Эффективные источники вынужденного и спонтанного излучения с накачкой от индуктивных и емкостных накопителей энергии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Панченко Алексей Николаевич

ЭФФЕКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВЫНУЖДЕННОГО И СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С НАКАЧКОЙ ОТ ИНДУКТИВНЫХ И ЕМКОСТНЫХ НАКОПИТЕЛЕН

ЭНЕРГИИ

01.04.21 - лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

^ '.ПО * ¡4 і I 1

Томск-2012

005020504

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН» и в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор Тарасенко Виктор Федотович Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Солдатов Анатолий Николаевич доктор физико-математических наук, профессор Ионин Андрей Алексеевич доктор физико-математических наук, профессор Синица Леонид Никифорович

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН» (г. Новосибирск).

Защита состоится « » 2012 г. в 14 час. 30 мин. на заседании

диссертационного совета Д 212.267.04 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, ауд. 119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета по адресу 634050, Томск, пр. Ленина, 34 а.

Автореферат разослан « гг » _марта_ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.267.04.

Б.Н. Пойзнер

Общая хараетеристика работы. Диссертационная работа посвящена исследованию физических процессов в рабочих средах источников спонтанного и вынужденного излучения (эксиламп и лазеров) на основе газовых смесей различного состава при накачке самостоятельными электрическими разрядами, формируемыми источниками импульсного и постоянного напряжения, а также определению энергетических, спектральных и временных характеристик излучения данных источников. Основное внимание в работе уделено исследованию параметров спонтанного излучения молекул галогенидов благородных газов в тлеющем и барьерном разрядах, а также характеристик лазерного излучения, генерируемого в плазме поперечных объемных самостоятельных разрядов, формируемых импульсными генераторами на основе емкостных LC - генераторов и генераторов с индуктивными накопителями энергии и прерывателями тока (ГПТ) различных типов.

Актуальность работы. В настоящее время источники спонтанного (эксилампы) и вынужденного (лазеры) излучения находят широкое применение при проведении исследований взаимодействия излучения с веществом, многочисленных технологических приложениях, медицине, биологии, при синтезе новых материалов и модификации их свойств, фотостимулирования различных химических процессов, в фотобиологии, фотомедицине, т.д.1'2. Поэтому создание источников излучения, улучшение их рабочих параметров, поиск новых эффективных режимов работы данных источников является актуальной задачей, имеющей большое научное и практическое значение.

К началу настоящей работы было обнаружено излучение гетероядерных возбужденных молекул, состоящих из атома инертного газа и галогена или кислорода, которые были названы эксиплексами и положили начало развитию эксиплексных лазеров и эксиламп на молекулах галогенидов благородных газов (ГБГ)3. Интенсивная флуоресценция молекул RX* (R-атом инертного газа, Х-атом галогена) впервые обнаружена при взаимодействии атома инертного газа в метастабильном состоянии 3Р2 с га-логеносодержащими молекулами4,5 Первый экиплексный лазер был запущен на молекуле ХеВг* в 1975 г6. Несколько позже была получена генерация и на молекулах XeF*, XeCl* и KrF*7,8.

1. Oppenländer Т. Photochemical Purification of Water and Air. Weincheim: WILEY-VCH Verlag, 2003. 368 p.

2. Laser Ablation and its Applications / Ed. by C. Phipps. New-York: Springer Science+Business Media LLC, 2007. 588 p.

3. Birks J.B. The exciplex. N. Y.-San-Francisco-L.: Acad. Press, 1975. P.39-74.

4. Velazco, J.E., and Setser D.W. Bound - free emission spectra of diatomic xenon halides // J. Chem. Phys. - 1975. - Vol.62.-No.5. - P.1990-1991.

5. Velazco J.E., and Setser D. W. Quenching studies of Xe 3P2 metastable atoms // IEEE J. Quant. Electron. - 1975. -Vol.11. -No'.8.-P.708-709.

6. Searles S.K., and Hart G.A. Stimulated emission at 281,8 nm from XeBr // Appl. Phys. Lett. - 1975. - Vol.27. -No.4.-P.243-245.

7. EwingJ.J., and Brau C.A. Laser action on the 2Х+ш - 2XV bands of KrF and XeCl // Appl. Phys. Lett. - 1975. -Vol.27. -No. 6. -P.350-352.

8. Brau СЛ., and EwingJJ. 354 nm laser on XeF // Appl. Phys. Lett. - 1975. - Vol.27. - No.8. - P.435-^37.

С этого времени также начались исследования, направленные на получение спонтанного ультрафиолетового или вакуумного ультрафиолетового излучения эксип-лексных молекул. Было показано, что ряд эксимерных и эксиплексных сред, на которых не достигается порог лазерной генерации, пригодны для получения спонтанного излучения при различных условиях возбуждения. В ряде работ изучались излуча-тельные характеристики импульсного тлеющего и поперечного объемного разрядов в смесях инертных газов и галогенов высокого давления. Получена люминесценция молекул ArO*, ArCl*, XeCl*, XeBr*, XeF* и XeI*9'12' Эффективность излучения в импульсных разрядах не превышала 1% из-за развития контракции объемного разряда. Существенное повышение излучательных характеристик эксиламп на молекулах ГБГ было достигнуто при накачке тлеющим разрядом постоянного тока13. Максимальная эффективность свечения молекул XeCl* и KrCl* достигала 10% при мощности излучения около 10 Вт, однако исследования, направленные на дальнейшее увеличения кпд и мощности излучения эксиламп данного типа, не проводились. Сравнимые значения мощности и эффективности излучения имеют эксилампы барьерного разряда ' 15. Для возбуждения эксиламп данного типа используются относительно короткие импульсы, следующие с большой частотой. При этом возможность повышения пиковой мощности эксиламп барьерного разряда практически на исследовалась. Объемный поперечный разряда также используется для получения мощного спонтанного УФ- и ВУФ- излучения 12,1б. Однако приведенные в литературе параметры таких источников спонтанного излучения крайне низки. Тем не менее, повышение характеристик эксиламп, в которых активная излучающая среда формируется самостоятельными разрядами различных типов актуально в силу растущих потребностей в мощных и недорогих источниках УФ- и ВУФ- излучения в различных областях науки и техники, а улучшение параметров эксиламп требует дополнительных исследований.

Формирование и поддержание объемного поперечного самостоятельного разря-

9. Golde M. F., Thrush В. A. Vacuum UV emission from reactions of metastable inert gas atoms: Chemilumines-cence of ArO and ArCl // Chem. Phys. Lett. - 1974. - Vol.29. - No.4. - P.486-489.

10. Brau С.Л., Ewing J.J. Emission spectra of XeBr, XeCl, XeF and KrF // J. Chem. Phys. - 1975 - Vol.63. -No. 11.- P.4640-4647.

11. Taylor RS., Leopold K.E., Tan K.O. Continuous B-X Excimer fluorescence using direct current discharge excitation // Appl. Phys. Lett. - 1991. - Vol.59. - No.5. - P.525-527.

12. Шуаибов A.K, Шимон JI.Jl., Дагценко AM, Шевера И.В. Многоволновой электроразрядный излучатель на системе полос X = 308nm XeCl(B-X), 258nm CI2(D'-A')/236nm XeCI(D-X)/222nm KrCl(B-X)/175nm ArCl(B-X)A60nm H2(B-X) // ЖТФ. - 2001. - T.71. - Вып.2. - C.77-81.

13. Головицкш А.П. Возможности создания эффективных ультрафиолетовых излучателей на основе непрерывного тлеющего разряда в смесях инертных газов и галогенов // Письма в ЖТФ. - 1992. - Т. 18. - Вып.8. - С.73-76.

14. Zhang J.Y., Boyd I.W. Efficient excimer ultraviolet sources from a dielectric barrier discharge in rare-gas/halogen mixtures // J. Appl. Phys. - 1996. - Vol.80. - No.2. - P.633-638.

15. Geliert В., and Kogelschatz U. Generation of excimer emission in dielectric barrier discharges // Appl. Phys. B. -1991-Vol.52.-No. 1.-. 14-21.

16. Шуаибов A.K., Mum A.M., Шимон JI.JI. Излучение плазмы поперечного разряда на смеси гелий-криптон-элегаз // ЖПС - 2002. - Т.69. - №6. - С.792-795.

да также весьма важно при создании эффективных импульсных газовых лазеров. В настоящее время для формирования самостоятельных разрядов и накачки импульсных элекгроразрядных лазеров широко используются генераторы, основанные на емкостных накопителях энергии (ЕНЭ) различных конструкций. Применение генераторов накачки с ЕНЭ на основе LC- контуров позволило создавать лазеры с высокой импульсной и средней мощностью излучения на переходах различных атомов и молекул17""25. Однако, при использовании LC- генераторов для создании мощных эффективных лазеров приходится решать ряд сложных проблем, связанных с повышением мощности накачки, формированием однородного объемного разряда и эффективной передачей в создаваемую активную среду энергии, запасенной в генераторе накачки. При этом к электрической цепи генератора предъявляются жесткие и зачастую противоречивые требования: минимальная индуктивность разрядного контура; высокое напряжение на разрядном промежутке на стадии формирования разряда и значительно более низкое напряжение на стадии ввода основной энергии в разряд и т.п. Удовлетворение вышеприведенных требований, как правило, сопряжено с серьезными трудностями, которые приводят к заметному усложнению конструкции генератора с ЕНЭ. При этом накачка от генераторов с ЕНЭ не всегда позволяет реализовать эффективные режимы работы источников спонтанного и вынужденного излучения. Также для ряда активных сред не определены условия возбуждения генераторами с ЕНЭ и составы газовых смесей, позволяющие достичь предельных эффективностей работы источников вынужденного излучения.

Вместе с тем уже достаточно давно известны методы генерации импульсов высокого напряжения с помощью генераторов с прерывателями тока (ГПТ) различных типов и индуктивных накопителей энергии (ИНЭ)26. В этом случае определенная часть энергии из накопительной емкости передается в индуктивность цепи генератора, а затем при срабатывании прерывателя тока может быть использована для создания активной лазерной среды на основе объемного самостоятельного разряда. В генераторе накачки прерыватель выполняет (совместно с ИНЭ) функции усилителя мощности, умножителя напряжения, а также обострителя фронта импульсов тока и мощности

17. Химические лазеры / Под ред. Н.Г. Басова. М.: Наука, 1982. 400 с.

18. Эксимерные лазеры / Под ред. Ч.Роудза. М.: Мир, 1981. 245 с.

19. Little С.Е. Metal Vapour Lasers: Physics, Engineering & Applications. Chichester, UK, John Wiley & bons Ltd., 1998. 620 p.

20. Газовые лазеры / Под ред. И. Мак-Даниеля и У.Нигена. М.: Мир, 1986. 548 с.

21 Веденов А.А. Физика электроразрядных С02-лазеров. М.: Энергоатомиздат. 1982. 111 с.

22. Солдатов А.Н., Соломонов В.И. Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах в парах металлов. Новосибирск: Наука, 1985. 548 с.

23 Гудзенко Л.И., Яковленко С.И. Плазменные лазеры. М.: Атомиздат, 1978. 256 с.

24. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Степанов Ю.Ю. Электроразрядные эксимерные лазеры на галогенидах инертных газов. М.: Энергоатомиздат, 1988. 216 с.

25. Месяц Г.А., Осипов В.В., Тарасенко В.Ф. Импульсные газовые лазеры. М.: Наука, 1991. 272 с.

26. Месяц Г. А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Сов. Радио, 1974. 256 с.

накачки. Таким образом, применение прерывателя тока позволяет использовать все потенциальные возможности LC- генератора накачки, а перечисленные свойства делают ГПТ важным инструментом при решении проблем, связанных с формированием объемного разряда и эффективной передачей энергии в активную среду, что в свою очередь может обеспечить эффективную лазерную генерацию в различных рабочих газовых смесях. Несмотря на перечисленные достоинства ИНЭ, к началу выполнения настоящей работы подробные исследование характеристик объемного разряда и лазерных параметров в рабочих газовых смесях высокого давления при накачке от ГПТ практически не проводились. Основной причиной этого являлось отсутствие простых и надежных прерывателей тока, способных работать в импульс-но-периодическом режиме. Ситуация изменилась после открытия эффекта не обрыва тока в промышленных силовых диодах типа СДЛ и КЦ и создания на основе этого эффекта специального прерывателя тока - SOS-диода (от англ. Semiconductor Opening Switch). SOS- диоды компактны, способны выдерживать многократные перегрузки по току и напряжению, имеют большой срок службы. Поэтому возможности, которые открывает применение SOS-диодов, делают ГПТ весьма привлекательными для возбуждении импульсных газовых лазеров.

Таким образом, к началу выполнения настоящей работы актуальными оставались следующие направления исследований и создания газоразрядных источников спонтанного и вынужденного излучения. Во-первых, исследование физических процессов в плазме самостоятельных разрядов с целью получения максимальных эф-фективностей газоразрядных источников спонтанного излучения с рабочими средами на основе смесей инертных газов с галогенами при использовании различных режимов возбуждения. Во-вторых, исследование параметров объемного самостоятельного разряда и вынужденного излучения в различных рабочих газовых смесях при накачке от LC- генераторов и поиск режимов возбуждения, в которых реализуются максимальные эффективности работы электроразрядных лазеров. В-третьих, широкие исследования режимов работы электроразрядных газовых лазеров с накачкой ГПТ с прерывателями тока различных типов, включая ранее не использовавшиеся для этой цели. В связи с этим тематика настоящей диссертационной работы, связанная с исследованием протекающих в различных газовых рабочих средах физических процессов, обеспечивающих достижение максимальных выходных параметров источников спонтанного и вынужденного излучения, является актуальной.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы было изучение физических процессов, протекающих в рабочих средах газоразрядных источников вынужденного и спонтанного излучения при их возбуждении самостоятельными разрядами различных типов для достижения максимальных эффективности, энергии, мощности и длительности импульсов генерируемого излучения. При этом основное

внимание было уделено рабочим средам источников вынужденного излучения при формировании объемного самостоятельного разряда ГПТ и источников спонтанного на основе барьерного и тлеющих разрядов различных типов.

Достижение цели работы предполагало решение следующих задач:

1. Исследование эксиламп на молекулах XeF*, XeCl* и KrCl*, возбуждаемыми нормальным и поднормальным тлеющими разрядами, а также барьерным и поперечным разрядами, определение влияния частоты следования, формы и мощности импульсов возбуждения, а также состава рабочих газовых смесей на эффективность работы различных эксиламп.

2. Определение оптимальных условий возбуждения поперечным объемным разрядом с УФ- предыонизацией электроразрядных лазеров на молекулах KrCl* и HF (DF), при которых достигаются максимальные эффективности генерации лазерного излучения.

3. Проведение исследований работы плазменного прерывателя тока и генератора с ИНЭ и плазменным прерывателем, исследование накачки XeCl*, азотного лазеров и лазера на смеси, Ne-H2 данным ГПТ для определения возможности использования генераторов с ИНЭ для накачки импульсных газовых лазеров.

4. Определение параметров импульсов возбуждения, формируемых ГПТ с SOS-диодами, при которых достигается максимальная длительность существования объемной стадии разряда в рабочих газовых смесях эксиплексных XeF*, KrF* ХеС1*-лазеров и в смесях гелия с фтором и трифторидом азота.

5. Экспериментальное и теоретическое исследование характеристик объемного разряда и параметров вынужденного излучения на молекулах ГБГ и N2 при различных режимах накачки рабочих газовых смесей ГПТ с SOS-диодами.

6. Исследование возможности получения новых эффективных режимов работы лазеров на молекулах азота, С02, HF (DF) при формировании объемного самостоятельного разряда ГПТ на основе SOS-диодов.

Методы исследований. Основным методом исследований является физический эксперимент. Для определения характеристик разряда использовались стандартные методики измерения и регистрации осциллограмм импульсов тока разряда, напряжения на плазме объемного самостоятельного разряда, свечения разряда и стандартные методики оценки ошибок эксперимента. Для интерпретации полученных экспериментальных данных использовалось математическое моделирование работы ряда источников излучения на основе кинетических моделей, разработанных в лаборатории газовых лазеров и лаборатории теоретической- физики Института сильноточной электроники СО РАН и оценочные расчеты.

На защиту выносятся следующие научные положения: 1. В положительном столбе нормального и поднормального тлеющего разряда в

смесях Хе(Кг):С12=(6-3):1 при давлении до р~10 мм рт.ст. при добавках легких инертных газов (гелия и (или) неона) при содержании рНе добавки Ра^ч^Ра, где рс-парциальное давление хлора и возбуждении импульсами длительностью 10"5 c<i<10"2 с достигается кпд излучения эксиплексных молекул KrCl* и ХеС1* до 20% за счет высокой (до ~1018 см~3-сч) скорости их образования в гарпунных реакциях и низкой (~1017 см~3-с~') скорости их безызлучательной релаксации в активном объеме эксилампы.

2. При накачке смесей Хе(Кг):С12=( 150-100): 1 при давлении 100-200 мм рт.ст. объемным барьерным разрядом максимальная эффективность 8-10% свечения молекул ХеС1* и KrCl* достигается при удельной энергии накачки 0,1-0,2 мДж/см в течение импульса возбуждения длительностью не более 500 не. Увеличение энергии накачки с 0,2 мДж/см3 до 1 мДж/см3 приводит к уменьшению кпд экси-ламп барьерного разряда с 8-10% до 3%, связанному с падением скорости образования эксиплексных молекул в гарпунной реакции из-за роста потерь возбужденных атомов инертного газа в процессе ступенчатой ионизации и ростом скорости тушения эксиплексных молекул в столкновениях с электронами.

3. При накачке активной среды, состоящей из Ne, Кг и HCl с соотношением компонентов Кг.НС1=(200-100):3 мм рт.ст. при давлении Ne 3-5 атм., объемным самостоятельным разрядом длительностью 40-120 не в квазистационарной стадии разряда реализуется генерация на молекулах KrCl* с эффективностью 2-2,5% при удельных мощностях накачки Руд=2-7 МВт/см3.

4. В смесях SF6 с водородом и дейтерием в соотношении SF6:H2(D2)=8:1 при давлениях смеси 20-50 мм рт.ст. достигаются предельные кпд генерации нецепных электроразрядных HF- и DF-лазеров до 7-10% при длительности импульса тока объемного самостоятельного разряда не более 100-150 не и удельной энергии накачки 30-70 Дж/л, что связано с появлением каскадных переходов, увеличивающих количество лазерных линий в спектре выходного излучения лазера.

5. Использование йысоковольтного предымпульса с временем нарастания тф= 10-20 не, обеспечивающего приведенную напряженность поля на лазерном промежутке не менее Е/р=5 кВ/(см-атм.), скорость нарастания тока разряда dl/dt=2-3 кА/нс и удельную мощность накачки не менее 1 МВт/см3, является условием формирования устойчивого объемного разряда в смесях Ne-Kr-F2, Ne-Xe-NF3 при соотношении компонент смеси Kr:F2=60:l,5 мм рт.ст, Xe:NF3=(6-3):l,5(0,5) мм рт.ст. И в смесях He-F2(NF3) при содержании F2(NF3) 1,5-3 мм рт.ст. и давлении буферного газа неона или гелия до 3 атм. с длительностью до 150 не. В этих условиях достигается лазерная генерация на В-Х переходах молекул KrF*, XeF* с эффективностью до 3% и реализуются максимальные мощность (до 400 кВт) и

энергия (до 8 мДж) излучения на атомарных переходах фтора с длительностью импульса излучения до 150-200 не.

6. В газовых смесях КГе-Хе-НСІ при соотношении компонентов смеси Хе:НС 1=(12—10):(1,2— 1,0) мм рт.ст. и давлении буферного газа до 3 атм. формируется устойчивый объемный разряд с полной длительностью до /=550 не и реализуется эффективная генерация на молекулах ХеСІ* с энергией до 0=1,5 Дж, кпд щ=\,А% и длительностью лазерного импульса на полувысоте до Г|Д=300 не при использовании предымпульса, обеспечивающего на лазерном промежутке максимальное значение параметра не менее Е/р~5 кВ/(см-атм.), скорость нарастания тока разряда не менее 4 кА/нс и мощность накачки не менее 2 МВт/см3.

7. При возбуждении объемным поперечным разрядом смесей азота с добавками №3 и ББб при давлении азотар(Ы2)=30-60 мм рт.ст. и содержании добавки (0,1-0,25)р(Ы2), максимальном значении параметра Е/р на лазерном промежутке не менее 200 В/(см-мм рт.ст.) и активной длине лазера / не менее 70 см реализуется режим работы азотного лазера на /1=337,1 нм с двумя пиками излучения в течение одного импульса накачки из-за увеличения напряжения горения объемного разряда за счет прилипания к электроотрицательным молекулам. При увеличении I до 90 см и Е/р до 300 В/см-мм рт.ст. достигается режим генерации прямоугольных импульсов на /1=337,1 нм с длительностью >50 не при максимальной энергии-и эффективности генерации азотного лазера, а дополнительная разгрузка уровня В3П8 вынужденными переходами на полосе В3П8-А3Еи+ азота увеличивает длительность импульсов генерации на Д=337,1 нм до 100 не.

8. При формировании объемного разряда в смесях Не:С02:К2=3:1:1 атмосферного давления предымпульсами, обеспечивающими максимальное значение параметра Е/р на лазерном промежутке не менее 35 кВ/(см-атм) и скорость нарастания тока разряда не менее 2 кА/нс, реализуется режим накачки при оптимальном для заселения верхнего лазерного уровня С02-лазера значении параметра Е/р< 15 В/(смхмм рт.ст.) и достигается мощная (до 0=6,2 Дж и Лш=45 МВт) эффективная (до ?7,п1=20%) генерация на Д=10,6 мкм.

Достоверность результатов исследований обусловлена применением общепринятых методик измерения параметров электрических импульсов и характеристик лазерного и спонтанного излучения, использованием современной регистрационной аппаратуры и современных методик эксперимента, современных аналитических и численных методов; количественным совпадением экспериментальных данных с результатами модельных расчетов, согласованием полученных результатов с данными, полученными другими авторами в подобных условиях эксперимента1 " . Использованная в экспериментах аппаратура позволяла проводить измерения импульсов с временным разрешением не хуже 10 не, максимальная относительная ошибка изме-

рений энергии (мощности) излучения и кпд лазеров не превышала ±10% и ±15%, соответственно, относительная ошибка измерения мощности и кпд эксиламп составляла ±25%, спектральная полуширина аппаратной функции спектральных приборов не превышала 2,5 нм.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Предложены рабочие среды газоразрядных источников спонтанного излучения с накачкой тлеющим разрядам, состоящие из смесей Хе-С12 и Кг-С12 с добавками Не и (или) Ne, в которых достигается увеличение эффективности спонтанного излучения молекул ХеС1* и KrCl* по сравнению с ранее использовавшимися смесями. (Патент РФ №2089962. Опубл. 09.10.1997 г.);

2. Определены оптимальные для достижения максимальной эффективности работы KrCl*- и ХеС1*- эксиламп тлеющего разряда формы импульса возбуждения, частота их следования и плотность тока разряда. Измерена эффективность свечения молекул ХеС1* и KrCl* в положительном столбе тлеющего разряда. (Патент РФ №2089971. Опубл. 9.10.1997 г., Патент РФ №2096863. Опубл. 20.11.1997 г., United States Patent 6376972. Publ. 23.04.2002.);

3. Измерена эффективность свечения эксиплексных молекул в поднормальном тлеющем разряде в смесях инертных газов с хлором. Сделаны предположения о причинах высокого кпд свечения эксиплексных молекул в разряде данного типа. Предложено использовать поднормальный тлеющий разряд для создания эффективных источников УФ-излучения.

