O.P. Gas laser with discharge conditioning using ultraviolet photons generated in high current density preliminary discharge // US Patent No 3781712, Dec. 25, 1973.

107. Judd O.P. An efficient electrical C02 laser using preionization by ultraviolet radiation // Appl. Phys. Lett. 1973, v. 22, No.3, p. 95 - 97.

108. Richardson M.C., Alcock A.J., Leopold K. A 300-J multigawatt C02 laser // IEEE J. Quantum Electron. 1973, Vol. QE-9, No 2, p. 236-243.

109. Richardson M.C. Multilint mode-locked uv-preionized C02 laser //Applied Phisics Letters. 1974, Vol. 25, No 1, p. 31-33.

110. Баранов В.Ю., Борисов B.M., Напартович А.П. и др. Исследование характеристик импульсного С02 лазера с предыонизацией ультрафиолетовым излучением // ЖТФ. - 1976, т. 16, вып.2, с.355- 358.

111. Галактионов И.И., Горелов В.Ю., Подмошенский И.В. Электрические и генерационные характеристики фотоионизационного С02-лазера // Квантовая электроника. 1978, 3, № 12, с. 2570-2575.

112. Ананьев Ю.А., Горячкин Д.А., Иртуганов В.М. и др. Фотоионизационный С02-лазер с энергией 300 Дж // Квантовая электроника. 1978, 5, № 6, с. 1381-1384.

113. Suhre D. R., Wurtzke S. A. UV sustained CO laser discharge // J. Appl. Phys. 1981, V. 52, p. 3858-3860.

114. Richardson M.C., Leopold K. Multiple arc radiation preionizer for gas laser. US Patent No 4041414, Aug. 9, 1977.

115. Мейер А. и Зейтц Э. Ультрафиолетовое излучение. Москва: ИЛ, 1952.- 457 с.

116. Александров А.Ф., Рухадзе А.А. Физика сильноточных электроразрядных источников света. Москва: Атомиздат, 1976.- 256 с.

117. Beverly R.E. III. Electrical, gasdinamic and radiative properties of planar surface discharges // J. Appl. Phis. 1986, 60 (1), p. 104-124.

118. Woodworth J.R., McKay P.F. Surface discharge as intense photon sources in the extreme ultraviolet // J. Appl. Phys. 1985, 58(9), p. 3364-3367.

119. Зайдель A.H., Шрейдер Е.Я. Спектроскопия вакуумного ультрафиолета. Москва: Наука, 1967. - 472 с.

120. Зарослов Д.Ю., Карлов Н.В., Кузьмин Г.П. и др. Спектральные характеристики источников предыонизации СОо-лазеров в области вакуумного ультрафиолета // Квантовая электроника.- 1978, 5, № 6, с. 1221-1229.

121. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Давидовский A.M. и др. Использование разряда по поверхности диэлектрика для предыонизации в эксимерных лазерах // Квантовая электроника. 1981, т. 8, №. 1, с. 77- 82.

122. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Высикашто Ф.И. и др. Исследование условий формирования однородного сильноточного скользящего разряда // ТВТ.- 1984, т. 22, № 4, с. 661-666.

123. Вилесов Ф.И. Фотоионизация газов и паров вакуумным ультрафиолетовым излучением // УФН.- 1968, т. 81, вып. 4, с. 669 738.

124. G.V.Marr. Photoionization processesin gases. New York: Academic press, 1967- 273 p.

125. Schriever R.L. Uniform Direct-Current Discharge in Atmospheric Pressure He/N2/C02 Mixtures Using Gas Additives // Appl. Phys. Lett.- 1972, v. 20, No.9, p. 354-356.

126. Segnin H.J.J., McKen D.C., Tulip J. Enhancement of photoelectron density in TEA lasers using additives // Appl. Phys. Lett. -1973, v. 23, No.9, p. 527-529.

127. Grosjean D.F., Bletzinger P. Photoionization and photoabsorption characteristics of laser seed compounds // IEEE J. Quantum Electron. -1977. Vol. 13, No. 11, p. 898-904.

128. Segnin H.J.J., McKen D.C., Tulip J. Photon emission and photoionization measurements in C02 laser environment // Appl. Phys. Lett.- 1976, v. 28, No.9, p. 487-489.

129. Segnin H.J.J., McKen D.C., Tulip J. Source emission and photoelectron production in a seeden C02 laser mixture // Appl. Phys. Lett.- 1976, v. 29, No. 2, p. 110-112.