4. Предложен механизм ограничения эффективности свечения молекул KrCl*, XeCl* в объемном барьерном разряде в смесях ксенона или криптона с хлором при повышении мощности возбуждения.

5. Определены условия возбуждения поперечным объемным разрядом смесей SF6 с водородосодержащими молекулами и дейтерием, обеспечивающие максимальные кпд работы нецепных HF- и DF- лазеров.

6. Определены условия, при которых достигаются максимальные скорости обрыва тока в эрозионной лазерной плазме, создаваемой импульсами ХеС1*-лазера. Предложено использовать плазменно-эрозионный прерыватель тока с лазерной плазмой в генераторе с индуктивным накопителем для накачки газовых лазеров.

7. Предложено использовать генераторы с прерывателями тока на основе полупроводниковых SOS- диодов для возбуждения двойным разрядом различных рабочих газовых смесей. Показано, что ГПТ повышает стабильность и длительность горения объемной стадии самостоятельного разряда в смесях инертных газов с НС1, NF3 и F2, в смесях N2-SF6 (NF3) и He-C02-N2 и увеличивает энергию излучения и длительность импульса генерации на В-Х переходах молекул XeF*,

КгБ*, ХеС1*, на переходах первой и второй положительных системах молекулы азота и атомарных переходах фтора.

8. Показано, что при накачке в смесей (№3) объемным самостоятельным разрядом значение параметра Е/р на лазерном промежутке в квазистационарной стадии за счет прилипания электронов к электроотрицательным молекулам достигает значений, достаточных для увеличения времени существования инверсии на переходе С3Пи-В3ПЕ молекулы азота.

9. Реализованы новые режимы генерации азотного лазера в смесях азота с 8Р6(№3): -с двумя пиками излучения в течение одного импульса накачки;

-режим генерации прямоугольных импульсов с большой длительностью; -режим каскадной генерации, позволяющий увеличивать длительность лазерных импульсов на полосе С3ПЦ-В3ПЁ за счет разгрузки уровня В3Пе вынужденными переходами на полосе В3П8-А3£и+.

10. Найдены условия, при которых использование ГПТ расширяет диапазон длительностей импульса и удельной энергии накачки нецепных химических НР (БР)-лазеров, в котором реализуется эффективная генерация.

Научная ценность полученных в работе результатов состоит в том, что:

1. Сделано предположение о причине повышения кпд эксиламп тлеющего разряда в тройных смесях Не(Ые)-Хе(Кг)-НС1, связанное с увеличением коэффициента вторичной эмиссии для ионов Не+ и Ые+ по сравнению с ионами Хе+ и Кг+, что снижает катодное падение и увеличивает энерговклад в положительный столб тлеющего разряда.

2. Показано, что высокая скорость образованием эксиплексных молекул в гарпунных реакциях и низкая скорость их безызлучательной релаксации в плазме разряда является физической причиной высокой (до 15%) эффективности свечения эксиплексных молекул в положительном столбе нормального тлеющего разряда.

3. Определена оптимальная удельная энергия возбуждения барьерных эксиламп. Показано, что причиной падения эффективности эксиламп барьерного разряда при увеличении удельной энергии накачки является падение скорости образования эксиплексных молекул и рост скорости их в столкновительного тушения.

4. Измерены энергетические параметры излучения молекул АгС1*, КгС1*, ХеС1* в поперечном объемном самостоятельном разряде. На основе проведенных исследований и результатов других работ сделан вывод, что причиной низкой эффективности свечения молекул АгС1* может служить их предиссоциация.

5. Установлены оптимальные условия накачки КгС1*- лазера поперечным объемным разрядом и определен максимальный кпд генерации на молекулах КгС1*.

6. Показана возможность разгрузки нижнего уровня перехода С3Пи-В3П6 вынужденными переходами первой положительной системы азота В3Пг-А £и+, позволя-

ющая увеличить длительность излучения на Л=337,1 нм до 100 не при накачке смесей N2-SF6 объемным самостоятельным разрядом, формируемым ГПТ. 7. Определены условия и предложен механизм повышения устойчивости объемного разряда, формируемого ГПТ, в активных газовых смесях лазеров на эксип-лексных молекулах.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

1. Созданы KrCl*- и ХеС1*-эксилампы с мощностью излучения до 500 Вт и кпд до 15%.

2. Созданы импульсные источники ВУФ- и УФ- спонтанного излучения с повышенной плотностью мощности излучения:

а) импульсные барьерные ХеС1*- и KrCl*- эксилампы с энергией излучения до 25 мДж, пиковой мощностью излучения до 150 кВт при удельной мощности УФ- излучения на поверхности эксилампы до »100 Вт/см2 и кпд «10%.

б) эксилампы на молекулах XeCl*, KrCl*, ArCl* с накачкой поперечным объемным разрядом с плотностью мощности излучения до »2 кВт/см при энергии в импульсе до Q~3 мДж. Данные источники излучения были использованы в компании INVАР (Аргентина).

3. Разработаны образцы электроразрядных эксиплексных и азотных лазеров, «ЛИ-ДА-КТ», «ЛИДА-101», «ЛИДА-Т», «ФОТОН», «ДИЛАН» которые использовались для проведения исследований в различных научных учреждениях.

4. Созданы электроразрядные эксиплексные КгС1*-лазеры (Я=222 нм) с энергией излучения до Q=0,6 Дж и электрическим кпд до ?7о=0,8%.

5. Созданы электроразрядные азотные лазеры на смесях N2-SF6(NF3) с максимальными пиковой мощностью и энергией излучения на первой положительной системе азота (Л=869—1048 нм) и с максимальной длительностью импульса на Д=337,1 нм.

6. Созданы нецепные электроразрядные HF(DF)-na3epbi с предельной эффективностью и энергией излучения до Q=4 Дж.

7. Создан электроразрядный ХеС1*-лазер с длительностью импульса излучения на полувысоте до 300 не при полной длительности импульса излучения 500 не и плотности энергии излучения >150 мДж/см2 для использования в качестве задающего генератора в мощной лазерной системе, поставленной в Северно-западный институт ядерных технологий (СИЯТ, г. Сиань, КНР).

Сведения о внедрении результатов и предложения по их использованию. При участии автора созданы и внедрены лазеры «ЛИДА-КТ», «ЛИДА-101», «ЛИДА-Т», «ФОТОН», «ДИЛАН», мощные импульсные эксилампы с возбуждением барьерным и поперечным разрядами, которые были переданы в научные и коммерческие организации, как в России, так и за рубежом. Лазеры серии «ЛИДА» были внедрены в Институте физики АН УССР, г. Киев (1986 г.), Институте физика АН

БССР, г. Минск (1986 г.), Институте общей физики АН СССР, г. Москва (1990 г.), Сибирском физико-техническом институте (СФТИ), г. Томск (1989 г.). Лазеры «ФОТОН» внедрены в Физико-энергетическом институте, г. Обнинск (1991 г.), Институте сильноточной электроники СО АН (1990 г.), НИИ полупроводниковых приборов (НИИ ПП), г. Томск (1990 г.), Научно-исследовательском кабельном институте (НИКИ), г. Томск (1990 г.). Мощные импульсные ХеС1*- и КгС1*-эксилампы были поставлены в компанию INVAP (Аргентина). Длинноимпульсный ХеС1*-лазер был поставлен в Китай как задающий генератор в мощной лазерной системе. Акты внедрения и копии контрактов включены в Приложение к диссертации.

Полученные результаты могут быть использованы при создании электроразрядных лазеров на различных переходах атомов и молекул, мощных эффективных эк-силамп непрерывного и импульсного действия, а также газоразрядных источников спонтанного излучения повышенной импульсной мощности, например, в СФТИ, Институте общей физики РАН, Томском государственном университете.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетных НИР, проводившихся в Лаборатории оптических излучений (ЛОИ) ИСЭ СО РАН в период 1985-2011 гг., а также в ходе проведения ряда работ в области фундаментальных и прикладных исследований, поддержанных:

1. Проектами РФФИ: «Эффективное излучение эксиплексных молекул в электроразрядной плазме низкого давления», №96-02-16668-а (1996-1998 гг.); «Исследование и создание эффективных газоразрядных источников спонтанного излучения в ВУФ области спектра», №05-08-33621-а (2005-2007 гг.), №06-08-01196—а «Комплексное исследование лазерной абляции твердых материалов при воздействии импульсами ИК и УФ излучения различной длительности: механизмы и пути управления» (2006-2008 гг.), №09-08-00880-а «Физико-химические механизмы формирования плазмы при импульсном лазерном пиролизе органических полимеров» (2008-2010 гг.), №104)8-00916-а «Поиск путей управления параметрами лазерного абляционного факела на жидкометалличе-ской мишени» (2010-2012 гг.), №11-08-00427-а «Формирование микроструктур на поверхности жидких металлов при лазерной абляции» (2011-2012 гг.).

2. Проектами МНТЦ (ISTC): № 1270 (2001-2003 гг.), № 2706 (2004-2006 гг.), №3583р (2007-2010 гг.).

3. Средствами по контрактам с зарубежными компаниями: INVAP, Аргентина (два контракта, 2004 г.); Всекитайская компания «Синь Ши Дай», Северо-западный институт ядерных технологий, КНР (два контракта, 1999-2001 гг.); компания Beams Inc., Япония (один контракт, 2003 г.).

Личный вклад автора. В исследованиях, представленных в настоящей диссертационной работе, автору принадлежит выбор направлений исследований в рамках

общего направления и постановка задач, анализ и интерпретация полученных результатов. Результаты исследований получены автором лично или при его определяющем участии. На различных этапах в работе принимали участие сотрудники ЛОИ ИСЭ СО РАН: М.И. Ломаев, Э.А. Соснин - при исследовании эксиламп тлеющего разрядов; А.Е .Тельминов, Е.Х. Бакшт - при проведении исследований электо-разрядных лазеров с ГПТ. Моделирование эксиламп тлеющего разряда было выполнено А.М. Бойченко, С.И. Яковленко, А.Н. Ткачевым (Институт общей физики РАН, г.Москва). Разработка численных моделей экиплексных ХеС1*- и KrF*- лазеров с накачкой от ГПТ и моделирование работы лазеров проведены А.Г. Ястремским, Ю.И. Бычковым и С.А. Ямпольской (лаборатория газовых лазеров ИСЭ СО РАН). Моделирование работы азотного лазера на смесях с электроотрицательными газами проведено А.И. Сусловым (лаборатория теоретической физики ИСЭ СО РАН). Часть экспериментов проводилось с использованием широкоапертурного лазера, разработанного И.Н. Коноваловым (лаборатория газовых лазеров ИСЭ СО РАН). Решающее влияние на выбор общего направления исследований и возможность проведения большинства исследований, представленных в настоящей диссертационной работе, было оказано Заведующим лабораторией оптических излучений ИСЭ СО РАН В.Ф. Тарасенко.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 100 работ, включая 55 публикаций в рецензируемых научных журналах из списка ВАК и 14 патентов, из них один международный.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях* совещаниях и симпозиумах: Всесоюзном совещании «Инверсная населенность и генерация на переходах в атомах и молекулах» (г. Томск, Россия, 1986 г.); Nonlinear Optical Processes in Solids: Icono'91 (Санкт-Петербург, Россия, 1991), Gas and Chemical Lasers (San Jose, California, USA, 1996 г.), LASERS"97 (New Orleans, Louisiana, 1997), LASERS'98 (Tucson, Arizona, USA, 1998 г.); LASERS'99; LASERS'2000 (Albuquerque, New Mexico, USA, 1999, 2000 гг.), Excimer Lasers, Optics, and Applications (San Jose, California, USA, 1997 г.), Gas and Chemical Lasers and Intense Beam Applications (San Jose, California, USA, 1998 г.), Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing III-V (San Jose, California, USA, 1998, 1999, 2000 гг.), High-Power Laser Ablation II-VII (Santa Fe, New Mexico, USA, 1998, 2000 гг., Taos, New Mexico, USA, 2002, 2004, 2006, 2008 гг.), Laser Beam Control and Applications (San Jose, California, USA, 2006 г.), 13th Inter. Symp. on Gas Flow and Chemical Lasers and High Power Laser Conf. (Florence, Italy, 2000 г.), Conf. on Lasers, Applications, and Technologies (LAT), (Minsk, Belarus, 2007 г., Kazan, Russia, 2010 г.), XIV, XV, XVIII Inter. Symp. on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers (Wroclaw, Poland, 2002 г., Prague, Czech Republic, 2004

г., Sofia, Bulgaria, 2010 г.), 1-Х Международных конференциях «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (г.Томск, Россия, 1992, 1995, 1998, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009, 2011 гг.); the 5Ш (2000 г.) and 7- (2004 г.) Russian-Chinese Symp. on Laser Physics and Laser Technologies (Tomsk, Russia); 13й-16ш Inter. Symp. on High Current Electronics (Tomsk, Russia, 2004, 2006, 2008, 2010 гг.); 13ш Inter. Conf. on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materials (Tomsk, Russia, 2006 г.); 24th Summer School and Inter. Symp. on the Physics of Ionized Gases (Novi Sad, Serbia, 2008 г.), VI Inter. Symp. Laser Technologies and Lasers (Smolyan, Bulgaria, 2009 г.), lOth Inter. Conf. on Laser Ablation (COLA-2009) (r. Singapore, Singapore, 2009 г.), на IX и X Харитоновских чтениях - международной конференция «Мощные лазеры и исследования физики высоких плотностей энергии», РФЯЦ-ВНИИЭФ (г. Саров, Россия, 2006, 2008 г.); XIII-XV Международных конференциях по методам аэрофизических исследований (г. Новосибирск, Россия, 2007, 2009, 2011 гг.), Int. Symp. on Laser Interaction with Matter (LIMIS) (Changchun, China, 2010 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, 6 глав, заключение, Приложение, список литературы из 396 наименований, из них 74 - работы автора. Объем диссертации составляет 353 страницы, включая 164 рисунка и 12 таблиц.

Краткое содержание работы

Во Введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи работы, научная новизна, научная значимость и практическая значимость работы, приведены структура диссертации и защищаемые положения. Приводятся сведения об апробации, внедрении и практической реализации работы, демонстрируется место и значимость работы в решении крупной научно-технической задачи - исследовании и создании газоразрядных источников спонтанного и вынужденного излучения с рабочими средами на основе газовых смесей различных газов с галогенами.

Первая глава диссертации носит обзорный характер. В этой главе описаны условия формирования объемных разрядов, систематизируются результаты использования различных импульсных генераторов для накачки электроразрядных газовых лазеров и возбуждения эксиламп, рассматриваются основные принципы работы ГПТ. Рассмотрены особенности накачки различных лазеров при использовании ГПТ и показаны преимущества данных генераторов при создании эффективных источников излучения.

Во второй главе описаны конструкции разработанных и использовавшихся при проведении экспериментов источников лазерного и спонтанного излучения с накачкой от генераторов с емкостными накопителями энергии и ГПТ, приведены методики измерения различных характеристик самостоятельных разрядов, спектральных, энергетических и амплитудно-временных параметров лазерного и спонтанного излучения, анализируются источники ошибок и оцениваются погрешности измерений различных величин.

В третьей главе изложены результаты исследований характеристик эксиламп

тлеющего разряда, мощных импульсных эксиламп с возбуждением барьерным и поперечным объемным разрядом [1, 2, 6,25-31].

Исследования излучения тлеющего разряда в смесях инертных газов и галогенов низкого давления были начаты в 1994 г. в связи с перспективностью его использования в качестве эффективного источника спонтанного излучения в УФ-области. Изучались характеристики излучения в трубках цилиндрической и коаксиальной геометрии в широком диапазоне условий эксперимента. Типичные значения падения напряжения на цилиндрической разрядной трубке и тока разряда составляли 3-7 кВ и 10-100 мА при давлении смеси Хе(КгУ-С12 (№3) до 30 мм рт.ст. Измерения показали, что падение напряжения в катодной области тлеющего разряда в рабочих смесях эксиламп составляет примерно половину полного напряжения на разрядной трубке, а интенсивность свечения эксиплексных молекул в данной области падает. Излучаемая мощность достигала 20 Вт при удельной мощности излучения Рсп = 1 Вт/см3 и кпд на уровне 5-10% [25].

Проведенные оценки параметров плазмы тлеющего разряда [26, 27] показали, что при токе разряда /,¿=30-100 мА концентрация электронов составляет А^-З-Ю10-10й см"3, а их температура Гс~5 эВ. Как обычно, в тлеющем разряде электроны перегреты, т.е. температура электронов в плазме больше того значения, которое соответствует в термодинамическом равновесии фактически имеющейся плотности электронов. Возбуждаемые электронными ударами атомы ксенона Хе*(3Р2) уходят в гарпунную реакцию с галогеносодержащей молекулой Х2 (ИХ):

Хе* + Х2 (ИХНИХ* + Х(Я) (3.1)

Для того чтобы гарпунный канал образования молекул ГБГ был основным, надо, чтобы плотность галогена была достаточно большой:

(3-2)

Здесь д£~10~10 см3/с - констнанта скорости гарпунной реакции (3.1) с хлором или трифторидом азота; [Ау - плотность молекул галогена; кст~\^ см3/с - константа скорости ступенчатой ионизации Хе*. Из приведенного условия следует, что для преобладания гарпунной реакции достаточно иметь сравнительно небольшую плотность молекул: [Лу>1015 см~3. Эксперименты же показывают, что оптимальные плотности намного выше: [Лу>3-1016 см"3. Это объясняется следующими двумя причинами. Во-первых, большая плотность молекул необходима для стабилизации разряда. Во-вторых, молекулы галогена разрушаются электронными ударами и лишь частично восстанавливаются в тройных столкновениях или столкновениях со стенкой. При этом концентрация молекул в разряде оказывается существенно меньше их начальной концентрации.

Оптимальная плотность молекул галогена ограничена сверху условием

д7[Ые]>А, где ~Ю'10 см3/с - константа скорости тушения эксиплекса галогенидом; А~ 108 с"1 - скорость радиационного распада эксиплексной молекулы. Поэтому тушение молекул ГБГ в столкновениях с молекулами Х2(ЯХ) в положительном столбе разряда будет незначительно при [Ду<10'8 см'3 и не превысит ((ШхеО'Щт~Ю17 см"3с"'.

Оценим скорость образования эксиплексных молекул в гарпунной реакции (3.1) при максимальном токе разряда [31]. Концентрацию метастабилей инертного газа в тлеющем разряде постоянного тока ЛГХе» можно оценить из соотношения

^Хе* = <?Ле К/д^сп ~ 5x10'° см'3, (3.3)

где д3 -константа скорости возбуждения атома ксенона электронным ударом, Л^/г концентрация хдора. Отсюда для условий нашего эксперимента скорость образования молекул ХеС1* в гарпунной реакции с хлором составит:

ЖхюМ = Аш ~ Ю18 см-3-с-, (3.4)

что на три порядка больше скорости ион-ионной рекомбинации при типичном значении константе скорости рекомбинации ^я~Ю"6-10' см -с"

^^ = дЛ[Хе+][ЛгЛ = 10'5-10'6 см^-с4. (3.5)

Л

Максимальная удельная мощность излучения ХеС1*-эксилампы в наших экспериментах достигала 1 Вт/см3, что соответствует высвечиванию в 1 см3 в 1 с примерно 1018 молекул ХеС1*. Совпадение скоростей рождения (3.4) и высвечивания эксиплексных молекул указывает на низкую скорость их безызлучательного распада. Соответственно, высокая эффективность эксиламп с накачкой тлеющим разрядом определяется эффективным образования молекул ХеС1* и КгС1* в гарпунной реакции с С12 (3.1) и малой скоростью их распада в реакциях тушения при столкновениях с электронами и молекулами галогена в положительном столбе тлеющего разряда.

При исследовании параметров излучения тлеющего разряда было обнаружено заметное влияние характера протекания тока разряда на рабочие параметры эксиламп. Максимальные мощности и эффективности излучения эксиплексных молекул получены при использовании для питания тлеющего разряда однополярных импульсов напряжения с длительностью 10'5 с</<10'2 с, обеспечивающих среднюю плотность тока разряда в пределах 10"2 А/см2</<10'' А/см2 и длительность протекания тока Л в диапазоне 0,25г<С1<0,7/ [9]. Повышение мощности излучения эксилампы при питании тлеющего разряда пульсирующим напряжением связано с эффективным перемешиванием и охлаждением рабочей смеси в паузах между импульсами тока.

Другим важным параметром, влияющим на эффективность работы эксиламп тлеющего разряда, является состав рабочей смеси. Добавки гелия или неона Рне в бинарные смеси ксенона или криптона с хлором в соотношении Ра<РПс<ЗРс, где Ра - парциальное давление хлора увеличивают мощность и эффективность излучения эксиплексных молекул в положительном столбе тлеющего разряда на 30-40% [8,

10]. Добавки могут несколько снизить катодное падение за счет большего коэффициента вторичной эмиссии для ионов Не+ и Ые+ по сравнению с ионами Хе+ и Кг+ 21. Это приведет к росту энерговклада в положительный столб тлеющего разряда и, соответственно, увеличит эффективность работы эксилампы. В оптимальных условиях получена мощность излучения на 1&222 и 308 нм до 80-90 Вт при удельной энергии излучения более 100 Вт/м и максимальном кпд до г]=\2% (рис.1). Максимальная мощность излучения достигала 500 Вт при параллельной работе трех разрядных трубок.

С учетом того, что в цилиндрических эксилампах при длине трубки /=40 см примерно половина мощности, вкладываемой в газ, поглощается прикатодной области, эффективность свечения эксиплексных молекул в положительном столбе тлеющего разряда может достигать »15-20% в зависимости от длины разрядной трубки. Близкие значения эффективности свечения

200 7 , мА

Рис.1. Зависимости средней мощности излучения и кпд ХеС1* эксилампы тлеющего разряда для смесей Хе:С12= 3:1 (1) и Не:Хе:С12=1:3:1 (2), Не:Хе:С12=3:3:1 (2), р=Ъ мм рт.ст., трубка с /=80 см

эксиплексных молекул в положительном

28 ,

столбе тлеющего разряда получены в при расчете параметров излучения эксиламп с использованием полной модели кинетических процессов в плазме тлеющего разряда.

Высокие кпд ХеС1*- и KrCl*- эксиламп достигались и при их накачке поднормальным тлеющим разрядом в смесях Xe(Kr)~Cl2. При этом мощность излучения достигала 7 Вт, что соответствует удельной мощности из- лучения 50 мВт/см . Как и в случае нормального тлеющего разряда, небольшие добавки Не и (или) Ne увеличивали эффективность работы эксилампы на 15-20% (рис.2) [29]. В поднормальном тлеющем разряде проводимость положительного столба мала, что приводит к относительно меньшему падению напряжения в прикатодной области по сравнению с нормальным тлеющим разрядом. Кроме того, в поднормальном разряде поток электронов с катода может частично обеспечиваться за счет фотоэмиссии под действием УФ-излучения самого разряда, что также приводит к относительному уменьшению прикатодного падения напряжения.

Оценим ток фотоэмиссии с катода. При мощности излучения 7 Вт на 1 см2 катода за 1 с попадет я=1016 фотонов. Плотность фототока j$=em(2E/m)"2, где т и е -масса и заряд электрона, при характерном для большинства металлов квантовом вы-

27. Грановский В.А. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971. 543 с, на с.310-313.

28. Boichenko AM., and Yakovlenko S.J. Simulation of KrCl(222 nm) and XeC1(308 nm) excimer lamps with Kr/HCl(Cl2) and Xe/HCl(Cl2) binary and Ne/Kr/Cl2) ternary mixtures excited by glow discharge // Laser Physics. -2004. - Vol.1.- No.2. - P.1-14.

.—

/ "7 /

1, % 20

ходе электронов k~10"" и средней энергии фотоэлектрона е=1 эВ29 составит/ф=(0,2-0,3)/', где j- плотность тока поднормального тлеющего разряда. То есть в условиях нашего эксперимента эмиссия с катода может обеспечиваться на 20-30% за счет УФ-излучения из разрядной области.

В ходе работ были разработаны мощные барьерные ХеС1*- и KrCl*- эксилампы с пиковой мощностью излучения до 150 кВт, энергии излучения до 25 мДж и эффективности относительно вложенной энергии «10% [58]. При этом наблюдалось равномерное без филаментов свечение барьерного разряда. Определена оптимальная мощность возбуж-

15 10 5

о

1 2 3 4 5 д мА Рис.2. Зависимости мощности и эффективности излучения поднормального тлеющего разряда на Л»222 им. Смесь дения эксилампы объемным барьерным раз- Не:Кг:С12=1:40:1,;7=6ммрт.ст.

рядом, которая составляет 0,1-0,2 мДж/см3. Дальнейшее увеличение вкладываемой энергии приводит к быстрому падению эффективности эксилампы за счет роста скорости безызлучательной релаксации эксиплексных молекул в плазме барьерного разряда. Для подтверждения данного предположения этого проведем следующие оценки для ХеС1*- эксилампы. При увеличении мощности накачки растет концентрация электронов, что приводит к росту скоростей ступенчатой ионизации Хе*:

с1п(Хе *уУ/=дс„,«(Хе *)Ыг, (3.6)

и тушения молекул ХеС1* электронами:

¿п(ХеС\*уЖ=деп{ХеС\*Ж, (3.7)

где ^-константа скорости тушения. Поэтому с ростом тока разряда будут расти потери Хе* через реакцию (3.6) и потери рабочих молекул ХеС1* через процесс (3.7), а эффективность работы эксилампы будет падать. Подобный механизм снижения эффективности образования эксиплексных молекул в отдельном филаменте барьерного разряда при росте степени ионизации газа обсуждался в30 при моделировании работы барьерных эксиламп. Для значений констант скоростей соответствующих реакций, характерных для условий объемного барьерного разряда, скорости процессов (3.4) и (3.6) станут близкими, а процесс (3.7) станет заметным (де[АУ~Л) уже при концентрации электронов см". Оценка концентрации электронов в объемном барьерном разряде дает Ме>\О13 см"3 уже при удельной энергии накачки «0,5 мДж/см3.

Проведены исследования параметров излучения импульсных объемных поперечных разрядов в смесях инертных газов с хлористым водородом. Показано, что в

29. Таблицы физических величин / Под ред. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

30. Boichenko A.M., Skakun V.S., Sosnin E.A., Tarasenko V.F., and Yakovlenko S.I. Emission efficiency of exci-plex and excimer molecules pumped by a barrier discharge // Laser Physics. - 2000. - Vol. 10. - No.2. - P.540-552.

объемном разряде в смеси Ne-Ar-HCl эффективно образуются и излучают молекулы ArCl*, а такой разряд является источником мощного ВУФ излучения. Полная энергия (0,6 мДж) и пиковая мощность (0,4 кВт/см2) ВУФ излучения на Л=175 нм может достигать 25% от соответствующих характеристик излучения объемных разрядов в смесях Ne-Xe(Kr)-HCl на 1=222 и 308 нм [50-51].

В четвертой главе приведены результаты экспериментов по управлению параметрами излучения ХеС1*- лазеров [20], реализованы эффективные режимы работы электроразрядных KrCl*- и нецепных HF(DF)-лазеров на смесях SF6 с водородосо-держащими молекулами и дейтерием при накачке различными 1С-генераторами. Систематизированы результаты исследований выходных характеристик электроразрядных лазеров «ЛИДА», «ФОТОН» и «ДИЛАН» на молекулах ХеС1* (Я=308 нм). Проведен анализ влияния параметров генератора накачки и оптического резонатора на энергию и длительность лазерного импульса, а также на расходимость излучения электроразрядных ХеС1*-лазеров. Получена энергия излучения на Я=308 нм более 2 Дж при электрическом кпд (относительно запасенной энергии) лазеров до [12,

14, 21-23]. Показано, что расходимость выходного лазерного пучка определяется совместным действием двух факторов: соотношением между временем формирования основной моды и длительностью импульса и равномерностью распределения в разрядном объеме частиц, поглощающих лазерное излучение. Реализован режим, в котором 50% энергии излучения содержится в керне с углом при вершине менее 0,3 мрад. Исследованы амплитудно-временные характеристики электроразрядного электроразрядного KrCl*- лазера. В ходе экспериментов исследовались параметры генерации на ¿=222 нм в смесях Ne (Не, Аг)-Кг-НС1 при накачке быстрым разрядом (лазеры «ДИЛАН» и «ФОТОН-1, 2»), так при квазистационарной накачке с длительностью импульса тока разряда 40-100 не (лазеры «ФОТОН-2» и «ЛИДА»). Сравнение амплитудных и временных характеристик накачки и генерации KrCl* и ХеС1*-лазеров при одинаковых условии накачки позволило лучше понять особенности генерации на молекулах KrCl*. Определены условия накачки объемным самостоятельным разрядом, в которых реализуются максимальные эффективности генерации на Л=222 нм и достигаются увеличение кпд, энергии и длительности импульса генерации электроразрядного КгС1*-лазера [13, 16, 24, 36]. Полученные результаты иллюстрирует рис.3. Максимальный кпд лазера на молекулах KrCl* относительно мощности накачки (rf¡,=2-2,5%) достигается при возбуждении смесей Ne-Kr-HCl объемным разрядом при удельной мощности накачки Руя=2-7 МВт/см3. В данных условиях получена мощная (до 16 МВт) эффективная (//0=0,8%)генерация на 2=222 нм. Отсюда следует, что максимальный кпд КгС1*-лазера при накачке двойным разрядом может достигать 77о=2,5%. Однако полученные при использовании двойного разряда значе-

V 2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

1 10 Р .МВт/см1

ния эффективности были в 3-5 раз меньше из-за недостаточной мощности накачки. В условиях нашего эксперимента кпд KrCl*- лазера был ограничен из-за рассогласования импедан-сов, неоптимального резонатора и потерях в

элементах генераторов накачки. При использование коммутатора и конденсаторов с низкими Рис.3. Зависимость кпд эле.сгроразрядного д ми ц повышении коэффициента обрат-КгС1*-лазера относительно мощности на- г

качки от удельной мощности накачки ной связи резонатора удалось увеличить эф-

фективность генерации на Я=222 нм до ?др1%3'. При этом измеренная в данной работе оптимальная удельная мощность накачки (Руд=5 МВт/см3) попадала в определенный нами диапазон.

Практический интерес к химическим лазерам объясняется тем, что в процессе многих экзотермических цепных реакций выделяется значительная энергия на единицу массы прореагировавшего вещества, что обеспечивает высокие энергетические характеристики лазеров данного типа. Тем не менее, к началу настоящей работы параметры импульса накачки, обеспечивающие максимальный кпд электроразрядных HF и DF-лазеров не были определены. В настоящей работе реализованы эффективные режимы работы электроразрядных нецепных лазеров в смесях SF6 с Н2, С2Нб, С5Н12, D2 с предельными кпд [3, 5, 42-46, 49]. Показано, что максимальные эффективности электроразрядных HF и DF-лазеров достигаются при следующих условиях:

1. Однородность электрического поля в разрядном промежутке лазера. При работе лазера с электродами, не обеспечивающими однородное поле в лазерном промежутке, время горения объемной стадии разряда не превышает «100 не. При этом кпд лазера был ниже 1% даже в смесях с пентаном при неизменной удельной энергии накачки. В этих условиях на интегральных фотографиях разряда были видны многочисленные искровые каналы, на фоне которых свечение объемного разряда практически не заметно. При работе с профилированными электродами в лазерном промежутке наблюдался объемный разряд с множеством ярких катодных пятен.

2. Подсветка лазерного промежутка. Отключение подсветки приводит к падению энергии лазерного излучения, которое при повышении давления рабочих газовых смесей достигает 1,5-2 раз. Следует отметить, что роль подсветки при формировании разряда в смесях с SF6 на данный момент не совсем понятна. Длина пробега фотонов в SF6 с длиной волны 100-150 нм, способных производить предыони-зацию газа в лазерном промежутке, не превышает нескольких мм32. Согласно под-

31. Ражее A.M., Жуликов A.A. Исследование влияния удельной мощности накачки на энергию излучения и кпд эксимерного газоразрядного KrCl-лазера (223 нм) // Квант, электрон. - 2008. -Т.38. -№11.-С.1005-1008.

32. Brink D.J., and Hassan V. Compact megawatt helium-free TEA HF/DF lasers // J. Phys. E. - 1980. - Vol.13. -No.5. — P.553-556.

светка УФ-излучением не может обеспечить предыонизацию рабочей смеси в активном объеме. Роль подсветки может сводиться к стабилизации времени запаздывания пробоя. Однако объемная предыонизация смесей с SF6 рентгеновским излучением однозначно повышает параметры генерации HF лазера 34. В наших экспериментах [56] обнаружено, что в искровых промежутках возникает рентгеновское излучение с энергией кванта около 5 кэВ, которое может влиять на формирование объемного разряда и энергию генерации. При наличии рентгеновского излучения энергия генерации HF(DF)-лазеров возрастала на 30%.

3. Длительность импульса тока разряда. Энергия излучения в смеси SF6-H2 снижалась в два раза при увеличении длительности протекания тока в лазерном промежутке с 100 до 250 не, что сопровождалось появлением в разрядном промежутке искровых каналов. При длительности накачки более 200 не смеси с углеводородами становились более эффективными, чем смеси с водородом.

4. Состав рабочей смеси. Сравнение энергии генерации в смесях с водородом и углеводородами показало, что при отключении подсветки, нарушении однородности электрического поля в разрядном промежутке, увеличении длительности импульса накачки и (или) увеличении вложенной в активную среду энергии в активном объеме появляются искровые каналы, а параметры нецепного лазера выше в смесях с углеводородами. Однако в смесях с углеводородами растут столкновительные потери возбужденных молекул HF*(v)34 и падает скорость наработки атомарного фтора в активном объеме лазера35. Поэтому при оптимальных условиях формирования объемного разряда максимальные кпд нецепных HF и DF-лазеров достигались в смесях с водородом или дейтерием.

5. Удельный энерговклад. Влияние удельного энерговклада на характер горения объемного разряда в смесях нецепных HF и DF-лазеров показано на рис.4. Вкладываемая в активную среду энергия £вл изменялась за счет увеличения накопительной емкости Со И изменения ее зарядного напряжения U0. Длительность возбуждения при С0=13-70 нФ не превышала 150 не. При £Вл=30 Дж/л в лазерном промежутке наблюдалось однородное свечение объемного разряда, который замыкался на множество ярких катодных пятен небольшого размера. По мере увеличения вложенной энергии однородное свечение разряда в активном объеме сохраняется, но постепенно возрастает яркость и размеры катодных пятен, затем при Ейп>70 Дж/л с катод-

33. Аполлонов В.В.. Белевцев A.A., Казанцев С.Ю., Сайфулгш A.B., Фарсов КН. Самоинициирующийся объемный разряд в нецепных HF-лазерах на смесях SF«, с углеводородами И Квант, электрон. - 2000. -Т.30-№3.-С.207-214.

34. Anderson N.. Bearpark Т., Scott S.J. An X-ray preionised self sustained discharge HF/DF laser // Appl. Phys. B. - 1996. - Vol.63. -No.6. - P.565-573.

35. Richeboeuf L„ Pasquiers S„ Legentil M, and Puech V. The influence of H2 and C2H6 molecules on discharge equilibrium and F-atom production in a phototriggered HF laser using SF6 // J. Phys. D. - 1998. - Vol.31. -No.4. -P.373-3S9.

ных пятен начинают развиваться искровые каналы. Наконец, при £вл>Ю0 Дж/л каналы полностью перемыкают разрядный промежуток. Подобное влияние энерговклада на характер горения объемного разряда наблюдалось и в смесях элегаза с дейтерием.

При С0= 13 нФ и £Вл=30 Дж/л максимальный кпд ОТ-лазера достигал 770=6% при энергии излучения 6=0,5 Дж. В смеси 8Рб~02 кпд генерации на молекулах ББ был равен 77о=4,5%. При этом внутренний кпд (относительно вложенной в активную среду энергии) составил ^п,=10% для НР-лазера и ^¡т=7,5% для БР-лазера.

При увеличении накопительной емкости до С0=26 нФ энергия излучения возрастала до 0= 1 Дж при неизменной эффективности генерации 770=6% на молекулах Ш7. кпд ОТ-лазера увеличивался и достигал Т]0=5%. Однако, при максимальных зарядных напряжениях накопительной емкости т]тХ НР-лазера начинал снижаться. При С0=39 нФ и £вл~70 Дж/л энергия излучения возросла до 0=1,4 Дж, что соответствует удельной энергии генерации £?уд«6 Дж/л, но был не выше 7-8%. При этом кпд не превышал г]0=5,8% и уменьшался с ростом вложенной энергии. Отсюда следует, что величина удельной энергии накачки 70 Дж/л уже несколько выше оптимального значения. Для проверки этого предположения была изменена форма электродов разрядного промежутка, что позволило расширить область горения объемного разряда и, соответственно, уменьшить удельный энерговклад. За счет увеличения ширины разряда при прочих равных условиях кпд НР-лазера достигал 770=6,4%, что является максимальным значением для электроразрядных нецепных лазеров, а энергия излучения составила 0= 1,55 Дж.

Дальнейшее увеличение ЕВл Д° ~Ю0 Дж/л привело к более заметному падению кпд генерации нецепных лазеров, что, как видно из рис.4, связано с развитием неод-нородностей объемного разряда. При этом смеси с пентаном и с добавками пентана

С„=13 нФ, 30 Дж/л 26 нФ, 50 Дж/л 39 нФ, 60 Дж/л

I 39 нФ, 70 Дж/л 70 нФ, 100 Дж/л 260 нФ, 200 Дж/л

Рис.4. Интегральные фотографии разряда в рабочей смеси 8Р6:н2=24:3 мм рт.ст при различных С0 и удельных энерговкладах Еап

к водороду становились более эффективными. Максимальная энергия излучения в смеси SF6:H2:C5Hi2=48:3:l мм рт.ст. составила Q=2 Дж при В данных усло-

виях эксперимента77int был менее 7%.

При С0=260 нФ длительность импульса тока разряда возросла до id~250 не при £вл=150 Дж/л. В этих условиях накачки максимальная энергия излучения на молекулах HF достигалась в смесях с этаном и пентаном и не превышала 6=2,5 Дж при максимальном щ=2,5% и удельной энергии генерации до Qyд=8 Дж/л, а кпд HF-лазера падал до т/1ги=5-6%.

Результаты наших экспериментов обобщает рис.5. Максимальный кпд ^¡т=9— 10% наблюдался при удельной энергии накачки £пл=30-70 Дж/л, что соответствует удельной энергии излучения £?уД=3-7 Дж/л. Близкие зависимости кпд HF-лазера от удельной энергии накачки наблюдались в36,37 при значениях щ, меньших в 2-3 раза.

Полученные результаты позволяют сформулировать условия накачки нецепных химических лазеров объемным самостоятельным разрядом, обеспечивающие максимальные кпд генерации. Электрический и внутренний кпд нецепных электроразрядных HF(DF)-лазеров достигают 7й=5-6,4% и 77im=8-10% при формировании однородного объемного разряда в смесях SF6 с Н2 (D2), длительности импульса тока разряда не более id=100—150 не и удельной энергии накачки £Вл=30-70 Дж/л. При увеличении длительности накачки и вложенной энергии начинается развитие искровых каналов в лазерном промежутке. В результате рост энергии генерации замедляется, а кпд электроразрядных HF(DF)- лазеров быстро падает. Поэтому дальнейшее улучшение лазерных параметров при накачке смесей SF6-H2 (С2Н6) было достигнуто при использовании ГПТ. Результаты исследований параметров нецепных HF(DF) лазеров с накачкой различными ГПТ приведены в главе 6.

Обнаружено, что спектры нецепных лазеров в эффективном режиме генерации достаточно сильно отличались от результатов, полученных в других работах. Например, HF-лазер при удельном энерговкладе £Вл=40 Дж/л и 770=6% работает на 21 линии. Максимальную интенсивность имели линии колебательного перехода Ц1-0) (Р/ линии). Сначала генерация начиналась на Р2 линиях, затем через 20-40 не появ-

36. Richeboeuf L., Pasquiers $., Doussiet F„ Legentil M„ Postel C„ and Puech V. Dynamics and correlated performance of a photo-triggered discharge-pumped HF laser using SF6 with hydrogen or ethane // Appl. Phys. B. -1999. - Vol.68. - No. 1. - P.45-53.

37. Lacour В., Pasquiers S., Postel C., and Puech V. Importance of pre-ionisation for the non-chain discharge-pumped HF laser // Appl. Phys. B. - 2001. - Vol.72. - No J. - P.289-299.

• ІЗ нФ, 13.5 мм рт.ст. Л . ,% о 13 нФ, 27 мм рт.ст.

■int' ' г

13 нФ, 40.S мм рт.ст. о * 26 нФ, 27 мм рт.ст.

0 О ♦ 26 нФ, 40,5 мм рт.ст.

О 04 О 39 нФ, 40,5 мм рт.ст.

Л* о 70 нФ,40,5 мм рт.ст.

0& ш " й 70 яФ, 54 мм рт.ст.

^ * * 70 нФ, 67 мм рт.ст.

260 нФ, 54 мм рт.ст

Дж/л

0 20 40 60 80 100 120 140 160 Рис.5. Зависимости внутреннего ц¡„, кпд НР-лазера от удельной вложенной энергии £'„л для С0=13-260 нФ и различных давлений смеси состава БРб: Н2 = 8:1

лялись Р\ и Ръ линии. Затем генерация продолжается одновременно на всех колебательно-вращательных переходах. Многочастотный импульс генерации имеет один ярко выраженный пик, после которого наблюдается экспоненциальный спад интенсивности излучения длительностью »1,5 мкс при длительности импульса на полувысоте 300 не. В случае DF-лазера импульс излучения имеет близкую форму, а его полная длительность больше примерно на 0,5 мкс.

Распределение энергии генерации по колебательным переходам молекулы HF имело вид Q(Pi):Q(Pz):Q(P})=%'3^-ПРИ этом более 60% энеРгии излучалось на двух линиях Р,(7) и Р,(8). Полученное распределение заметно отличается от обычного, когда максимальная энергия излучается на Р2. линиях17'20'32. Изменение распределения энергии связано с появлением в спектре излучения HF-лазера интенсивных каскадных переходов. Данные переходы увеличивают эффективность извлечения энергии из активной среды нецепного химического лазера, поскольку одна возбужденная молекула HF может произвести до трех фотонов. При неоптимальных условиях накачки каскадные переходы не наблюдаются, поскольку неоднородности объемного разряда уменьшают эффективную активную длину лазера, что ведет к увеличению времени запаздывания появления импульсов генерации на отдельных линиях.

Оценим максимально возможный кпд нецепного электроразрядного HF-лазера ?7int(max). На образование атома фтора в объемном разряде требуется £Р=4-5 эВ ' . Энергия лазерного фотона составляет Ehv*0,43 эВ. Далее с учетом каскадных процессов один атом фтора может в среднем произвести два кванта излучения , и при эффективности использования атомов фтора 50%41 максимальный кпд составит 77int(max)=9-l 0%. Легко видеть, что полученная в наших экспериментах максимальная эффективность HF-лазера 7/inl(max)=£AlJb>«10% близка к предельно возможной. Для

DF-лазера Ehv~0,3 эВ и ^т(шах)«6-7%.

Пятая глава посвящена исследованию параметров лазеров УФ- и видимого диапазонов при накачке от генераторов с прерывателями тока различных типов.

На первом этапе исследований были проведены модельные эксперименты по накачке лазеров от ГГГГ с плазменно-эрозионным прерывателем тока (ПЭГГГ) [17-19]. Для создания плазмы использовалось лазерное излучение. Определены максимальные скорости обрыва тока dl/dt в прерывателе данного типа [15, 18]. Скорость обры-

38. Гордон Е.Б., Матюшенко В.И., Репин П.Б. Энергетическая цена образования атома фтора в импульсном

электрическом разряде в молекулярных газах // Химическая физика. - 1989. -Т.8. -№9. - С.1212-1218. 39 Белевцев A.A., Казанцев С.Ю., Конов И.Г., Лебедев A.A.. Подлесных СЛ. Фчрсов КН. К вопросу об устойчивости объёмного самостоятельного разряда в рабочих смесях нецепного электрохимического HF-лазера //Квант, электрон. -2011.-Т.41,-№8.-С.703-708.