130. Апполонов B.B., Державин С.И., Кононов И.Г. и др. О влиянии три-пропиламина на параметры С02- лазера // Письма в ЖТФ- 1978, т.4, вып.7, с. 425-428.

131. Борисов М.Ф., Знаменский В.Б., Уварова Т.П. Влияние легкоионизируемых веществ на плотность плазмы, создаваемой ультрафиолетовым излучением в среде С02- лазера атмосферного давления // ЖТФ -1978, т. 50, в. 6, с. 1257-1261.

132. Liberman I, Partlow W.D. Mechanisms of UV preionization in TEA lasers // IEEE J. Quantum Electron.- 1974, Vol. 10, p. 750-751.

133. Palmer A.J., Wada J.Y. UV preionization mechanisms in C02 TEA lasers // IEEE J. Quantum Electron.- 1974, Vol. 10, p. 751-754.

134. Борисов B.M., Гладуш Г.П., Степанов Ю.Ю. Фотоионизация в импульсном С02-лазере // Квантовая электроника.- 1977, т. 4, № 4, с. 809-814.

135. Ковалев И.О., Кузьмин Г.П., Нестеренко А.А. Импульсные СОз-лазеры с плазменными электродами // Труды ИОФАН.- 1996, т. 52, с. 3-91.

136. Окабе X. Фотохимия малых молекул. Пер. с англ. Москва: Мир, 1981504 с.

137. Бауэр 3. Физика планетных ионосфер. Пер. с англ. Москва: Мир, 1976 -251 с.

138. Мак Ивен М., Филлипс JT. Химия атмосферы. Пер. с англ. Москва: Мир, 1978-571 с.

139. Вирин Л.И. и др. Ионно-молекулярные реакции в газах.- Москва: Наука, 1979 -245 с.

140. Справочник химика, т.1, Москва: Химия, 1966-416 с.

141. Эксимерные лазеры. Сборник под ред. Роудза У. Пер. с англ. Москва: Мир, 1965 -371 с.

142. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. Москва: Атомиздат, 1974 -312 с.

143. Хастед Дж. Физика атомных столкновений. Пер. с англ. Москва: Мир, 1965.-710 с.

144. Методы исследования быстрых реакций. Ред. Хеммис Г. Пер. с англ. -Москва: Мир, 1977. 716 с.

145. Александров В.В., Котеров В.Н., Пустовалов П.П. и др., Колебания пространственного заряда в катодном слое несамостоятельного газового разряда // ДАН СССР- 1978, т. 241, № 5, с. 1050-1053.

146. Карнюшин В.Н., Малов А.Н., Солоухин Р.И. Влияние легкоионизуемых примесей в прикатодном слое на развитие разряда в газах. // Физика плазмы 1977, т. 3, в. 5, с. 1017-1021.

147. Голубев С.А., Ковалев А.С., Персианцев И.Г. и др. Катодное падение потенциала в стационарном несамостоятельном разряде, контролируемом электронным пучком // Физика плазмы -1977, т. 3, в. 5, с. 1383-1389.

148. Напартович А.П., Наумов В.Г., Шашков В.М. Поперечный комбинированный разряд с большим зазором // Письма в ЖТФ- 1977. т. 3, в. 8, с. 349-352.

149. Генералов Н.А., Зимаков В.П., Райзер Ю.П. и др. О предыонизации газа безэлектродными емкостными импульсами в лазерах, работающих в импульсно-периодическом режиме // Квантовая электроника. 1978, т. 5, №5, с. 1157-1159.

150. Напартович А.П., Наумов В.Г., Шашков В.М. Комбинированный разряд // Физика плазмы- 1975, 1, 5, с. 821-826.

151. Радциг А.А., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и молекулярной физике. Москва: Атомиздат, 1980-248 с.

152. Рахимов А.Т., Саенко В.Б. Некоторые особенности разработки и исследования импульсно-периодического ССЬ — лазера с несамостоятельным разрядом // Отчет о НИР, НИИЯФ МГУ, инв. № 10-81, 1981 -30 с.

153. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Москва: Наука, 1987 - 423 с.

154. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. Москва: Физматгиз, 1963 -272 с.

155. Вихрев В.В., Брагинский С.И.Динамика Z-пинча. В сб. Вопросы теории плазмы. Под ред. Леонтовича М.А.- Москва: Атомиздат, 1980 256 с.