40. Ben-Shaul A., Feliks S., Kafri О. Time evolution of the pulsed HF chemical laser system. I. Kinetic modeling -rotational non-equilibrium// Chem. Phys.- 1979. - Vol.36. -No.3.-P.291-305.

41. Voignier F.. and Gaslaud M. Improved performance of a double discharge initiated pulsed HF chemical laser // Appl. Phys. Lett. - 1974. - Vol.25 - No. 11. - P.649-650.

ва тока определяет амплитуду предымпульса U=LodI/dt, генерируемого индуктивным накопителем, от которой, в свою очередь, зависят условия формирования объемного разряда в рабочих смесях газовых лазеров. Было показано, что максимальные dl/dt в ПЭПТ наблюдаются при использовании плазмы элементов с малым атомным весом, а именно, лития, бериллия и бора.

Впервые получена лазерная генерация в различных газовых смесях при их возбуждении самостоятельным разрядом от ГПТ с ПЭПТ. Показано, что ГПТ позволяют менять в широких пределах параметры импульса накачки и реализовать оптимальные условия накачки газовых лазеров различных типов: азотного лазера, эксип-лексного ХеС1*-лазера, плазменного лазера на смеси Ne-H2.

Возможность управления режимами накачки при использовании ГПТ наиболее полно проявилась при переходе на полупроводниковые прерыватели тока и лазерам с накачкой поперечным разрядом при активном объеме до 1 л. Это позволило реализовать высокие, а в ряде смесей и максимальные параметры генерации и получить новые режимы работы ряда лазеров. Проведены подробные экспериментальные исследования различных лазеров с накачкой ГПТ, а также моделирование работы ряда лазеров, показывающие преимущества использования ГПТ [4, 32-34, 39, 41, 48-49, 52-57, 59-62]. Самосогласованные модели электроразрядных KrF*- и ХеС1*-лазеров разработаны в рамках приближения локального электрического поля и включает уравнение Больцмана для электронов, систему балансных уравнений для концентраций частиц плазмы и уравнения электрической цепи, разряд считается пространственно однородным [53, 57].

Рис.6 иллюстрирует сравнение работы ГПТ с SOS-диодами и двухконтурного емкостного LC-генератора на газоразрядную нагрузку на примере KrF*-лазера. Все эксперименты проведены на одной установке в одинаковых условиях. При накачке от IC-генератора SOS-диоды отключаются. Рассмотрим подробнее режим накачки от ГПТ. SOS-диоды пропускают обратный ток в течение «25 не. В течение этого времени часть энергии, запасенной в С0, передается в индуктивность контура L0 (ИНЭ). После начала роста сопротивления диодов ток ИНЭ переключается на зарядку обострительных конденсаторов Сь В результате ИНЭ за время «15 не заряжает Ci до напряжения £/d=40-80 kB, формируя высоковольтный предымпульс. После пробоя лазерного промежутка ток /0, остающийся в ИНЭ, суммируется с током обострительных конденсаторов /ь обеспечивает быстрое нарастание тока разряда и формирует мощный короткий импульс накачки. Амплитуду предымпульса Щ и мощность накачки в первом пике Рпик может быть оптимизирована для каждой рабочей газовой смеси путем выбора значений величины конденсатора прямой накачки диодов CD и ее зарядного напряжения UD, а также зарядного напряжения С0. В случае накачки от LC-генератора емкость С, заряжается только от С0, что увеличивает вре-

мя нарастания напряжения на лазерном промежутке до »40 не, а пробивное напряжение падает до Щ=30 кВ. Также заметно падают скорость роста тока разряда и мощность в первом пике накачки. Как результат, ухудшаются условия формирования объемного разряда, время запаздывания появления лазерного импульса возрастает, а энергия лазерного излучения снижается.

Рис.6. Осциллограммы импульсов напряжения на обострительном конденсаторе (С/о), тока через SOS-диоды (/q), токов разряда (/¡¡) и в цепи накопительного (1ц) и обострительного (/]) конденсаторов, генерации KrF*-Jia3epa (Р„„) при накачке смеси Ne:Kr.F2=2 атм:60:1.5 мм рт.ст. от ГПТ (а) и IC-генератора (б)

Создание эффективных электроразрядных лазеров на молекулах ГБГ с большой длительностью импульса излучения связано с решением двух основных физических проблем. Необходимо сформировать и поддерживать однородный объемный разряд в смесях с молекулами галогенов, в которых во время импульса накачки начинают развиваться нитевидные токовые каналы (филаменты), ухудшающие однородность разряда и приводящие к прекращению импульса генерации до окончания импульса накачки. Трудности возникают уже при получении импульсов лазерного излучения с длительностью на полувысоте Ti/2^200 не для ХеС1*-лазера и тш2:30-35 не для XeF*- и КгР*-лазеров. Необходимо также обеспечить эффективную передачу энергии от накопителя в плазму объемного разряда с сопротивлением в десятые доли Ом, что достигается при использовании схем двойного разряда. Максимальная длительность импульса излучения КгР*-лазера при накачке двойным разрядом от генератора с емкостными накопителями составила Г)/2=170 не при кпд менее 0,1%42. При длительности тока разряда до т «200 не длительность лазерного импульса сократилась до Г1д=80 не, а энергия излучения и кпд составили, соответственно, £>=200 мДж и Т]о~1%. Подобные параметры были получены и на молекулах XeF*.

Использование ГПТ для накачки смесей инертных газов с F2 и NF3 дало возможность значительно увеличить как энергию и кпд генерации, так и длительность лазерных импульсов. Уже в первых экспериментах получены импульсы длительностью >100 не (см. рис.6). Оптимизация ГПТ дала возможность создать эффективные

42. Taylor R.S., Leopold К.Е. Magnetic-spiker excitation of gas-discharge lasers // Appl. Phys. В. - 1994. - Vol.59. -No.5. -P.479-508.

длинноимпульсные КгР*- и ХеР*-лазеры. Режим эффективной работы КгР*-лазера с накачкой ГПТ иллюстрирует рис.7. При работе с ¿С-генератором в лазерном промежутке наблюдалось быстрое формирование искровых каналов, а длительность импульса сокращалась. ГПТ значительно увеличивает однородность свечения объемного разряда. В результате достигается заметное увеличение длительности импульса и энергии излучения на молекулах КгР*. Лазерное излучения продолжается

практически до конца импульса тока разряда, что также подтверждает высокую однородность объемного разряда, формируемого ГПТ. Достигнута длительность генерации на полувысоте на молекулах КгР* до г1/2!»90 не при пол- | ной длительности импульса лазерного излучения до т=150 не. В оптимальной газовой смеси 1Че:Кг:Р2=3 атм:60:1.5 мм рт.ст. энергия лазерного излучения достигала 0=650 мДж при кпд 770я1,4%. Мощность излучения составила Рпаз=8 МВт при ?7т1=3,3%.

Из рис.6-7 видно, что формирование плазмы объемного разряда происходит при сильном электрическом поле до 20 кВ/см [5-7 кВ/(см-атм)] и скорости нарастания тока разряда до сИл/с11= 3 кА/нс. При этом Рпш на стадии спада напряжения становит- I-ся достаточной не только для формирования разряда, но и для развития генерации. Это хорошо видно на рис.6. При накачке от ГПТ лазерный импульс начинается на -25 не раньше, чем при работе с ¿С-контуром при прочих равных условиях. После этого накачка активной среды осуществляется энергией конденсатора С0. Макси- | мальная пиковая мощность в начальной стадии импульса накачки поступает в плазму от конденсатора С\ и равна 230 МВт (РПик~1 МВт/см3). В стадии основной накач- 1 ки мощность равна «¡120 МВт (0,43 МВт/см3) и обусловлена разрядом накопитель- 1 ного конденсатора Со- Время запаздывания начала генерации относительно накачки составило «20 не, также каждый пик мощности генерации запаздывает относительно пика мощности накачки.

На рис.8 представлены расчетные временные зависимости концентраций частиц, рассмотрение которых дает представление о кинетических процессах в плазме объемного разряда в рабочей смеси КгР*-лазера. Видно, что при использовании ГПТ высоковольтный предымпульс и быстрое нарастание тока разряда обеспечивают рост концентрации электронов в плазме до ~1014 см"3. В этот период времени рост

28

У,, кВ, 1, кА

, МВт

Рис.7. Осциллограммы импульсов тока разряда (4), напряжения на лазерном промежутке ({/¿), генерации на молекулах КгР* (?„„) и вид объемного разряда в смеси Ке:Кг:Рг=2,5 атм:60:1.5 мм рт.ст. при накачке от ГПТ, Со=10 нФ, Ц=27 кВ, и„=36 кВ

200

1,2x10"

1,0x10" | ■ ■ 1 '

8,0x10" ■ ! .....;

6,0xl0!'l 1 i ......i - ! .

4,0x10!,J 2,0x10й 0.0

концентраций заряженных частиц происходит в основном в процессе прямой ионизации. Подобные результаты были получены и при моделировании работы длин-

ноимпульсных ХеС1*-лазеров [53]. Поэтому предымпульс с высокими ил и dljdt, формируемый ГПТ, может обеспечить высокую

однородность и устой-Рис.8. Временные зависимости концентраций молекул фтора в основном чивость формируемого F2(0) и колебательно-возбужденном Fj(v) состояниях, электронов е, возбужденного криптона Кг* и молекул KrF* в В-состоянии KrF*(B, v=0) и объемного разряда В скоростей: 1-прямой ионизации (увеличено в 10 раз), 2-ступенчатой ио- рабочих смесях ЭКСИП-низации, 3-рекомбинации и 4-прилипания электронов к F2(0) и F2(v) леКСНЫХ лазеров. ПОЯСНИМ это следующими рассуждениями: прямая ионизация является процессом, который сильно зависит от параметра Е/р на лазерном промежутке. Если в какой-то малой области разряда увеличится концентрация электронов, напряженность электрического поля в этой области снизится из-за роста проводимости, что замедлит дальнейший рост концентрации электронов. Этот процесс приведет к выравниванию концентрации плазмы во всей области объемного разряда при его формировании от ГПТ. Расчетная длительность импульса лазерного излучения на молекулах KrF* полностью совпадает с измеренным лазерным импульсом. Поскольку в модели объемный разряд рассматривается пространственно однородным, данный результат является дополнительным подтверждением высокой однородности и устойчивости объемного разряда в смесях с фтором, формируемого ГПТ.

Повышение устойчивости разряда при использовании ГПТ приводит к значительному увеличению длительности импульса и энергии генерации ХеР*-лазера. Получены импульсы генерации с полной длительностью до 120 не при длительности лазерного излучения на полувысоте tm=65 не и пиковой мощности излучения до Рлаз=7 МВт. При уменьшении давления смеси длительность генерации на полувысоте возрастала до 75 не. В случае накачки IC-контуром лазерный импульс начинался позже и заканчивался раньше, длительность на полувысоте сокращалась до 55 не а пиковая мощность и энергия излучения падали в 1,5 раза. Максимальные кпд при накачке от ГПТ достигали 1,5% и ?/ш(=3%, а максимальная энергия генерации составила £>=0,5 Дж. В смесях с малым содержанием NF3 полная длительность импульса возрастала до 200 не при £5=150 мДж, а кпд ХеР*-лазера достигал /?,„,=1,5%, что близко к что близко к результатам, полученным в43 в аналогичных условиях при

43. Mei Q.-C., M.Peters P.J., Trentelman M, and Witteman W.J. Optimisation of the pulse duration of a discharge-pumped XeF (B->X) excimer laser II Appl. Phys. B. - 1995. - Vol.60. - No.3. - P.553-556.

использовании рентгеновской предыонизации и сложного генератора двойного разряда на основе магнитных ключей.

При накачке ГПТ смесей He-F2 длительность горения объемного разряда достигала 150 не. В результате получены максимальные энергия генерации (Q=8 мДж) и пиковая мощность (7^=400 кВт) излучения на красных линиях фтора. Энергия излучения на Я=585,3 нм в смеси Ne-H2 при накачке от ГПТ достигала 50 мкДж.

Рекордные параметры генерации были pea- ^ ^ % %

лизованы при накачке ХеС1*-лазера от ГПТ при амплитуде предымпульса не менее 5 кВ/(см-атм) и dhldt=A кА/нс и Рпик>2 МВт/см3. Полученные результаты иллюстрирует рис.9. Энергия излучения возрастала с увеличением зарядного напряжения и достигала 2=1,6 Дж при плотности

энергии 0,д=200мДж/см2. Максимальная кпд ла- " и°>т

_ Рис.9. Зависимости энергии излучения и

зера достигал %= 1,4% при [/„-16 кВ и затем кпд ХеС1».лазера от зарядного иапряже-

практически не менялся. В этих экспериментах кня конденсатора Со=550 нФ, Газовая ставилась цель-создать ХеС1*-лазер С длитель- смесь Ne:Xe:HCl=3 атм:10:1,5 ммрт.ст. ностью лазерного импульса на полувысоте /,/¿=300 не для использования в качестве задающего генератора в мощной лазерной системе [52]. Однако длительность лазерных импульсов составила /,/2=230 не. При увеличении индуктивности контура генератора накачки 10 длительность импульса излучения на полувысоте не изменилась, а максимальная энергия генерации на молекулах ХеС1* падала даже при максимальной амплитуде предымпульса. Поэтому для достижения требуемой длительности импульсов излучения на полувысоте была использована LC-коррекция формы тока разряда [11]. Чтобы полная длительность тока разряда не менялась индуктивность контура U разбивалась на две индуктивности 1корр и Lx\ связанных соотношениями 1корр=0,321,' и Zm'+Ikopp^o. Параллельно ¿корр устанавливается дополнительная емкость Скорр, величина которой определена экспериментально и лежит в диапазоне CKopp=(0,36-0,55)C0. Использование LC-коррекции увеличивает амплитуду тока разряда и мощность накачки в начале и в конце импульса накачки. Поэтому скорость нарастания интенсивности лазерного излучения в начале импульса накачки увеличивается, а спад интенсивности в конце импульса замедляется. В результате длительность импульсов лазерного излучения увеличивается на 30% с ^д=230 до 300 не. Полная длительность импульсов лазерного излучения при этом достигала 500 не.

В шестой главе приведены результаты исследований параметров объемного разряда и лазерного излучения в смесях азота с электроотрицательными газами, SF6-C2H6, He-C02-N2. Разработана модель лазера на смесях азота и SF6 и NF3. Реализованы новые режимы работа азотного лазера, получена эффективная генерация

на молекулах С02, HF и DF при накачке ГПТ [4, 5, 32-34, 49, 55, 59-62]. При моделировании плазмохимических процессов в плазме объемного разряда в смесях N2-SF6 (NF3) и лазерной генерации на переходах азота проводились расчеты: ФРРЭ в самостоятельном разряде fe(E/p, е, t), где е-энергия электрона, í-время; подвижности рп температуры Те, коэффициента диффузии Д, электронов и коэффициентов скоростей реакций электронов с частицами плазмы; расчет скоростей процессов с участием тяжелых частиц; лазерного излучения; электротехнические расчеты с использованием схемы генератора накачки лазера. Все перечисленные виды расчетов, оформленные в виде отдельных программных блоков, объединены в общую самосогласованную модель.

Использование ГПТ для накачки азотного лазера позволило не только получить максимальные параметры генерации, но и реализовать новые эффективные режимы генерации на азоте, в которых получена максимальная длительность лазерных импульсов. Один из новых режимов работы азотного лазера с двумя пиками излучения в течение одного импульса накачки показан на рис.10. Ранее двойные импульсы ге-

44

нерации наблюдалась в чистом азоте ' 45 в лазерах с продольной и поперечной накачкой из-за пространственно-временных неоднородностей в объемном разряде, а длительность импульса генерации не превышала 10 не. В наших экспериментах при активной длине лазера /=72 см длительность двух- рис 10 Экспериментальные осциллограммы импуль-ПИЧКОВОГО импульса достигала 40 НС а сов напряжения на разрядном промежутке (Щ, тока

максимальная энергия излучения разряда (««лазерные импульсы на ¿=337.1 нм(РУФ) и

..............,1=1046,9 (Рис), смесь N2:NF3=75:3 мм рт.ст., накачка

0=25 мДж. При накачке от ГПТ высо- ^ /=?2 ^ ^ кВ

кие значения U¿ и dlá/dt значительно

увеличивают время горения объемной стадии разряда в смесях азота с добавками электроотрицательных газов и увеличивают энергию излучения на первой и второй положительных системах азота. При использовании ¿C-генератора энергия излучения в смесях с NF3 снижалась на порядок из-за появления в объемном разряде искровых каналов уже во время лазерного импульса.

Как показали эксперименты и расчеты, добавки NF3 и SF6 к азоту влияет на работу N2 лазера следующим образом. С одной стороны, в квазистационарной стадии разряда за счет прилипания растет Elp на промежутке, увеличивается скорость воз-

44. Asinovskii E.I., Vasiiyak L.M., and Tokunov Yu.M. A Double peak of the radiation from a coaxial nitrogen laser II Sov. J. Quant. Electron. - 1988,-Vol.15. -No.8. -P.1548-1551.

45. Geller M„ Altman D.E., and De Temple T.A. Some considerations in the design of a high power, pulsed N2 laser // Applied Optics. - 1968. - Vol.7. - No. U. - P.2232-2231.

буждения верхнего лазерного уровня и растут мощность и длительность импульса генерации. С другой стороны, наблюдаются затухающие колебания Щ и в результате перезарядки между Со и С\. Амплитуда этих колебаний достаточна для периодического создания в активной среде азотного лазера величины параметра Е/р> 100 В/(см-мм рт.ст.) и достижения инверсной населенности уровней перехода С3ПЦ-В3П8. Подобные колебания наблюдаются и в чистом азоте, однако без примеси №3 или БРб значение Е/р<40 В/(см-мм рт.ст.) слишком мало для получения инверсной населенности в системе С3Пи-В3П8.

Изменение периода колебаний тока обострительного контура дает возможность управлять формой лазерного импульса. При увеличении С] с 2,45 до 3,6 нФ период модуляции тока разряда возрос с 25 не до 33 не. Соответственно, увеличилось расстояние между пиками генерации. Дальнейшее увеличение периода колебаний до 45 не привело к исчезновению второго пика излучения. Расчеты показали, что это связано с полной потерей инверсии населенностей перехода С3Пи-В3Пг. Временной интервал между пиками был увеличен за счет перераспределения плотности тока разряда при повышении концентрации №3. При этом первый пик генерации шел из центра промежутка, тогда как второй пик излучения смещался к краям разрядной области. Поскольку пороговая плотность тока разряда в азотном лазере составляет »100 А/см2, это явление можно связать со смещением в течение импульса накачки области разряда с максимальной плотностью тока из центра промежутка к его краям. В результате задержка между пиками увеличивается, а длительность импульса генерации достигает «60 не.

При увеличении активной длины лазера 1 был реализован режим генерации прямоугольных импульсов и режим каскадной генерации на переходе С3Пи-В3Пг. Данные режимы иллюстрирует рис.11. Импульсы излучения имели форму, близкую к прямоугольной с Г=55 не и ?]/г=40 не. В этом режиме максимальная энергия УФ-излучения достигала 0= 50 мДж, получены также максимальные на сегодняшний день энергия и мощность излучения на В3Пг-А32+и полосе азота, достигающие 0=21 мДж и Рлаз= 1 МВт.

В наших экспериментах при /=90 см и работе с неселективным резонатором, состоящим из алюминиевого зеркала и кварцевой пластинки, в смесях азота с небольшими добавками №3 и 8Р6 был получен интересный результат, который говорит о влиянии ИК-генерации на лазерные параметры на /1=337,1 нм. В этих условиях реализована одновременная генерация на первой и второй положительных системах азота, а во время ИК-импульса наблюдалась слабая УФ-генерация. Полная длительность УФ-импульса достигала 100 не [62]. Энергия в «хвосте» УФ- импульса составляет примерно 3% от полной энергии. Основным условием увеличения длительности импульса генерации на 1=337,1 нм являлось высокая энергия излуче-

ния на первой положительной системе азота, которая должна быть сравнима с энергией УФ-излучения. Для условий рис.11 энергии генерации на УФ- и ИК- полосах составляли 0=12—14 мДж. Увеличение длительности импульса УФ-генерации можно объяснить разгрузкой нижнего лазерного уровня В3Пг второй положительной системы вынужденными каскадными переходами на полосе B3ng-A3Z+u первой положительной системы, По-видимому, этого достаточно для сохранения инверсии населенностей на переходе С3П„-B3ng, а увеличение активной длины лазера позволяет увеличить длитель-

Увеличение активного объема лазера позволило достичь максимальных на сегодняшний день энергии 6=110 мДж и пиковой МОЩНОСТИ Лш=6 МВт излучения азотного УФ-лазера [55]. Полная длительность лазерного импульса составила 40 не при длительности на полувысоте 18 не. При этом был реализован эффективный режим генерации азотного лазера с кпд ?7о~0,1%.

Для эффективной накачки С02 лазера объемным самостоятельным разрядом необходимо наряду с сохранением однородности разряда поддерживать на разрядном промежутке оптимальную величину параметра Е/р в пределах 5<Е/р<\5 В/(см-мм рт.ст.) в зависимости от состава смеси и длительности импульса накачки46'47. Данный диапазон Е/р соответствует напряжению на лазерном промежутке ниже статического пробивного и обычно реализуется при накачке самостоятельным разрядом лишь в течение короткого времени при малой плотности тока разряда. Поэтому электроразрядные импульсные С02-лазеры атмосферного давления имеют, как правило, эффективности ?7о=5-12%.

При накачке ГПТ смесей C02-N2-He была получено увеличение кпд генерации на молекулах С02. Полученные результаты представлены на рис.12. Высокое перенапряжение и быстрое нарастание тока, как и в случае эксимерных и азотных лазеров, позволяют формировать устойчивый объемный разряд в активных смесях С02-лазера при высоких давлениях рабочей смеси и большом содержании в ней молекулярной компоненты. Это видно по форме импульса тока разряда. Через «120 не по-

46. Лобанов А.Н., Сучков А. Ф. Функция распределения и баланс энергии электронов в электроионизационном лазере на двуокиси углерода// Квант, электрон. - 1974. - Т. 1. - №7. - С. 1527-1536.

47. LevineJ.S., andJavanA. Observation of laser oscillation in 1-atm C02-N2-He laser pumped by an electrically heated plasma generated via photoionisation // Appl. Phys. Lett. - 1973. - Vol.22. - No. 1. - P.55-57.

20 40

80 100 120 140 160 i, не

Рис.11. Осциллограммы импульсов напряжения на лазерном промежутке и лазерного излучения на первой (ИК) и второй (УФ) положительных системах азота в смеси N2^6=30:3 мм рт.ст., /=90 см

ность импульса УФ-излучения до 100 не.

и , кВ

/,, к А , />

200 400

600

800

1000

еле начала накачки начинается экспоненциальное падение тока в лазерном промежутке, а еще через «500 не разряд гаснет.

Импульс излучения содержит короткий пик с длительностью на полувысоте 4050 не с мощностью до 45 МВт, за которым следует хвост, длительность которого зависит от состава рабочей смеси. В смеси Не:С02:Н2=3:1:1 полная длительность импульса генерации составляет «1 мке, а в первом пике содержится 35% энергии излучения. При работе с ЬС-генератором снижается пробивное напряжение лазерного промежутка, что приводит к быстрому контрагированию разряда и падению

Рис.12. Осциллограммы импульсов напряжения на ла- энеРгии излучения В 2 3 раза. При зерном промежутке (ВД, тока в лазерном промежутке накачке ГПТ даже при максимальных (.и) и лазерный импульс. Смесь Не:СО,:Н2=3:!:1 при Со примерно половина энергии р= 1 атм. Накачка ГПТ, £/0 =36 кВ

вкладывается в активную среду при оптимальном значении Е/р< 15 В/(см-мм рт.ст.) Для 1С-генератора основной энерговклад происходит при Е/рк20 В/(см-мм рт.ст.). Повышение Е/р и развитие неус-тойчивостей объемного разряда заметно снижают кпд генерации. Для условий рис.12 энергия, вложенная в активную среду, составляет 31 Дж. Энергия генерации при этом достигает £>=6,2 Дж, что соответствует кпд С02-лазера т]м=20% и ?7о=15%. При отключении 808-диодов энергия излучения падала до 0=2 Дж, а г)т1 не превышал 7%.

В главе 4 определены условия достижения максимальной эффективности работы нецепных химических лазеров при использовании традиционных 1С-генераторов. Полученный в эксперименте диапазон оптимальных условий накачки нецепных лазеров достаточно узок, и при увеличении длительности накачки и (или) удельного энерговклада начинается формирование искровых каналов в газовых смесях с высокой концентрацией БР6, приводящее к падению параметров генерации на молекулах НРфР). Поэтому при создании нецепных лазеров с высокой энергией генерации использование ГПТ начинает давать ощутимые преимущества, поскольку за счет существенного увеличения Щ и сИд/Л повышается устойчивость объемного разряда в рабочих смесях на основе элегаза.

Полученные результаты приведены на рис.13. Наиболее важный результат проведенных экспериментов состоит в следующем. В оптимальных условиях при накачке НБ-лазера от ГПТ кпд достигал предельных значений ^¡„,=10% при 0=1,4 Дж и удельной энергии излучения до 5,5 Дж/л [100 Дж/(л-атм)]. При этом т]тХ оставался примерно постоянным при изменении зарядного напряжения от 22 до 35 кВ и

34

¡удельной энергии накачки до »1 кДж/(л-атм). д,дж Во всех случаях разряд был совершенно однороден. В смесях SF6 с дейтерием получена энергия излучения до <2=1,2 Дж. Внутренний кпд DF-лазера также достигал предельного 'значения rjmt=7% и слабо зависел от зарядного напряжения. В этих условиях также наблюдались интенсивные каскадные переходы, 0,0' ¿2 ¿4 26 28 30 32 34 " з'би6кВ а общее число лазерных линий достигало 40. рда ]3 3ависимости энергии H3Jiy4eH„a (g) и Максимальные параметры генерации на внутреннего кпд (%„) HF и DF-лазеров с на-I молекулах HF(DF) были получены при ис- качкой от ГПТ от зарядного напряжения.

гггг 1—Of) ™ и Г —1 7П Н(Ь Смесь SF6:H2(D2)=48:6 мм рт.ст.С0=70нФ

, пользовании ГПТ при /-90 см и Со-1 /и нф.

Максимальная энергия излучения на молекулах HF 0=4,5 Дж [удельная энергия излучения 8 Дж/л или 150 Дж/(л-атм)] при т7о=4,4% получена в смесях с этаном, по-I скольку длительность импульса накачки составила 200 не, а удельный энерговклад превышал 100 Дж/л. Параметры накачки были достаточно далеки от оптимальных - значений, полученных в главе IV. Поэтому использование ГПТ давало заметное | улучшение характеристик нецепного HF-лазера. При отключении SOS-диодов энер-I гия излучения в исследованных рабочих смесях падала более чем в 2 раза из-за контракции объемного разряда. В рабочих смесях SF6-D2, энергия лазерного излучения на молекулах DF составила 6=2,4 Дж при %=2,4%. I Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен цикл исследований эксиламп на основе смесей криптона и ксенона с хлором и возбуждением нормальным и поднормальным тлеющим разрядом.

а) Определено, что небольшие добавки легких инертных газов в рабочую смесь эксиламп тлеющего разряда увеличивает эффективность свечения молекул ХеС1* и КгС1*-эксиламп, которая в положительном столбе тлеющего разряда достигает 15' 20%. Высокие параметры эксиламп с возбуждением тлеющим разрядом связаны с

эффективным образованием эксиплексных молекул в гарпунных реакциях и низ-I кой скоростью безызлучательной релаксации рабочих молекул в плазме разряда.

б)Экспериментально исследованы зависимости выходных характеристик KrCl*-, ХеС1*-эксиламп тлеющего разряда от режима протекания тока. Установлено,

1 что максимальный кпд эксиламп достигается при использовании для питания тлеющего разряда однополярных импульсов напряжения с длительностью 10 c<t<10~2 с, обеспечивающих среднюю плотность тока разряда в пределах 10" А/см2</<10"' А/см2 и длительность протекания тока U в диапазоне 0,25/</:<0,7/. Повышение мощности излучения эксилампы при питании тлеющего разряда пульсирующим напряжением связано с эффективным перемешиванием и охла-

ждением рабочей смеси в паузах между импульсами тока. Перегрев рабочей смеси при накачке постоянным током приводит к концентрации токового канала в центре трубки, где из-за сильной диссоциации молекул хлора наблюдается падение скорости формирования и высвечивания эксиплексных молекул, в) Показано, что поднормальный тлеющий разряд в смесях инертных газов с хлором может служить эффективным источником УФ-излучения. Поднормальный тлеющий разряд заполняет весь рабочий объем и обеспечивает высокую однородность распределения мощности спонтанного излучения на поверхности разрядной трубки. Получена мощность излучения до 7 Вт на Л«222 и 308 нм при эффективности до 20%. Высокая эффективность эксиламп с возбуждением поднормальным тлеющим разрядом определяется относительно малым прикатодным падением напряжения из-за высокого сопротивления положительного столба разряда и влияния УФ-излучения разряда на эмиссии электронов из катода.

2. Проведены исследования излучения эксиплексных молекул RrCl* и ХеС1* в барьерном разряде в смесях ксенона или криптона с хлором при повышенных мощностях возбуждения.

а) Определена оптимальная удельная энергия возбуждения барьерной эксилам-пы, которая составляет 0,1-0,2 мДж/см3. Дальнейшее увеличение вкладываемой энергии приводит к быстрому падению эффективности свечения эксиплексных молекул, связанное с падением скорости их образования в гарпунной реакции и ростом скорости тушения в процессах столкновения с электронами.

б)Получена пиковая мощность излучения на молекулах ХеС1* и KrCl* до 150 кВт при энергией излучения в импульсе до 25 мДж и удельной мощностью УФ-излучения до «100 Вт/см2 при кпд до «10%.

3. Исследованы параметры УФ- и ВУФ-излучения поперечного объемного разряда в газовых смесях Ne-Xe(Kr, Аг)-НС1.

а) Показано, что спектр излучения объемного разряда в основном состоит из относительно узких полос переходов D-X и В-Х молекул хлоридов инертных газов.

б) Получена пиковая мощность УФ-излучения на поверхности выходного окна эксилампы до «2 кВт/см2 при энергии в импульсе до «3 мДж.

в) Показано, что в объемном разряде в смеси Ne-Ar-HCl эффективно образуются и излучают молекулы ArCl*, а такой разряд является источником мощного ВУФ-излучения. Полная энергия (£>«0,6 мДж) и мощность (/«0,4 кВт/см2) ВУФ-излучения на /Ы75 нм может достигать 25% от соответствующих характеристик излучения объемных разрядов в смесях Ne-Xe(Kr)-HCl на Л«222 и 308 нм.

4. Проведены исследования параметров вынужденного излучения на молекулах KrCI* при накачке самостоятельным объемным разрядом. Определена мощность накачки, при которой достигается максимальная эффективность работы элек-

36

троразрядного КгС1*-лазера, которая достигает 2-2,5% при удельных мощностях накачки 2-7 МВт/см3.

. Реализован предельный кпд //¡„,=7-10% нецепных НР(ОР)-лазеров при накачке смесей элегаза с водородом и дейтерием. Показано, что при длительности импульса тока разряда не более 100-150 не, удельной энергии накачки 30-70 Дж/л при использовании профилированных электродов и подсветке рабочей смеси формируется однородный объемный разряд, что обеспечивает максимальный на сегодняшний день электрический кпд НР-лазеров до 770=6,4% и БР-лазеров до т/0=5%. Обнаружено, что каскадная генерация существенно изменяет распределение энергии излучения по колебательно-вращательным линиям и является одной из причин повышения кпд генерации за счет увеличения эффективности извлечения лазерных фотонов из активной среды лазера. На основе проведенных исследований разработаны эффективные нецепные лазеры с энергией излучения в импульсе 0> 1 Дж.

Созданы генераторы с прерывателями тока различных типов и проведены исследования и моделирование параметров лазерного излучения и объемного разряда при накачке различных рабочих газовых смесей от ГПТ. В ходе исследований: а) впервые получена генерация на молекулах азота и ХеС1* при накачке ГПТ с ПЭПТ, показана перспективность таких генераторов для накачки газовых лазеров;

в) определены условия формирования устойчивого объемного разряда при накачке ГПТ рабочих газовых смесях инертных газов с НС1, №3 и Р2. Установлено, что высокое начальное напряжение на лазерном промежутке и быстрое нарастание тока разряда при использовании ГПТ повышает стабильность и длительность горения объемного самостоятельного разряда и увеличивает энергию излучения и длительность импульса генерации на В-Х переходе молекул Хер*, КгР*, ХеС1* и атомарных переходах фтора;

г) при накачке от ГПТ реализованы максимальные энергия и импульсная мощность генерации лазера на линиях атомарного фтора, получены лазерные импульсы на молекулах Хер* с полной длительностью до 200 не при длительности на полувысоте до 100 не, реализованы эффективные режимы работы Хер*- и КгР*-лазеров с длительностью импульса до 100 не, энергией излучения до 2=0,65 Дж при кпд до 770=1,6%;

д) реализован режим работы ХеС1*-лазера с длительностью импульса излучения на полувысоте до «1/2=300 не при энергии изучения на молекулах ХеС1* 0= 1,5 Дж и кпд лазера щ= 1,4%.

7. При использовании ГПТ получены новые режимы генерации азотного лазера на полосе С3П„-В3ПЕ в смесях N2 с 8Р6 и №3, проведено моделирование работы ла-

зера на смеси азота с электроотрицательными газами NF3 и SF6 на переходах полос C3nu-B3ng и B3ng-A3EU+. В ходе исследований:

а) впервые получен режим генерации сдвоенных импульсов азотного лазера с появлением второго пика генерации в установившейся квазистационарной стадии разряда;

б) показано, что причиной появления второго пика является повышение напряжения в квазистационарной стадии разряда за счет прилипания электронов к электроотрицательным молекулам;

в) реализован режим генерации прямоугольных УФ-импульсов на С3Пи-В3Пв переходе с полной длительностью более 50 не и высоким кпд;

г) показана возможность разгрузки нижнего уровня перехода C3nu-B3ng. вынужденными переходами первой положительной системы B3ng-A3£u+, позволяющая увеличить длительность излучения на А=337,1 нм до 100 не;

д) получены максимальные энергии и мощность лазерного излучения на первой положительной системе азота, достигающие £>=27 мДж и РЛаз=0,7 МВТ;

е) получены максимальные на сегодняшний день энергетические характеристики азотного лазера с накачкой поперечным разрядом (энергия излучения на Л=337,1 нм i>=l 10 мДж в импульсе, пиковая мощность Р„т=6 МВт);

8. При использовании ГПТ:

а) реализован эффективный режим генерации на молекулах ССЬ с малой длительностью импульса излучения на полувысоте (менее 50 не), высокой пиковой мощностью излучения (до Рлаз=45 МВт) и кпд до r/mt= 15-20%;

б) увеличен диапазон длительности импульса накачки и удельной энергии, вложенной в активную среду, в которых реализуется эффективная генерация на молекулах HF(DF) в рабочих газовых смесях SF6-C2H6 и SF6-D2, реализован эффективный режим работы HF-лазера с энергией излучения до £>=4,5 Дж (удельная энергия излучения 8 Дж/л или 150 Дж/(л-атм) и кпд до 770=4,4%.

9. В ходе проведении работы созданы:

а) электроразрядные лазеры «ФОТОН», «ЛИДА», «ДИЛАН» различных типов;

б)эффективные KrCl*- и ХеС1*-эксилампы на основе нормального и поднормального тлеющего разряда;

в) эффективные KrCl*- и ХеС1*- эксилампы барьерного разряда с повышенной мощностью излучения (пиковая мощность до 150 кВт) и энергией излучения в импульсе до 20 мДж;

г) мощные импульсные эксилампы на хлоридах инертных газов с накачкой объемным самостоятельным разрядом с пиковой мощностью излучения до 2 кВт/см2;

д)эффективные XeF*- и КгР*-лазеры с длительностью импульса излучения до 200 не и кпд до 3%;

е) нецепные химические HF(DF)-jia3epbi с предельным кпд, широким спектром и энергией излучения до Q=4 Дж;

ж)лазеры на первой и второй положительных системах азота с максимальными на сегодняшний день длительностью импульсов, энергией и пиковой мощностью излучения в УФ- и ИК-областях спектра;

з) длинноимпульсные ХеС1*-лазеры с рекордными параметрами (длительность импульса на полувысоте 300 не, полная длительность импульса до 500 не, удельная энергия излучения до 150 мДж/см2).

Таким образом, можно заключить, что при проведении настоящей работы реше-а крупная научно-техническая задача создания газоразрядных источников вынуж-енного и спонтанного излучения, работающих в диапазоне длин волн от вакуумно-о ультрафиолета до инфракрасной области спектра с максимальными эффективно-тью, энергетическими и временными параметрами генерируемого излучения. Раз-аботан метод формирования объемных разрядов в различных рабочих газовых сме-ях высокого давления с использованием ГПТ. Реализованы новые режимы работы получены максимальные эффективности, длительности импульсов и энергия излу-ения электроразрядных лазеров, работающих на различных газовых смесях.

Результаты научно-исследовательской работы внедрены в ИОФ РАН, ИСЭ СО АН, Институте физики АН БССР, Институте физики АН УССР, НИИ ПП, СФТИ, ЖИ, Физико-энергетическом институте, а также в зарубежных организациях: омпаниях INVAP (Аргентина), СИЯТ (КНР), Beams, Inc. (Япония).

Основные публикации автора по теме диссертации: Монографии и главы в монографиях: . Taràsenko V.F., Lomaev M.I., Panchenko A.N., Skakun V.S., Sosnin E.A. High-power UV excilamps // In Book: High power lasers - science and engineering / Ed. by R. Kossovsky, M. Jelinek and R.F. Walter. NATO ASI Sériés 3. High Technology. Vol.7. 1996, P.331-345. ISBN 0-7923-3959-2. . Бойченко A.M., ЛомаевМ.И., Панченко A.H., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Ультрафиолетовые и ваку-умно-фиолетовые эксилампы: физика, техника, и применения. Томск: Scientifïc&Technical Translations, 2011.511 с.

. Панченко А.Н, Тарасенко В.Ф. Накачка газовых и плазменных лазеров самостоятельным разрядом / Энцикл.

низкотемп. плазмы. Гл.ред. В.Е.Фортов. Серия Б. Том XI -4. М.: Физматлит., 2005. С.257-279. . ПанченкоА.Н., Тарасенко В.Ф. Накачка газовых и плазменных лазеров индуктивными накопителями энергии / Энцикл. низкотемп. плазмы. Гл.ред. В.Е.Фортов. Серия Б. Том XI-4. М.: Физматлит., 2005. C.291-3I6.

. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Химические лазеры на молекулах HF (DF) / Энцикл. низкотемп. плазмы. Гл.ред. В.Е.Фортов. Серия Б. Том Х1~4. М.: Физматлит, 2005. С.756-761.

Патенты:

. А. с. 1792196, СССР, МКИ4 Н01J61/80. Импульсная широкоапертурная лампа / Коваль Б.А., ПанченкоА.Н., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Фомин А.Е., Янкелевич Е.Б. Опубл. 20.08.1995 г. . Мощная лампа тлеющего разряда: Пат. 2096863. Россия, МКИ6, H01J61/02, Н01J61/64; ПанченкоА.Н.,

Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. ИСЭ СО РАН. №95112337/07. Заявл. 18.07.1995. Опубл. 20.11.1997. . Рабочая среда лампы тлеющего разряда низкого давления: Пат. 2089962. Россия, МКИ6, H01J61/80,

HO 1J61/067. Панченко А.Н., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф.-, ИСЭ СО РАН. №95121858/07. Заявл. 26.12.1995. Опубл. 09.10.1997.

9. Способ накачки лампы тлеющего разряда с электроотрицательными газами в рабочей смеси: Пат. 2089971. Россия, МКИ6, H01J61/80, НО 1J61/067; Панченко А.Н., Соснин ЭЛ., Тарасенко В.Ф.; ИСЭ СО РАН. 95117515/07. Заявл. 16.10.1995. Опубл. 09.10.1997.

10. Powerfull glow discharge excilamp: Patent 6376972B. United States.Int. CI.6, H01J 17/26. Tarasenko V.F., Panchenko A.N., Sosnin E.A., Skakrn V.S., WangF.Т., Myers B.R., Adamson M.G.; Issued 23.04.2002.

11. Импульсный газовый лазер на смесях инертных газов с галогенами: Пат. 2216836. Россия. МПК7, H01S3/097, H01S3/22; Бакшт Е.Х., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В.\ ИСЭ СО РАН. Заявл. 04.01.2002.2002100657/28. Опубл. 20.11.2002.

Статьи в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК:

12. Mel'chenko S. V., Panchenko A.N., Tarasenko V.F. High - power Raman conversion of a discharge XeCl laser// Optics Communications. - 1985. - Vol. 56,- No. 1. - P.51-52.

13. Мельченко C.B.,.Панченко A.H, Тарасенко В.Ф. Электроразрядный КгС1*-лазер с энергией излучения 0,6 Дж // Письма в ЖТФ. - 1986. - Т. 12. - Вып.З. - С. 171-175.

14. Тарасенко В.Ф., Панченко А.Н., Мельченко С.В., и др. Мощный компактный ХеС1-лазер с накачкой самостоятельным разрядом //Квант, электроника. - 1987.-Т. 14.-№12.-С.2450-2451.

15. А.Н.Панченко, В.Ф.Тарасенко. Стабильные обрывы тока при разряде через плазму, созданную ХеС1-лазером // ЖТФ. - 1988. - Т.58. - Вып.8. - С.1551 -1554.

16. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Букатый Е.В. Мощная генерация на Я=222 нм при накачке газовой среды Ne(He)-Kr-HCI самостоятельным разрядом // Квант, электроника. - 1989. - Т.16. - №12. -С.2409-2412.

17. Месяг! Г.А., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Лазеры на смеси Ne-Xe-HCI и азоте при накачке генератором с плазменным прерывателем // ДАН СССР. - 1989. - Т.307. - №4. - С.869-872.

18. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Стабильная работа плазменного прерывателя с током переключения до ЮкА// Физика плазмы,- 1990.-Т.16.-Вып.9.-С.1061-1067.

19. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Газовые лазеры с накачкой от генератора с плазменным прерывателем тока и индуктивным накопителем // Квант, электроника. - 1990. - Т. 17. - № 1. - С.32-34.

20. Верховский B.C., Ломаев М.И., Мельченко С.В., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Управление энергетическими, временными и пространственными характеристиками излучения ХеС1-лазера // Квант, электроника. - 1991. - Т.18. - №11. - С.1279-1285.

21. Копылова Т.Н., МайерГ.В., Панченко А.Н., и.др. Мощный узкополосный лазер на красителях с накачкой джоульным эксиплексным лазером на хлориде ксенона // Квант, электроника. - 1993. -Т.20. - № 7. - С.657-662.

22. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Компактный электроразрядный ХеС1-лазер с энергией излучения 1 Дж и длительностью импульса 100-300 не // Квант, электроника. - 1993. - Т.20. -№ 7, - С.663-664.

23. Кауль В.Б., Мельченко С.В., Панченко А.Н., Тарасенко В. Ф. Лазерная система сЯ=307,65-308,5 и 457,6 -459,3 нм на основе ХеС1-лазеров и ВКР - ячейки на парах свинца // Известия АН СССР. Сер. Физическая. -1994. -Т.58. - № 6. - С.121-124.

24. Panchenko A.N., and Tarasenko V.F. Maximum performance of discharge - pumped exciplex laser at Я=222 nm // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1995. - Vol.31. -No.7. - P.1231-1236.

25. Панченко A.H., Соснин Э.А., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Ломаев М.И. Мощные коаксиальные эк-силампы со средней мощностью более 100 Вт // Письма в ЖТФ. - 1995. - Т.21. - Вып.20. - С.77-80.

26. BoichenkoA.M., Panchenko A.N., Tarasenko V.F., and Yakovlenko S.I. Efficient emission of Хе-С1г(НС1) and Kr-CI2(HCI) mixtures pumped by a glow discharge // Laser Physics. - 1995. - Vol.5. - No.6. -P.l 112-1115.

27. Бойченко A.M., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Эффективное излучение смеси Не-

Xe-NF3, накачиваемой тлеющим разрядом II Квант. электроника.-1996.-Т.23.-№5- С.417-419.

8. Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Спектры излучения тлеющего разряда в смесях инертный газ-СНзВг и 12 // Оптика атмосферы и океана. - 1997.-Т.10. №11. -С. 1271-1273.

9. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Излучательные характеристики поднормального тлеющего разряда в смесях инертных газов и галогенов // Опт. и спектроскопия - 1998. - Т.84. - №3. - С.389-392.

0. Lomaev M.I., Panchenko A.N., Skakun V.S., Sosnin E.A., Tarasenko V.F., Adamson M.G., Myers B.R., and Wang F.T. Excilamp producing up to 130 W of output power and possibility of its applications // Laser and Particle Beams. - 1997.-Vol. 15. No. 2. - P.339-345.