156. Федотов И.П. Режимы переноса энергии в сильноточном импульсном разряде в плотном газе: Диссертация на соискание ученой степени к.ф.м.н. -Москва, 1989-312 с.

157. Gusinow М.А. Spectral efficiency of pulsed high current flash lamp // J. Appl. Phys. 1975, 46, № 11,4847-4851.

158. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров.- Москва: Физматгиз, 1963 342 с.

159. ХастедД. Физика атомных столкновений. М.: Мир, 1965-346 с.

160. Тихонов А.Н., Самарский А.А., Заклязминский JI.A. и др. Эффект Т-слоя в магнитной гидродинамике // ДАН СССР, 173, № 4, с. 898-907.

161. Самарский А.А., Попов Ю.П. Вычислительный эксперимент в физике. В кн.: Наука и человечество.- Москва: Знание, 1975 с. 281-291.

162. Рабек Я. Экспериментальные методы в фотохимии и фотофизике: В 2-х томах. Т. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 608 с.

163. Рабек Я. Экспериментальные методы в фотохимии и фотофизике: В 2-х томах. Т. 2. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 544 с.

164. Белинский В.А. и др. Ультрафиолетовая радиация солнца и неба. -Москва: МГУ, 1968 248 с.

165. Вашков В.И. Средства и методы стерилизации, применяемые в медицине. Москва: Медицина, 1973 — 346 с.

166. Бенсассон Р., Лэнд Э., Траскот Т. Флеш-фотолиз и импульсный радиолиз. Москва: Мир, 1987- 264 с.

167. Элиассон Б., Г. Эсром Г., У. Когельшатц У. Новые УФ-излучатели для промышленных применений // Обзор АББ 1991, № 3, с. 21-28.;

168. Kogelschatz U. et. al. Dielectric-Barrier Discharges. Principle and Applications. ICPIG XXITT. - July 17-22, 1997, Toulouse, France.

169. Vig J.R. and LeBus J.W. UV/Ozone Cleaning of Surfaces // IEEE Trans. Parts. Hybrids and Package.- 1976. Vol. PHP-12. - p. 365-370.

170. Лунин B.B., Лихтерова H.M., Саенко В.Б. и др. УФ фотолиз и термолиз озонированного мазута // Российская конференция «Актуальные проблемы нефтехимии», Москва, 17-20 апреля 2001г. Тезисы докладов, с. 76.

171. Велихов Е.П., Земцов Ю.К., Ковалев А.С., Персианцев И.Г., Письменный В.Д., Рахимов А.Т. Теоретический расчет энергии и К.П.Д. генерации С02- лазера, работающего в режиме квазистационарных импульсов // Отчет о НИР, НИИЯФ МГУ, инв. № 01-74, 1974- 22 с.

172. Месси Г. Отрицательные ионы. Москва: Мир, 1979.-472 с.

173. Аблеков В.К., Денисов Ю.Н., Любченко Ф.Н. Справочник по газодинамическим лазерам. Москва: Машиностроение, 1982. - 272 с.

174. Басов Н.Г., Данилычев В. А., Керимов О.М. и др. Инверсия населенностей в активной среде электроионизационного СО-лазера при давлении рабочей смеси до 20 атм // Письма в ЖЭТФ- 1973, т. 17, № 3, с. 47-49.

175. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Ионин А.А. и др. Особенности спектра излучения СО-лазера атмосферного давления // Квантовая электроника -1976, т.3,№.8, с. 1145-1147.

176. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Ионин А.А. и др. Генерация в охлаждаемом СО-лазере высокого давления // Письма в ЖТФ 1976, т. 3, с. 817-819.

177. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Ионин А.А. и др. Охлаждаемый электроионизационный СО-лазер с активным объемом 5 л// Письма в ЖТФ- 1977, т.З, с. 385-389.

178. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Ионин А.А. и др. Охлаждаемый электроионизационный СО-лазер на двухквантовых переходах молекулы СО//Квантовая электроника 1978, т.5, №.8, 1855-1857.

179. Муратов Е.А., Письменный В.Д., Рахимов А.Т. Периодический С02-лазер повышенного давления с несамостоятельным разрядом и УФ ионизацией // Квантовая электроника 1979, т.6, № 2, с. 157-159.

180. Самойлович В.Г., Гибалов В.И. Физическая химия барьерного разряда.- Москва: Наука, 1989.- 272 с.

181. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко Н.А. Высокочастотный емкостной разряд.- Москва: Наука, 1995.- 310 с.