1. Ломаев М.И., Панченко A.H., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Цилиндрические эксилампы с накачкой тлеющим разрядом // ЖТФ. - 1998. - Т. 68. № 2. - С.64-68.

2. Бакшт Е.Х., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Азотный лазер с накачкой продольным разрядом от индуктивного и емкостного накопителей энергии II Квант, электроника. - 1998. - Т.24. - №12. -С.1087—1090.

3. Бакшт Е.Х., Орловский В.М., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективный электроразрядный СОз лазер с предымпульсом формируемым генератором с индуктивным накопителем Энергии // Письма в ЖТФ. - 1998. - Т.24. - Вып.4. - С.57-61.

4. Baksht Е.Н., Panchenko A.N., and Tarasenko V.F. Discharge lasers pumped by generators with inductive energy storage // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1999. - Vol.QE-35. -No.3. - P.261-265.

5. Панченко A.H., Тарасенко В.Ф., Яковленко СЛ. Несимметричное прохождение тока через сгусток лазерной плазмы // ЖТФ. - 1999. - Т.69. - Вып.З. - С.77-79.

6. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективный электроразрядный KrCI-лазер "Фотон" // Квант, электроника. - 1999. - Т.28. - №2. - С. 136-138.

7. Panchenko A.N., Sosnin Е.А., Tarasenko V.F. Improvement of output parameters of glow discharge UV excilamps // Optics Communications. - 1999. - Vol. 161.- No.3. - P.249-252.

8. Ломаев MM., Панченко A.H., Скакун B.C., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Мощные источники спонтанного ультрафиолетового излучения // Изв. ВУЗов. Физика. - 2000. - №5. - С.70-72.

9. Бакшт Е.Х., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективный длшшоимпульсный ХеС1 лазер с предымпульсом формируемым индуктивным накопителем энергии // Квант, электроника. - 2000. -Т.30. - №6. - С.506-508.

0. Тарасенко В.Ф., Орловский В.М., Панченко А.Н. Энергетические характеристики и устойчивость разряда нецепного HF лазера с накачкой самостоятельным разрядом // Квант, электроника. - 2001. -Т.31.-№12. -С.1035-1037.

1. Baksht Е.Н., Panchenko A.N., Tarasenko V.F., Matsunaga Т., and Goto Т. Long-pulse discharge XeF and KrF lasers pumped by a generator with inductive energy storage // Jap. J. Appl. Phys. - 2002. - Vol.41. -N0.6A. - P.3701-3703.

2. Панченко A.H., Орловский B.M., Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х. Эффективные режимы генерации HF лазера с накачки нецепной химической реакцией, инициируемой самостоятельным разрядом // Квант, электроника. - 2003. - Т.ЗЗ. - №5. - С.401^107.

3. Панченко А.Н., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф. Эффективный нецепной лазер, возбуждаемый самостоятельным разрядом // ЖТФ. - 2003. - Т.73. - Вып.2. - С. 136-138.

4. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Об эффективности нецепных электроразрядных HF (ОР)-лазеров // Изв. ВУЗов. Физика. - 2004. - Т.47. - №5. - С.93-94.

5. Панченко А.Н., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф. Спектральные характеристики нецепных электроразрядных HF и DF лазеров в эффективных режимах возбуждения II Квант, электроника. - 2004. -Т.34. -№4. - С.320-324.

6. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективные HF(DF) лазеры, с накачкой нецепной химической реакцией, инициируемой самостоятельным разрядом // Письма в ЖТФ. - 2004. - Т.30. - Вып.11. -С.22-28.

7. Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Панченко А.Н., РыбкаД.В., Тарасенко В.Ф., Кришнан М., Томпсон Дж.

Мощный источник спонтанного излучения в УФ области спектра: режимы возбуждения // Квант, электроника. - 2005. - Т.35. - № 7. - C.605-Î 10.

48. Патент А.Н., Тарасенко В.Ф., Тельминов А.Е. Эффективный электроразрядный XeF - лазер с накачкой от генератора с индуктивным накопителем энергии // Квант, электроника. - 2006. - Т.36. -№5. - С.403-407.

49. Panchenko A.N., and Tarasenko V.F. Pulsed gas lasers pumped by generators with inductive energy storage // Laser Physics. - 2006. - Vol. 16. - No. 1. - P.23-39.

50. Panchenko A.N., Tarasenko V.F., Belokurov A.N., Mendoza P., Rios I. Planar KrCl* - excilamp pumped by transverse self-sustained discharge with optical system for radiation concentration // Physica Scripta. -2006. - Vol.74. - No. 1. - P. 108-113.

51. Панченко A.H., Тарасенко В. Ф. Планарная эксилампа на хлоридах инертных газов с накачкой поперечным самостоятельным разрядом // Квант, электроника. - 2006. - Т.36. № 2 - С. 169-174.

52. Лосев В.Ф., Ковальчук Б.М., Тарасенко В.Ф., Панченко А.Н., и др. Широкоапертурная эксимерная лазерная система // Квант, электроника. - 2006. - Т.36. - № 1. — С.33-38.

53. Бычков Ю.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Тельминов А.Е., Ямполъская С.А., Ястремский А.Г. Теоретическое и экспериментальное исследование ХеС1 - лазера с использованием полупроводникового прерывателя тока в схеме питания // Квант, электроника. - 2007. -Т.37. - №4. -С.319-324.

54. Панченко А.Н., Суслов А.И., Тарасенко В.Ф., Тельминов А.Е. Лазер на смеси азота с электроотрицательными газами, накачиваемый поперечным разрядом от генератора с индуктивным накопителем энергии: теория и эксперимент // Квант, электроника. - 2007. - Т.37. - №5. - С.433-439.

55. Коновалов И.Н., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Тельминов Е.А. Широкоапертурный электроразрядный азотный лазер // Квант, электроника. - 2007. - Т.37. - №7. - С.623-627.

56. Панченко А.Н., Тарасенко В. Ф., Тельминов А.Е. Рентгеновское излучение искровой системы пре-дыонизации и плазмы объемного разряда в лазере с индуктивным накопителем энергии // Квант, электроника. - 2007. - Т.37. - №1. - С. 103-107.

57. Бычков 10.К, Панченко А.Н., Тельминов Е.А., Тарасенко В.Ф., Ямполъская С.А., Ястремский А.Г. KrF-лазер с накачкой двойным разрядом от генератора с индуктивным накопителем // Известия ТПУ. - 2008. - Т.312. - №2. - С.И 3-116.

58. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Коаксиальные эксилампы, возбуждаемые барьерным разрядом с повышенной энергией излучения в импульсе // Квант, электроника. - 2008. - Т.38. -№1. - С.88-91.

59. Panchenko A.N., Susîov A.I., Tarasenko V.F., Konovalov I.N., and Tel'minov A.E. Laser on nitrogen-electronegative gas mixtures, pumped by inductive energy storage generator: Experiment and theoretical model // Physics of Wave Phenomena. - 2009. -Vol.17. - No.4. - P.251-276.

60. Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Мощные электроразрядные лазеры на плотных газах с накачкой от генераторов с полупроводниковыми прерывателями тока // Оптика атмосферы и океана. - 2010. -Т.23. -№ 10. - С.865-872.

61. Орловский В.М., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Электроразрядный СОг лазер с высокой пиковой мощностью излучения // Квант, электроника. -2010. -Т.40. -№3. - С. 192-194.

62. Гении Д.Е., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Тельминов А.Е. Влияние добавок SF6 hNF3 на режимы УФ и ИК генерации в азоте //Квант, электроника. -2011. -Т.41.-№4. -С.360-365.

Подписано к печати 16.02.2012 г. формат 60x84 1/16 Тираж 100. Заказ 125. Отпечатано в Институте сильноточной электроники СО РАН. 634055, г. Томск, пр. Академический, 2/3.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ФОРМИРОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ 21 РАЗРЯДОВ В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

§ 1.1. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЕ

§ 1.2. СИСТЕМЫ НАКАЧКИ САМОСТОЯТЕЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ 25 С ЕМКОСТНЫМИ НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ

§ 1.3. СИСТЕМЫ НАКАЧКИ НА ОСНОВЕ ГЕНЕРАТОРОВ С

ИНДУКТИВНЫМИ НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ

ГЛАВА II. МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ 35 АППАРАТУРА

§ 2.1. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭКСИЛАМП И 35 ЛАЗЕРОВ

§ 2.2. ИЗМЕРЕНИЕ ИМПУЛЬСОВ ТОКА И ПАДЕНИЯ 40 НАПРЯЖЕНИЯ НА РАЗРЯДНОМ ПРОМЕЖУТКЕ

§ 2.3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ГАЗОВЫХ РАБОЧИХ СМЕСЕЙ

§ 2.4. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

§ 2.5. КОНСТРУКЦИИ ИСТОЧНИКОВ СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

2.5.1. Мощные эксилампы барьерного разряда.

2.5.2. Мощные эксилампы с возбуждением поперечным самостоятельным 43 разрядом

2.5.3. Мощные эксилампы тлеющего разряда

§ 2.6. КОНСТРУКЦИИ ЛАЗЕРОВ С ФОРМИРОВАНИЕМ 46 ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА ГЕНЕРАТОРАМИ С ЕМКОСТНЫМИ НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ

2.6.1. ХеС1* - лазеры с промышленными коммутаторами

2.6.1.1. Мощные лазеры «ЛИДА-101» и «ЛИДА-КТ»

2.6.1.2. Лазер «ЛИДА-Д» с переменной длительностью импульса 48 излучения

2.6.1.3. Длинноимпульсный ХеС1 - лазер «ЛИДА-М»

2.6.2. Универсальные лазеры «ФОТОН»

2.6.3. Многоволновой лазер «ДИЛАН»

§ 2.7. КОНСТРУКЦИИ ЛАЗЕРОВ НА ОСНОВЕ ГЕНЕРАТОРОВ С 58 ИНДУКТИВНЫМИ НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ И ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

2.7.1. Лазер с накачкой от генератора с плазменно-эрозионным 58 прерывателем тока

2.7.2. Лазеры с накачкой от генераторов с прерывателями тока на основе 60 промышленных диодов типа СДЛ

2.7.3. Лазеры с накачкой от генераторов с полупроводниковыми 61 прерывателями тока на основе SOS - диодов

2.7.3.1. Лазеры с искровой предыонизацией

2.7.3.2. Широкоапертурный азотный лазер с рентгеновской 64 предыонизацией

2.7.3.4. Лазеры с возбуждением продольным разрядом

ГЛАВА III. ЭФФЕКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ УФ - СПОНТАННОГО 68 ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАЗРЯДОВ В СМЕСЯХ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ И ГАЛОГЕНОВ

§ 3.1. ЭКСИЛАМПЫ С НАКАЧКОЙ НОРМАЛЬНЫМ ТЛЕЮЩИМ 69 РАЗРЯДОМ

3.1.1. Цилиндрические эксилампы на молекулах XeF*, XeCl*, KrCl*

3.1.2. Коаксиальные эксилампы на молекулах XeCl и KrCl

§ 3.2. XeCl* И KrCf - ЭКСИЛАМПЫ С НАКАЧКОЙ 81 ПОДНОРМАЛЬНЫМ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ

§ 3.3. КОАКСИАЛЬНЫЕ БАРЬЕРНЫЕ ЭКСИЛАМПЫ С 85 ПОВЫШЕННОЙ ЭНЕРГИЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ В ИМПУЛЬСЕ

§ 3.4. МОЩНЫЕ ЭКСИЛАМПЫ С НАКАЧКОЙ ПОПЕРЕЧНЫМ 91 САМОСТОЯТЕЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ

3.4.1. Спектральный состав излучения эксилампы

3.4.2. Вольтамперные и излучательные характеристики поперечного 94 объемного разряда

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ III

ГЛАВА IV. ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЕ ЛАЗЕРЫ С ЕМКОСТНЫМИ 103 ГЕНЕРАТОРАМИ НАКАЧКИ

§ 4.1. УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ, ВРЕМЕННЫМИ И

ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ИЗЛУЧЕНИЯ

XeCI* - ЛАЗЕРОВ

§ 4.2. ЭФФЕКТИВНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО 116 ЛАЗЕРА НА МОЛЕКУЛАХ KrCl*

§ 4.3. ЭФФЕКТИВНЫЕ НЕЦЕПНЫЕ HF(DF) - ЛАЗЕРЫ С 133 НАКАЧКОЙ ОБЪЕМНЫМ САМОСТОЯТЕЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ IV

ГЛАВА V. ЭФФЕКТИВНЫЕ ЛАЗЕРЫ УФ И ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА 156 С НАКАЧКОЙ ОТ ГЕНЕРАТОРОВ С ИНДУКТИВНЫМИ НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ И ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

§ 5.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПЛАЗМЕННО-ЭРОЗИОННОГО 157 ПРЕРЫВАТЕЛЯ ТОКА

§ 5.2. ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЕ ЛАЗЕРЫ С НАКАЧКОЙ ОТ 165 ГЕНЕРАТОРА С ПЛАЗМЕННО-ЭРОЗИОННЫМ ПРЕРЫВАТЕЛЕМ ТОКА

§ 5.3. ЛАЗЕРЫ С НАКАЧКОЙ ПОПЕРЕЧНЫМ 169 САМОСТОЯТЕЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ ОТ ГЕНЕРАТОРОВ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА (ГПТ)

5.3.1. Особенности работы полупроводниковых прерывателей тока в 169 импульсных генераторах

5.3.2. Пеннинговский плазменный лазер на смеси неона с водородом

5.3.3. Лазер на атомарных переходах фтора (FI - лазер)

5.3.4. Эффективные лазеры на галогенидах инертных газов с большой 184 длительностью импульса излучения

5.3.4.1. Расчетные модели электроразрядных XeCI* - и KrF* - лазеров с 184 накачкой от генераторов с полупроводниковыми прерывателями тока

5.3.4.2. XeF* - лазер с накачкой от ГПТ

5.3.4.3. KrF - лазер с накачкой двойным разрядом от генератора с ГПТ

5.3.4.4. XeCI* - лазер с накачкой двойным разрядом от ГПТ на основе

SOS - диодов с длительностью импульса накачки 150 не

5.3.4.5. Длинноимпульсные XeCI - лазеры с накачкой двойным 211 разрядом от ГПТ

5.3.4.6. Задающий генератор на основе длинноимпульсного ХеС1* - 220 лазера с накачкой от ГПТ ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ V

ГЛАВА VI. ЭФФЕКТИВНЫЕ АЗОТНЫЕ, С02 - И НЕЦЕПНЫЕ 225 ХИМИЧЕСКИЕ ЛАЗЕРЫ С НАКАЧКОЙ ОТ ГЕНЕРАТОРОВ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА

§ 6.1. ЛАЗЕРЫ С ПРОДОЛЬНЫМ РАЗРЯДОМ, ВОЗБУЖДАЕМЫЕ 225 ГЕНЕРАТОРАМИ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ

ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА

§ 6.2. МОЩНЫЕ ДЛИННОИМПУЛЬСНЫЕ АЗОТНЫЕ ЛАЗЕРЫ С 235 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА

6.2.1. Расчетная модель лазера на смесях азота с электроотрицательными 239 газами

6.2.2. Параметры генерации азотного лазера и характеристики объемного 245 разряда в смесях азота с электроотрицательными газами

6.2.3. Режимы работы азотного лазера на смесях азота с 8Р6 и №

6.2.4. Широкоапертурный электроразрядный азотный лазер

§ 6.3. ЭФФЕКТИВНЫЕ С02 - ЛАЗЕРЫ С НАКАЧКОЙ ОТ 264 ГЕНЕРАТОРОВ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ ТОКА

§ 6.4. НЕЦЕПНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ЛАЗЕРЫ С НАКАЧКОЙ ОТ 270 ГЕНЕРАТОРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕРЫВАТЕЛЯМИ

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ VI

Общая характеристика работы. Диссертационная работа посвящена исследованию физических процессов в рабочих средах источников вынужденного и спонтанного излучения (лазеров и эксиламп) на основе газовых смесей различного состава при накачке самостоятельными электрическими разрядами, формируемыми источниками импульсного и постоянного напряжения, а также определению энергетических, спектральных и временных характеристик излучения данных источников. Основное внимание в работе уделено исследованию характеристик лазерного излучения, генерируемого в поперечных объемных самостоятельных разрядах, формируемых импульсными генераторами на основе емкостных ЬС -генераторов и генераторов с прерывателями тока различных типов, а также параметров спонтанного излучения молекул галогенидов благородных газов в тлеющем и барьерном разрядах.

Актуальность работы. В настоящее время газоразрядные источники спонтанного (эксилампы) и вынужденного (лазеры) излучения находят широкое применение при проведении исследований взаимодействия излучения с веществом, в многочисленных технологических приложениях, медицине, биологии, при синтезе новых материалов и модификации их свойств, фотостимулирования различных химических процессов, в фотобиологии, фотомедицине, т.д. [1, 2]. Поэтому создание источников излучения, улучшение их рабочих параметров, поиск новых эффективных режимов работы данных источников является актуальной задачей, имеющей большое научное и практическое значение.

К началу настоящей работы было обнаружено излучение гетероядерных возбужденных молекул, состоящих из атома инертного газа и галогена или кислорода, которые были названы эксиплексами и положили начало развитию эксиплексных лазеров и эксиламп на молекулах галогенидов благородных газов (ГБГ) [3]. Интенсивная флуоресценция молекул Ю(* {Я - атом инертного газа, X - атом галогена) впервые обнаружена при взаимодействии атома инертного газа в о метастабильном состоянии Р2 с галогеносодержащими молекулами [4, 5]. Первый экиплексный лазер был запущен на молекулах ХеВг* в 1975 г. [6]. Несколько позже * * была получена генерация и на молекулах ХеБ , ХеС1 и КгБ [7, 8].

С этого времени также начались исследования, направленные на получение спонтанного ультрафиолетового или вакуумного ультрафиолетового излучения эксиплексных молекул. Было показано, что ряд эксимерных и эксиплексных сред, на которых не достигается порог лазерной генерации, пригодны для формирования спонтанного излучения при различных условиях возбуждения. В ряде работ изучались излучательные характеристики импульсного тлеющего и поперечного объемного разрядов в смесях инертных газов и галогенов высокого давления. Получена люминесценция молекул АгО , АгС1 , ХеС1 , ХеВг , ХеБ и Хе1 [9-12]. Эффективность излучения в импульсных разрядах была крайне низка из-за развития контракции объемного разряда. Существенное повышение излучательных характеристик эксиламп на молекулах ГБГ было достигнуто при накачке тлеющим разрядом постоянного тока [13]. Максимальная эффективность свечения молекул ХеСГ и КгС1* достигала 10% при мощности излучения около 10 Вт, однако исследования, направленные на дальнейшее увеличения КПД и мощности излучения эксиламп данного типа, не проводились. Сравнимые значения мощности излучения и эффективности имеют эксилампы барьерного разряда [14, 15]. Для возбуждения эксиламп данного типа используются относительно короткие импульсы, следующие с большой частотой. При этом возможность повышения пиковой мощности эксиламп барьерного разряда практически не исследовалась. Объемный поперечный разряда также используется для получения мощного спонтанного УФ - и ВУФ - излучения [12, 16]. Однако приведенные в литературе параметры таких источников спонтанного излучения крайне низки. Тем не менее, повышение характеристик эксиламп, в которых рабочая излучающая среда формируется самостоятельными разрядами различных типов, актуально в силу растущих потребностей в мощных и недорогих источниках УФ - и ВУФ - излучения в различных областях науки и техники, а улучшение параметров эксиламп требует дополнительных исследований.

Формирование и поддержание объемного поперечного самостоятельного разряда также весьма важно при создании эффективных импульсных газовых лазеров. В настоящее время для формирования самостоятельных разрядов и накачки импульсных электроразрядных лазеров широко используются генераторы, основанные на емкостных накопителях энергии (ЕНЭ) различных конструкций. Применение генераторов накачки с ЕНЭ на основе ЬС - контуров позволило создавать лазеры с высокой импульсной и средней мощностью излучения на переходах различных атомов и молекул [17-26 ]. При использовании ЬС - генераторов для создания мощных эффективных лазеров приходится решать ряд сложных проблем, связанных с повышением мощности накачки, формированием однородного объемного разряда и эффективной передачей в создаваемую активную среду энергии, запасенной в генераторе накачки. При этом к электрической цепи генератора предъявляются жесткие и зачастую противоречивые требования: минимизировать индуктивность разрядного контура, обеспечить высокое напряжение на разрядном промежутке на стадии формирования разряда и значительно более низкое напряжение на стадии ввода основной энергии в разряд и т.п. Удовлетворение вышеприведенных требований, как правило, сопряжено с серьезными трудностями, которые приводят к заметному усложнению конструкции импульсного генератора. При этом накачка от генераторов с емкостными накопителями энергии не всегда позволяет реализовать эффективные режимы работы источников спонтанного и вынужденного излучения. Также для ряда активных сред не определены параметры импульсов возбуждения, формируемых генераторами с емкостными накопителями, и составы газовых смесей, позволяющие достичь предельных эффективностей работы источников вынужденного излучения.

Вместе с тем уже достаточно давно известны методы генерации импульсов высокого напряжения с помощью индуктивных накопителей энергии (ИНЭ) и прерывателей тока различных типов [27]. В этом случае определенная часть энергии первичного емкостного накопителя (накопительной емкости Со) передается в индуктивность цепи генератора, а затем при срабатывании прерывателя тока может быть использована для создания активной лазерной среды на основе объемного самостоятельного разряда. В генераторе накачки прерыватель выполняет (совместно с ИНЭ) функции усилителя мощности, умножителя напряжения, а также обострителя фронта импульсов тока и мощности накачки. Таким образом, применение прерывателя тока позволяет более широко использовать потенциальные возможности LC - генератора накачки, а перечисленные свойства делают ИНЭ и прерыватель важными инструментами при решении проблем, связанных с формированием объемного разряда и эффективной передачей энергии в активную среду, что, в свою очередь, может обеспечить эффективную лазерную генерацию в различных рабочих газовых смесях. Несмотря на перечисленные достоинства генераторов с ИНЭ к началу выполнения настоящей работы подробные исследование характеристик объемного разряда и лазерных параметров в рабочих газовых смесях высокого давления при накачке генераторами с прерывателями тока (ГПТ) практически не проводились. Основная причина этого связана с отсутствием простых и надежных прерывателей тока, способных работать в импульсно-периодическом режиме. Ситуация изменилась после открытия эффекта наносекундного обрыва тока в промышленных силовых диодах типа СДЛ и КЦ и создания на основе этого эффекта специального прерывателя тока - SOS - диода (от англ. Semiconductor Opening Switch). SOS - диоды позволяют переключать на нагрузку токи в десятки килоампер за единицы наносекунд с частотой повторения в несколько килогерц. При этом они компактны, способны выдерживать многократные перегрузки по току и напряжению, имеют практически неограниченный срок службы. Поэтому возможности, которые открывает применение прерывателя в генераторах накачки, в сочетании с уникальными свойствами современных полупроводниковых прерывателей тока (ППТ) делают генераторы с ИНЭ и ППТ весьма привлекательными для возбуждения импульсных газовых лазеров.

Таким образом, к началу выполнения настоящей работы актуальными оставались следующие направления исследований и создания газоразрядных источников спонтанного и вынужденного излучения. Во-первых, исследование физических процессов в плазме самостоятельных разрядов с целью получения максимальных эффективностей газоразрядных источников спонтанного излучения с рабочими средами на основе смесей инертных газов с галогенами при использовании различных режимов возбуждения. Во-вторых, исследование параметров объемного самостоятельного разряда и вынужденного излучения в различных рабочих газовых смесях при накачке от ЬС - генераторов и поиск режимов возбуждения, в которых реализуются максимальные эффективности работы электроразрядных лазеров. В-третьих, широкие исследования режимов работы электроразрядных газовых лазеров с накачкой генераторами с индуктивными накопителями и прерывателями тока различных типов, включая ранее не использовавшиеся для этой цели. В связи с этим, тематика настоящей диссертационной работы, связанная с исследованием протекающих в различных газовых рабочих средах физических процессов, направленных на достижение максимальных выходных параметров источников вынужденного и спонтанного излучения, является актуальной.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы было изучение физических процессов, протекающих в активных и рабочих средах газоразрядных источников вынужденного и спонтанного излучения при их возбуждении самостоятельными разрядами различных типов для повышения их выходных характеристик: эффективности, энергии, мощности и длительности импульсов излучения. При этом основное внимание уделено рабочим средам источников вынужденного излучения при формировании объемного самостоятельного разряда генераторами с прерывателями тока и источников спонтанного излучения на основе тлеющих разрядов различных типов.

Достижение цели работы предполагало решение следующих задач: * *

1). Исследование эксиламп на молекулах ХеБ , ХеС1 и КгС1 , возбуждаемыми нормальным и поднормальным тлеющими разрядами, а также барьерным и поперечным разрядами, определение влияния частоты следования и формы импульсов тока разряда, а также состава рабочих газовых смесей на эффективность работы различных эксиламп.

2). Определение оптимальных условий возбуждения поперечным объемным разрядом с УФ - предыонизацией электроразрядных лазеров на молекулах KrCl* и HF (DF), при которых достигаются максимальные эффективности генерации лазерного излучения.

3). Проведение исследований работы плазменного прерывателя тока и генератора с ИНЭ и прерывателем данного типа, исследование накачки ХеС1*, азотного лазеров и лазера на смеси, Ne-Нг данным ГПТ для определения возможности использования генераторов с ИНЭ для накачки импульсных газовых лазеров.

4). Определение параметров импульсов возбуждения, формируемых генератором с полупроводниковым прерывателем тока на основе SOS - диодов, при которых достигается максимальная длительность существования объемной стадии разряда в активных газовых смесях эксиплексных XeF*- , KrF*- , XeCl* - лазеров и в смесях гелия с фтором и трифторидом азота.

5). Экспериментальное и теоретическое исследование характеристик объемного разряда и параметров вынужденного излучения на молекулах галогенидов инертных газов и азота при различных режимах накачки рабочих газовых смесей генераторами с полупроводниковыми прерывателями тока.

6). Исследование возможности получения новых эффективных режимов работы лазеров на молекулах азота, С02, HF (DF) при формировании объемного самостоятельного разряда генераторами с полупроводниковыми прерывателями тока.

Методы исследований. Основным методом исследований является физический эксперимент. Для определения характеристик разряда использовались стандартные методики измерения и регистрации осциллограмм импульсов тока разряда, напряжения на плазме объемного самостоятельного разряда, свечения разряда и стандартные методики оценки ошибок эксперимента. Для интерпретации полученных экспериментальных данных использовалось математическое моделирование работы ряда источников излучения на основе кинетических моделей, разработанных в Лаборатории газовых лазеров и Лаборатории теоретической физики Института сильноточной электроники СО РАН и оценочные расчеты.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. В положительном столбе нормального и поднормального тлеющего разряда в смесях Хе(Кг) : С1г= (6-3): 1 при давлении до р ~ 10 мм рт.ст. при добавках легких инертных газов (гелия и (или) неона) при содержании /?Не добавки pG < pnt < -^Pg> где pa - парциальное давление хлора и возбуждении импульсами длительностью *

10" с < t < 10" с достигается КПД излучения эксиплексных молекул KrCl и ХеС1

IO 1 до 20% за счет высокой (до ~10 см с ) скорости их образования в гарпунных реакциях и низкой (~1017 см~3с~') скорости их безызлучательной релаксации в активном объеме эксилампы.

2. При накачке смесей Хе(Кг) : С12 = (150-100) : 1 при давлении 100-200 мм рт.ст. объемным барьерным разрядом максимальная эффективность 8-10% свечения молекул ХеС1* и KrCl* достигается при удельной энергии накачки 0,1-0,2 мДж/см3 в течение импульса возбуждения длительностью не более 500 не.

3 3

Увеличение энергии накачки с 0,2 мДж/см до 1 мДж/см приводит к уменьшению КПД эксиламп барьерного разряда с 8-10% до 3%, связанному с падением скорости образования эксиплексных молекул в гарпунной реакции из-за роста потерь возбужденных атомов инертного газа в процессе ступенчатой ионизации и ростом скорости тушения эксиплексных молекул в столкновениях с электронами.

3. При накачке активной среды, состоящей из Ne, Кг и HCl с соотношением компонентов Kr : HCl = (100 - 200) : 3 мм рт.ст. при давлении Ne 3-5 атм, объемным самостоятельным разрядом длительностью 40-120 не в квазистационарной стадии разряда реализуется генерация на молекулах KrCl* с эффективностью 2-2,5% при удельных мощностях накачки PyJX = 2-7 МВт/см .

4. В смесях SFö с водородом и дейтерием в соотношении SFö:H2(D2) = 8:1 при давлениях смеси 20-50 мм рт.ст. достигаются предельные КПД генерации нецепных электроразрядных HF - и DF - лазеров до 7-10% при длительности импульса тока объемного самостоятельного разряда не более 100-150 не и удельной энергии накачки 30-70 Дж/л, что связано с появлением каскадных переходов, увеличивающих количество лазерных линий в спектре выходного излучения лазера.

5. Использование высоковольтного предымпульса с временем нарастания тф= 10-20 не, обеспечивающего приведенную напряженность поля на лазерном промежутке не менее Е/р = 5 кВ/(смхатм), скорость нарастания тока разряда dl/dt =2-3 кА/нс и удельную мощность накачки не менее 1 МВт/см , является условием формирования устойчивого объемного разряда в смесях Ne-Kr-F2, Ne-Xe-NF3 при соотношении компонент смеси Kr : F2 = 60 : 1,5 мм рт.ст, Хе : NF3 = (6-3) : (1,5-0,5) мм рт.ст. и в смесях Не - F2(NF3) при содержании F2(NF3) 1,5-3 мм рт.ст. и давлении буферного газа неона или гелия до 3 атм с длительностью до 150 не. В этих условиях достигается лазерная генерация на В-Х переходах молекул KrF ,

XeF* с эффективностью до 3% и реализуются максимальные мощность (до 400 кВт) и энергия (до 8 мДж) излучения на атомарных переходах фтора с длительностью импульса излучения до 150-200 не.

6. В газовых смесях Ne - Хе - HCl при соотношении компонентов смеси Хе : HCl = (12-10) : (1,2-1,0) мм рт.ст. и давлении буферного газа до 3 атм формируется устойчивый объемный разряд с полной длительностью до t = 550 не, и реализуется эффективная генерация на молекулах ХеСГ с энергией до Q = 1,5 Дж, КПД 7/0=1,5% и длительностью лазерного импульса на полувысоте до ¿ш = 300 не при использовании предымпульса, обеспечивающего на лазерном промежутке максимальное значение параметра Е/р не менее 5 кВ/(смхатм), скорость нарастания тока разряда не менее 4 кА/нс и мощность накачки не менее 2 МВт/см3.

7. При возбуждении объемным поперечным разрядом смесей азота с добавками NF3 и SF6 при давлении азота р{N2) = 30 - 60 мм рт.ст. и содержании добавки (0,1-0,25)x/?(N2), максимальном значении параметра Е/р на лазерном промежутке не менее 200 В/(смхмм рт.ст.) и активной длине лазера / не менее 70 см реализуется режим работы азотного лазера на ^=337,1 нм с двумя пиками излучения в течение одного импульса накачки из-за увеличения напряжения горения объемного разряда за счет прилипания к электоротрицательным молекулам. При увеличении / до 90 см и Е/р до 300 В/(смхмм рт.ст.) достигается режим генерации прямоугольных импульсов на X = 337,1 нм с длительностью >50 не при максимальной энергии и эффективности генерации азотного лазера, а дополнительная разгрузка уровня ВзПё вынужденными переходами на полосе B3ng-A3Su+ азота увеличивает длительность импульсов генерации на X = 337,1 нм до 100 не.

8. При формировании объемного разряда в смесях Не : С02 : N2 =3:1:1 атмосферного давления предымпульсами, обеспечивающими максимальное значение параметра Е/р на лазерном промежутке не менее 35 кВ/(смхатм) и скорость нарастания тока разряда не менее 2 кА/нс, реализуется режим накачки при оптимальном для заселения верхнего лазерного уровня С02 - лазера значении параметра Е/р <15 В/(смхмм рт.ст.) и достигается мощная (до Q = 6,2 Дж и Рлаз = 45 МВт) эффективная (до rjint = 20%) генерация на Я = 10,6 мкм.

Достоверность результатов исследований обусловлена применением общепринятых методик измерения параметров электрических импульсов и характеристик лазерного и спонтанного излучения, использованием современной регистрационной аппаратуры и современных методик эксперимента, современных аналитических и численных методов; количественным совпадением экспериментальных данных с результатами модельных расчетов, согласованием полученных результатов с данными, полученными другими авторами в подобных условиях эксперимента. Использованная в экспериментах аппаратура позволяла проводить измерения импульсов с временным разрешением не хуже 10 не, максимальная относительная ошибка измерений энергии (мощности) излучения и КПД лазеров не превышала ±10% и ±15%, соответственно, относительная ошибка измерения мощности и КПД эксиламп составляла ±25%, спектральная полуширина аппаратной функции спектральных приборов не превышала 2,5 нм.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1). Предложены рабочие среды газоразрядных источников спонтанного излучения с накачкой тлеющим разрядам, состоящие из смесей Хе-С1г и Кг-С^ с добавками Не и (или) Ne, в которых достигается увеличение эффективности спонтанного излучения молекул XeCl* и KrCl* по сравнению с ранее использовавшимися смесями. (Патент Российской Федерации RU 2089962 С1. Опубл. 09.10.1997 г.);

2). Определены оптимальные для достижения максимальной эффективности работы KrCl* - и XeCl* - эксиламп тлеющего разряда формы импульса возбуждения, частота их следования и плотность тока разряда. Измерена эффективность свечения молекул XeCl* и KrCl* в положительном столбе тлеющего разряда. (Патент РФ RU №2089971 С1. Опубл. 9.10.1997 г., Патент РФ RU №2096863 С1, H01J61/02, H01J61/64. Опубл. 20.11.1997 г., US Patent 6376972 Bl. Publ. April 23, 2002);

3). Измерена эффективность свечения эксиплексных молекул в поднормальном тлеющем разряде в смесях инертных газов с хлором. Сделаны предположения о причинах высокого КПД свечения эксиплексных молекул в разряде данного типа. Предложено использовать поднормальный тлеющий разряд для создания эффективных источников УФ - излучения. *

4). Предложен механизм ограничения эффективности свечения молекул KrCl , XeCl в объемном барьерном разряде в смесях ксенона или криптона с хлором при повышении мощности возбуждения.

5). Определены условия возбуждения поперечным объемным разрядом смесей SF6 с водородосодержащими молекулами и дейтерием, обеспечивающие максимальные КПД работы нецепных HF - и DF - лазеров.

6). Определены условия, при которых достигаются максимальные скорости обрыва тока в эрозионной лазерной плазме, создаваемой импульсами ХеС1 - лазера. Предложено использовать плазменно-эрозионный прерыватель с лазерной плазмой в генераторе с индуктивным накопителем для накачки газовых лазеров.

7). Предложено использовать генераторы с прерывателями тока на основе полупроводниковых SOS - диодов газовыми лазерами для возбуждения двойным разрядом различных рабочих газовых смесей. Показано, что ГПТ повышает стабильность и длительность горения объемной стадии самостоятельного разряда в смесях инертных газов с HCl, NF3 и F2, в смесях N2-SF6 (NF3) и He-C02-N2 и увеличивает энергию излучения и длительность импульса генерации на В-Х * * переходах молекул XeF , KrF , XeCl , на переходах первой и второй положительных системах молекулы азота и атомарных переходах фтора.

8). Показано, что при накачке смесей N2-SF6 (NF3) объемным самостоятельным разрядом значение параметра Е/р на лазерном промежутке в квазистационарной стадии разряда за счет прилипания электронов к электроотрицательным молекулам достигает значений, достаточных для увеличения времени

3 3 существования инверсии на переходе С Пи-В Пё молекулы азота.

9). Реализованы новые режимы генерации азотного лазера в смесях азота с SF6(NF3): -с двумя пиками излучения в течение одного импульса накачки;

-режим генерации прямоугольных импульсов с большой длительностью; -режим каскадной генерации, позволяющий увеличивать длительность лазерных

3 3 3 импульсов на полосе С Пи-В Пё за счет разгрузки уровня В Пё вынужденными переходами на полосе В3Пё-А3£и+.

10). Найдены условия, при которых использование ГПТ расширяет диапазон длительностей импульса и удельной энергии накачки нецепных химических HF (DF) - лазеров, в которых реализуется эффективная генерация.

Научная ценность полученных в работе результатов состоит в том, что:

1). Сделано предположение о причине повышения КПД эксиламп тлеющего разряда в тройных смесях He(Ne)-Xe(Kr)-HCl, связанное с увеличением коэффициента вторичной эмиссии для ионов Не+ и Ne+ по сравнению с ионами Хе+ и Кг+, что снижает катодное падение и увеличивает энерговклад в положительный столб тлеющего разряда.

2). Показано, что высокая скорость образованием эксиплексных молекул в гарпунных реакциях и низкая скорость их безызлучательной релаксации в плазме разряда является физической причиной высокой (до 15%) эффективности свечения эксиплексных молекул в положительном столбе нормального тлеющего разряда.

3). Определена оптимальная удельная энергия возбуждения барьерных эксиламп. Показано, что причиной падения эффективности эксиламп барьерного разряда при увеличении удельной энергии накачки является падение скорости образования эксиплексных молекул и рост скорости их в столкновительного тушения.

4) Измерены энергетические параметры излучения молекул ArCl*, KrCl*, XeCl* в поперечном объемном самостоятельном разряде. На основе проведенных исследований и результатов других работ сделан вывод, что причиной низкой эффективности свечения молекул ArCl* может служить их предиссоциация.

5). Установлены оптимальные условия накачки KrCl* - лазера поперечным объемным разрядом и определен максимальный КПД лазерной генерации на молекулах KrCl*.

6). Показана возможность разгрузки нижнего уровня перехода С Пи-В Пё вынужденными переходами первой положительной системы азота B3ng -А3£и+, позволяющая увеличить длительность излучения на А.=337,1 нм до 100 не при накачке смесей N2~SF6 объемным самостоятельным разрядом, формируемым ГПТ.

7) Определены условия и предложен механизм повышения устойчивости объемного разряда, формируемого ГПТ, в активных газовых смесях лазеров на эксиплексных молекулах.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

1). Существенно улучшены выходные параметры эксиламп с накачкой тлеющим * разрядом. Созданы KrCl - и XeCl - эксилампы с мощностью излучения до 500 Вт и КПД до 15%.

2). Созданы импульсные источники ВУФ - и УФ - спонтанного излучения с повышенной плотностью мощности излучения: а) импульсные барьерные XeCl* - и KrCl* - эксилампы с энергией излучения до 25 мДж, пиковой мощностью излучения до 150 кВт при удельной мощности УФ -излучения на поверхности эксилампы до «100 Вт/см и КПД «10%. б) эксилампы на молекулах XeCl*, KrCl*, ArCl* с накачкой поперечным объемным разрядом с плотностью мощности излучения до »2 кВт/см при энергии в импульсе до Q « 3 мДж. Данные источники излучения были использованы в компании INVAP (Аргентина).

3). Разработаны образцы электроразрядных эксиплексных и азотных лазеров, которые использовались для проведения исследований в различных учреждениях (Институте общей физики АН СССР (г. Москва), Институте физики АН УССР (г. Киев), Сибирском физико-техническом институте (г. Томск), Институте физики АН БССР (г. Минск), Физико-энергетическом институте (г. Обнинск), Научно-исследовательском кабельном институте (г. Томск), Институте сильноточной электроники (г. Томск), НИИ полупроводниковых приборов (г. Томск)).

4). Созданы электроразрядные эксиплексные KrCl* - лазеры (к = 222 нм) с энергией излучения до Q = 0,6 Дж и КПД до 0,8%.

4). Созданы нецепные электроразрядные HF(DF) - лазеры с предельной эффективностью и энергией излучения до 4 Дж.

5). Создан электроразрядный XeCl* - лазер с длительностью импульса излучения на полувысоте до 300 не при полной длительности импульса излучения 550 не и плотности энергии излучения >150 мДж/см для использования в качестве задающего генератора в мощной лазерной системе, поставленной в Китайский Северно-западный институт ядерной технологии (СИЯТ), г. Сиань, КНР.

Сведения о внедрении результатов и предложения по их использованию. При участии автора созданы и внедрены лазеры «ДИЛАН», «ЛИДА - KT», «ЛИДА - 101», «ЛИДА - Т», «ФОТОН», мощные импульсные эксилампы с возбуждением барьерным и поперечным разрядами, генераторы с полупроводниковыми прерывателями тока для накачки лазеров, длинноимпульсные XeCl* - лазеры с накачкой ГПТ, которые были переданы в научные и коммерческие организации, как в России, так и за рубежом. Так, лазеры серии «ЛИДА» были внедрены в Институте физики АН УССР (1986 г.), Институте физика АН БССР (1986 г.), Институте общей физики АН СССР, г.Москва, (1990 г.), Сибирском физико-техническом институте, г. Томск (1989 г.). Мощные импульсные

XeCl - KrCl - лампы были поставлены в компанию INVAP (Аргентина). Длинноимпульсный XeCl* - лазер использовался в качестве задающего генератора в мощной лазерной системе. Генератор с полупроводниковым прерывателем тока для накачки лазеров был поставлен в компанию Beams Inc., Япония. Акты внедрения и копии контрактов включены в Приложение диссертации.

Полученные результаты могут быть использованы при создании электроразрядных лазеров на различных переходах атомов и молекул, мощных эффективных эксиламп непрерывного и импульсного действия, а также газоразрядных источников спонтанного излучения повышенной импульсной мощности.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетных НИР, проводившихся в Лаборатории оптических излучений (ЛОИ) ИСЭ СО РАН в период 1986 - 2011 гг., а также в ходе проведения ряда работ в области фундаментальных и прикладных исследований, поддержанных:

1). Проектами РФФИ: «Эффективное излучение эксиплексных молекул в электроразрядной плазме низкого давления», № 96-02-16668-а (1996-1998 гг.); «Исследование и создание эффективных газоразрядных источников спонтанного излучения в ВУФ области спектра», № 05-08-33621-а (2005 - 2007 гг.), № 06-08-01196-а «Комплексное исследование лазерной абляции твердых материалов при воздействии импульсами ИК - и УФ - излучения различной длительности: механизмы и пути управления» (2006-2008 гг.), 09-08-00880-а «Физико-химические механизмы формирования плазмы при импульсном лазерном пиролизе органических полимеров» (2008 - 2010 гг.), 10-08-00916-а «Поиск путей управления параметрами лазерного абляционного факела на жидкометаллической мишени» (2010-2012 гг.), 11-08-00427-а «Формирование микроструктур на поверхности жидких металлов при лазерной абляции» (2011-2012 гг.).

2). Проектом INTAS № 96-0351 (1997 - 1999 гг.).

3). Проектами МНТЦ (ISTC): № 1270 (2001-2003 гг.), № 2706 (2004-2006 гг.), № 3583р (2007-2010 гг.).

4). Средствами по контрактам с зарубежными компаниями: INVAP, Аргентина (2 контракта, 2004 г.); Всекитайская компания «Синь Ши Дай», Северо-западный институт ядерных технологий, КНР (2 контракта, 1999-2001 гг.); компания Beams Inc., Япония (1 контракт, 2003 г.).

5). Средствами по хоздоговорам с Институтом физики АН БССР, г. Минск, (1986 г.), Институтом физики АН УССР, г. Киев (1983 г.), Физико-энергетическим институтом, г. Обнинск (1991 г.), Институтом общей физики, г. Москва (1990 г.).

Личный вклад автора. В исследованиях, представленных в настоящей диссертационной работе, автору принадлежит выбор направлений исследований в рамках общего направления и постановка задач, анализ и интерпретация полученных результатов. Результаты исследований получены автором лично или при его определяющем участии. На различных этапах в работе принимали участие сотрудники ЛОИ ИСЭ СО РАН: М.И. Ломаев, Э.А. Соснин - при исследовании эксиламп тлеющего разряда; А.Е. Тельминов, Е.Х. Бакшт - при проведении исследований электроразрядных лазеров с ГПТ. Моделирование эксиламп тлеющего разряда было выполнено A.M. Бойченко, С.И. Яковленко, А.Н. Ткачевым (Институт общей физики РАН, г. Москва). Разработка численных моделей эксиплексных ХеСГ-KrF* - лазеров с накачкой от ГПТ и моделирование работы лазеров проведены А.Г. Ястремским, Ю.И. Бычковым и С.А. Ямпольской (Лаборатория газовых лазеров ИСЭ СО РАН). Моделирование работы азотного лазера на смесях с электроотрицательными газами проведено А.И. Сусловым (Лаборатория теоретической физики, ИСЭ СО РАН). Часть экспериментов проводилась с использованием широкоапертурного лазера, разработанного И.Н Коноваловым (Лаборатория газовых лазеров ИСЭ СО РАН). Решающее влияние на выбор общего направления исследований и возможность проведения большинства исследований, представленных в настоящей диссертационной работе, было оказано заведующим Лабораторией оптических излучений ИСЭ СО РАН В.Ф. Тарасенко.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано более 100 работ, включая 75 публикаций в журналах из списка ВАК и 14 патентов, из них один международный.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и симпозиумах: Всесоюзном совещании «Инверсная населенность и генерация на переходах в атомах и молекулах» (г. Томск, Россия, 1986 г.); Nonlinear Optical Processes in Solids: Icono'91 (Санкт-Петербург, Россия, 1991), Gas and Chemical Lasers (San Jose, California, USA, 1996 г.), LASERS'97 (New Orleans, Louisiana, 1997), Excimer Lasers, Optics, and Applications (San Jose, California, USA, 1997 г.), LASERS"98 (Tucson, Arizona, USA, 1998 г.); LASERS'99; LASERS'2000 (Albuquerque, New Mexico, USA, 1999, 2000 гг.), Gas and Chemical Lasers and Intense Beam Applications (San Jose, California, USA, 1998 г.), Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing III-V (San Jose, California, USA, 1998, 1999, 2000 гг.), High-Power Laser Ablation II - VII (Santa Fe, New Mexico, USA, 1998, 2000 гг., Taos,

New Mexico, USA, 2002, 2004, 2006, 2008 гг.), Laser Beam Control and Applications th

San Jose, California, USA, 2006 г.), 13 International Symposium on Gas Flow and Chemical Lasers and High Power Laser Conference (Florence, Italy, 2000 г.), Conferences on Lasers, Applications, and Technologies (LAT), (Minsk, Belarus, 2007 г., Kazan, Russia, 2010 г.), XIV, XV, XVIII International Symposiums on Gas Flow, Chemical Lasers, and HighPower Lasers (Wroclaw, Poland, 2002 г., Prague, Czech Republic, 2004 г., Sofia, Bulgaria, 2010 гг.), 1-Х Международных конференциях «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (г.Томск, Россия, 1992, 1995, 1998, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009, 2011 гг.); the 5Ш (2000 г.) and 7Ш (2004 г.) Russian-Chinese Symposium on Laser

Physics and Laser Technologies (Tomsk, Russia); 13- - 16- Intern. Symposium on High Current Electronics (Tomsk, Russia, 2004, 2006, 2008, 2010 гг.); 13ш International Conference on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materials (Tomsk, Russia, 2006 г.); 24th Summer School and International Symposium on the Physics of Ionized Gases (Novi Sad, Serbia, 2008 г.), VI International Symposium on Laser Technologies and Lasers (Smolyan, Bulgaria, 2009 г.), 10th International Conference on Laser Ablation (COLA-2009) (r. Singapore, Singapore, 2009 г.), на IX и X Харитоновских чтениях -международной конференции «Мощные лазеры и исследования физики высоких плотностей энергии», РФЯЦ-ВНИИЭФ (г. Саров, Россия, 2006, 2008 г.); XIII - XV Международных конференциях по методам аэрофизических исследований (ICMAR) (г. Новосибирск, Россия, 2007, 2009, 2011 гг.), International Symposium on Laser Interaction with Matter (LIMIS 2010) (Changchun, China, 2010 г.).

Структура и объем работы.

Структура и объём диссертации. Диссертация включает Введение, 6 Глав, Заключение, Приложение, список цитированной литературы из 396 наименований, из них 74 - работы автора. Объём диссертации составляет 353 страницы, включая 164 рисунка и 12 таблиц.

Основные результаты диссертационной работы заключается в следующем: 1. Проведен цикл исследований эксиламп на основе смесей криптона и ксенона с хлором и возбуждением нормальным и поднормальным тлеющим разрядом: а) определено, что небольшие добавки легких инертных газов в рабочую смесь эксиламп тлеющего разряда увеличивает эффективность свечения молекул ХеС1 -и КгСГ - эксиламп, которая в положительном столбе тлеющего разряда достигает 15 - 20%. Высокие параметры эксиламп с возбуждением тлеющим разрядом связаны с эффективным образованием эксиплексных молекул в гарпунных реакциях и низкой скоростью безызлучательной релаксации рабочих молекул в плазме разряда; б) экспериментально исследованы зависимости выходных характеристик КгС1*-, ХеСГ - эксиламп тлеющего разряда от режима протекания тока. Установлено, что максимальный КПД эксиламп достигается при использовании для питания тлеющего разряда однополярных импульсов напряжения с длительностью 10"5 с <

2 2 2 X < 10" с, обеспечивающих среднюю плотность тока разряда в пределах 10" А/см

1 О у <10" А/см и длительность протекания тока ¿1 в диапазоне 0,251 < 1\ < 0,71. Повышение мощности излучения эксилампы при питании тлеющего разряда пульсирующим напряжением связано с эффективным перемешиванием и охлаждением рабочей смеси в паузах между импульсами тока. Перегрев рабочей смеси при накачке постоянным током приводит к концентрации токового канала в центре трубки, где из-за сильной диссоциации молекул хлора наблюдается сильное падение скорости формирования и высвечивания эксиплексных молекул, в) Показано, что поднормальный тлеющий разряд в смесях инертных газов с хлором может служить эффективным источником УФ - излучения. Поднормальный тлеющий разряд заполняет весь рабочий объем и обеспечивает высокую однородность распределения мощности спонтанного излучения на поверхности разрядной трубки. Получена мощность излучения до 7 Вт на Я « 222 и 308 нм при эффективности до 20%. Высокая эффективность эксиламп с возбуждением поднормальным тлеющим разрядом определяется относительно малым прикатодным падением напряжения из-за высокого сопротивления положительного столба разряда и влиянием излучения самого разряда на эмиссию электронов из катода.

2. Проведены исследования излучения эксиплексных молекул Кг С Г и XeCl* в барьерном разряде в смесях ксенона или криптона с хлором при повышенных мощностях возбуждения. а) Определена оптимальная мощность возбуждения для барьерной эксилампы, которая составляет Руд = 0,1 - 0,2 мДж/см . Дальнейшее увеличение вкладываемой энергии приводит к быстрому падению эффективности свечения эксиплексных молекул, связанное с падением скорости их образования в гарпунной реакции и роста скорости тушения в процессах столкновения с электронами. б) Созданы импульсные барьерные ХеСГ - и KrCl* - эксилампы с энергией излучения до Qw = 25 мДж, пиковой мощностью излучения до Р = 150 кВт при удельной мощности УФ - излучения на поверхности эксилампы до Рул ~ 100 Вт/см2 и КПД до 10%,.

3. Исследованы параметры УФ - и ВУФ - излучения поперечного объемного разряда в газовых смесях Ne - Xe(Kr, Ar) - НС1. а) Показано, что спектр излучения объемного разряда в основном состоит из относительно узких полос переходов D - X и В - X молекул хлоридов инертных газов. б) Получена пиковая мощность УФ - излучения на поверхности выходного окна эксилампы до ~ 2 кВт/см при энергии в импульсе до Qw = 3 мДж; в) Показано, что в объемном разряде в смеси Ne - Ar - НС1 эффективно образуются и излучают молекулы ArCl , а такой разряд является источником мощного ВУФ - излучения. Полная энергия (£>п =- 0,6 мДж) и мощность (PyR = 0,4 кВт/см2) ВУФ - излучения на Я = 175 нм может достигать 25% от соответствующих характеристик излучения объемных разрядов в смесях Ne -Xe(Kr) - НС1 на Я = 222 и 308 нм.

4. Проведены исследования параметров вынужденного излучения на молекулах

KrCl при накачке самостоятельным объемным разрядом. Определена мощность накачки, при которой достигается максимальная эффективность работы электроразрядного KrCl* - лазера, которая достигает 2 - 2,5% при удельных мощностях накачки Руа = 2-7 МВт/см3,. ;

5. Реализован предельный внутренний КПД rjmt = 7 - 10% нецепных HF(DF) лазеров при накачке смесей элегаза с водородом и дейтерием. Обнаружено, что в газовых смесях на основе SFó при длительности импульса возбуждения не более 100 - 150 не, удельной энергии накачки Евл = 30 - 70 Дж/л, использовании профилированных электродов и подсветке рабочей смеси формируется однородный объемный разряд, что обеспечивает максимальный на сегодняшний день электрический КПД HF - лазеров до щ = 6,4% и DF - лазеров до щ = 5%. В этих условиях накачки реализуется интенсивная каскадная генерация, существенно расширяющая спектр генерации нецепных лазеров на молекулах HF и DF. Каскадная генерация существенно изменяет распределение энергии излучения по колебательно-вращательным линиям и является одной из причин повышения КПД генерации нецепного лазера за счет увеличения эффективности извлечения лазерных фотонов из активной газовой среды. На основе проведенных исследований разработаны эффективные нецепные лазеры с энергией излучения в импульсе Q > 1 Дж и максимальными на сегодняшний день КПД.

6. Созданы генераторы с прерывателями тока (ГПТ) различных типов (плазменно-эрозионные и полупроводниковые) и проведены исследования и моделирование параметров лазерного излучения и объемного разряда при накачке различных рабочих газовых смесей генераторами данного типа. В ходе исследований: а) Определено, что максимальная скорость обрыва тока в плазменно-эрозионном прерывателе достигается при использовании плазмы из элементов с малым атомным весом; б) Впервые получена генерация на молекулах азота и XeCl* и в смеси Ne - Н2 при накачке генератором с плазменно - эрозионным прерывателем, показана перспективность таких генераторов для накачки в) Определены условия формирования устойчивого объемного разряда при накачке ГПТ рабочих газовых смесях инертных газов с НС1, NF3 и F2. Установлено, что высокое начальное напряжение на лазерном промежутке и быстрое нарастание тока разряда при использовании ГПТ повышает стабильность и длительность горения объемного самостоятельного разряда и увеличивает энергию излучения и длительность импульса генерации на В - X переходе молекул * * *

ХеБ , КгЕ , ХеС 1 и атомарных переходах фтора; г) При накачке от ГПТ реализованы максимальные энергия и импульсная мощность генерации лазера на красных линиях атомарного фтора. Достигнуто увеличение энергии генерации и пиковой мощности излучения Пеннинговского плазменного лазера на смеси неона и водорода. Получены лазерные импульсы на молекулах

ХеБ с полной длительностью до 200 не при длительности на полувысоте до 100 не. *

Реализованы эффективный режимы работы ХеР - и КгР - лазеров с длительностью импульса ~ 100 не и энергией излучения до £) = 0,65 Дж при электрическом КПД до щ= 1,6%. д) Реализован режим работы ХеС1 - лазера с длительностью импульса излучения на полувысоте до = 300 не при энергии изучения на молекулах ХеС Г > 1Дж и электрическом КПД лазера щ > 1%.

7. При использовании ГПТ получены новые режимы генерации азотного лазера на полосе С3Пи - В3Пё в смесях азота с 8Р6 и №3. Создана теоретическая модель лазера на смеси азота с электроотрицательными газами №3 и 8Рб, позволяющая рассчитывать параметры лазерного излучения на переходах С3Пи —> В3Пё и В3Пё —> А 2и и прогнозировать условия получения максимальной энергии излучения. В ходе исследований: а) впервые получен режим генерации сдвоенных импульсов азотного лазера. При этом второй пик генерации появляется в установившейся, квазистационарной стадии разряда. В данном режиме достигнуты максимальные энергии излучения. Показано, что причиной появления второго пика является повышение напряжения в квазистационарной стадии разряда за счет прилипания электронов к электроотрицательным молекулам; б) реализован режим генерации прямоугольных импульсов УФ - генерации на л "5

С Пи - В Пё. с полной длительностью лазерного импульса более 50 не и высоким КПД; в) Показана возможность разгрузки нижнего уровня перехода С;'Пи - В3Пё.

3 3 + вынужденными переходами второй положительной системы В Пё - А £и , позволяющая увеличить длительность излучения на Я = 337,1 нм до 100 не; г) достигнуты максимальные энергии и мощность лазерного излучения на первой положительной системе азота, достигающие, соответственно, <2 = 21 мДж и Рлга = 0,7 МВТ. Получены максимальные на сегодняшний день энергетические характеристики азотного лазера с накачкой поперечным разрядом. Энергия излучения на Л = 337,1 нм достигала Q = 110 мДж в импульсе при пиковой мощности до /'лаз = 6 МВт; д) реализован эффективный режим генерации на молекулах С02 с малой длительностью импульса излучения на полувысоте (менее 50 не), высокой пиковой мощностью излучения (до Рпаз = 45 МВт) и КПД до 15 - 20%; е) увеличен диапазон длительности импульса накачки и удельной энергии, вложенной в активную среду, в которых реализуется эффективная генерация на молекулах HF (DF) в рабочих газовых смесях SF6 - С2Н6 и SF6 - D2. Получена энергия излучения до Q - 4,5 Дж (удельная энергия излучения 8 Дж/л или 150 Дж/(лхатм) при КПД до щ = 4,4%.

8. При проведении работы разработаны и созданы: а) электроразрядные лазеры «ФОТОН», «ДИЛАН», «ЛИДА»; б) эффективные эксилампы на основе нормального и поднормального тлеющего разряда; в) эксилампы барьерного разряда с пиковой мощностью до 150 кВт и энергией излучения в импульсе до = 25 мДж; г) эксилампы на хлоридах инертных газов с накачкой объемным самостоятельным разрядом с пиковой мощностью излучения до 2 кВт/см ; д) эффективные XeF* - и KrF* - лазеры с длительностью импульса излучения до 200 не и КПД до -Hint = 3%; е) нецепные химические HF (DF) - лазеры с предельным КПД и энергией излучения до Q = 4 Дж; ж) лазеры на первой и второй положительных системах азота с максимальными на сегодняшний день длительностью импульсов, энергией и пиковой мощностью излучения; е) длинноимпульсные XeCl* - лазеры с рекордными параметрами (длительность импульса на полувысоте ty2 = 300 не, полная длительность генерации до 500 не, удельная энергия излучения до Qya = 150 мДж/см ). Таким образом, можно заключить, что при проведении настоящей работы решена крупная научно-техническая задача создания газоразрядных источников спонтанного и вынужденного излучения, работающих в диапазоне длин волн от вакуумного ультрафиолета до инфракрасной области спектра с максимальными эффективностью, энергетическими и временными параметрами генерируемого излучения. Разработан метод формирования объемных разрядов в различных рабочих газовых смесях высокого давления с использованием генераторов с индуктивными накопителями энергии и прерывателями тока. На основе этого метода реализованы как новые режимы работы, так и получены максимальные эффективности, длительности импульсов и энергия излучения электроразрядных лазеров, работающих на различных рабочих газовых смесях.

Результаты научно - исследовательской работы внедрены в Томском государственном университете, Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН, (г. Москва), Институте кардиологии ТНЦ РАМН, (г. Томск), Институте сильноточной электроники СО РАН, (г. Томск), Институте физики АН БССР (г. Минск), Институте физики АН УССР (г. Киев), Физико-энергетическом институте (г. Обнинск), а также в зарубежных организациях: компаниях INVAP (Аргентина), Северо - западном институте ядерных технологий (КНР), Beams, Inc. (Япония).

В заключение автор выражает глубокую признательность научному консультанту - д.ф.-м.н., профессору В.Ф. Тарасенко, а также коллегам по Лаборатории оптических излучений ИСЭ СО РАН - М.И. Ломаеву, B.C. Скакуну, Е.Х. Бакшту, Д.В. Шитцу, Д.В. Рыбке, Д.А. Сорокину, Э.А. Соснину, А.Е. Тельминову и М.В. Ерофееву и сотрудникам Лаборатории газовых лазеров ИСЭ А.Г. Ямстемскому, С.А. Ямпольской, Ю.И. Бычкову, И.Н. Коновалову и Лаборатории теоретической физики А.И. Суслову за помощь, оказанную при выполнении настоящей работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе плазмы различных объемных самостоятельных разрядов созданы многочисленные эффективные источники мощного спонтанного и вынужденного излучения. Поэтому газоразрядная плазма широко используется в качестве рабочих и активных сред и в этом качестве является объектом интенсивных исследований. Объемные самостоятельные разряды позволяют создавать источники излучения, работающие, как в режиме однократных импульсов, так и в импульсно-периодическом режиме. Использование для формирования разрядов импульсных генераторов с емкостными накопителями энергии и генераторов с прерывателями тока дает возможность в широких пределах изменять длительность, удельные энергетические, пространственные, а также спектральные характеристики генерируемого газоразрядной плазмой излучения. В настоящей работе проведены широкие исследования излучательных характеристик различных самостоятельных разрядов, которые позволили улучшить различные параметры созданных на основе данных исследований источников спонтанного и вынужденного излучения.

1. Oppenlander Т. Photochemical Purification of Water and Air. Weincheim: W1.EY-VCH Verlag. 2003. - 368 p.

2. Laser Ablation and its Applications. Edited by Claude Phipps. Springer Science+Business Media LLC. New York, USA. 2007 588 p.

3. Birks J.B. The exciplex. N.Y.-San-Francisco-L.: Acad. Press, 1975. - P.39-74.

4. Velazco, J.E., and Setser D.W. Bound free emission spectra of diatomic xenon halides

5. Journal of Chemical Physics. 1975. - Vol.62. - No. 5. - P. 1990-1991.

6. Velazco J.E., and Setser D.W. Quenching studies of Xe 3P2 metastable atoms // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1975.-Vol. 11.-No.8.-P.708-709.

7. Searles S.K., and Hart G.A, Stimulated emission at 281,8 nm from XeBr // Applied Physics Letters. 1975 - Vol.27. -No.4. - P.243-245.

8. Ewing J.J., and Brau C.A. Laser action on the 2X+i/2 2X+i/2 bands of KrF and XeCl // Applied Physics Letters. - 1975. - Vol.27. - No. 6. - P.350-352.

9. Brau C.A., and Ewing J.J. 354 nm laser on XeF // Applied Physics Letters. 1975. -Vol.27.-No.8.-P.435-437.

10. Golde M. F., Thrush B. A. Vacuum UV emission from reactions of metastable inert gas atoms: Chemiluminescence of ArO and ArCl // Chemical Physics Letters. 1974. -Vol.29. - No.4. - P.486-489.

11. Brau C.A., Ewing J.J. Emission spectra of XeBr, XeCl, XeF and KrF // Journal of Chemical Physics. 1975. - Vol.63. - No.l 1. - P.4640-4647.

12. Kumagai H, and Obara M., Theoretical and experimental study of KrF fluorescence in a multimicrosecond longitudinal discharge // IEEE Transactions on Plasma Science. -1988. Vol.16. - No.4. - P.453-458.

13. Головицкий А.П. Возможности создания эффективных ультрафиолетовых излучателей на основе непрерывного тлеющего разряда в смесях инертных газов и галогенов // Письма в Журнал технической физики. 1992. - Т. 18. - Вып.8. - С.73 -76.

14. Zhang J.Y., Boyd I.W. Efficient excimer ultraviolet sources from a dielectric barrier discharge in rare-gas/halogen mixtures // Journal of Applied Physics. 1996. - Vol.80. No.2. - P.633-638.

15. Эксимерные лазеры./Под ред. Ч.Роудза, М.: Мир. 1981.-245 с.

16. Little С.Е. Metal Vapour Lasers: Physics, Engineering & Applications. Chichester, UK, John Wiley & Sons Ltd. 1998. 620 p.

17. Газовые лазеры. / под ред. Мак-Даниеля И. и Нигена У. М.: Мир. 1986. 548 с.

18. Веденов А.А. Физика электроразрядных С02-лазеров. М.: Энергоатомиздат. 1982. 111 с.

19. Солдатов А.Н., Соломонов В.И. Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах в парах металлов. Новосибирск: Наука. 1985. 548 с.

20. Петраш, Г.Г. Импульсные газоразрядные лазеры // Успехи физических наук. -1971. Т. 105. - Вып.4. - С.645-676.

21. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Степанов Ю.Ю. Электроразрядные эксимерные лазеры на галогенидах инертных газов. М.: Энергоатомиздат. 1988. 216 с.

22. Месяц Г.А., Осипов В.В., Тарасенко В.Ф. Импульсные газовые лазеры. М.: Наука. 1991.-272 с.

23. Газовые лазеры: сборник научных трудов. / под ред. Арутюняна В.М. Ереван: издательство Ереванского университета. 1989. 200 с.

24. Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Советское Радио. 1974.-256 с.

25. Javan A. Possibility of production of negative temperature in gas discharges // Physical Review Letters. 1959. - Vol.3. - No.2.- P.87-89.

26. Javan A, Bennett W.R., Jr, Herriott D.R. Population inversion and continuous optical maser oscillation in a gas discharge containing a He-Ne mixture // Physical Review Letters. 1961. - Vol.6. - No.3. - P. 106-110.

27. Beaulieu A.J. Transversely excited atmospheric pressure C02 lasers // Applied Physics Letters. 1970. - Vol.16. - No. 12. - P.504-505.

28. Laflame A.K. Double discharge excitation for atmospheric pressure C02 lasers // Review of Scientific Instruments. 1970. - Vol.41. - No. 11. - P. 1578-1581.

29. Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах. / Пер. с англ. под ред. В.С.Комелькова. М.: Издательство иностранной литературы. 1960. - 564 с.

30. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах. / Пер. с нем. под ред. В.С.Камелькова. М.: Мир. 1968. - 390 с.

31. Palmer А.О. A physical model on the initiation of atmospheric-pressure glow discharges // Applied Physics Letters. 1974. - Vol.25. - No.3. - P. 138-140.

32. Levatter J.I., and Lin S.C. Necessary condition for the homogeneous formation of pulsed avalanche discharges at high gas pressures // Journal of Applied Physics. 1980. -Vol.51. - No. 1.-P.210-222.

33. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. М.: Наука. 1991. -224 с.

34. Осипов В В Самостоятельный объемный разряд // Успехи физических наук. -2000. Т.170. - Вып.З. - С. 225-245.

35. Stappaerts Е.А. A novel analytical design method for discharge laser electrode profiles // Applied Physics Letters. 1982. - Vol.40. - No. 12. -P. 1018-1019.

36. Makarov M., Bonnet J., Pigache D. High efficiency discharge-pumped XeCl laser // Appl. Phys. B: Lasers and Optics. 1998. - Vol.66. -No.4. -P.417-426.

37. Yampolskaya S.A., and Yastremsky A.G. Two-dimensional simulation of initiation and evolution of a plasma channel in the XeCl laser pumping discharge // Laser and Particle Beams. 2003. - Vol.21. - No.2. - P.233-242.

38. Houtman H., Cheuck A., Elezzabi A.Y., Ford J.E., Laberge M., Liese W., Meyer J., Stuart G.C., Zhu Y. High-speed circuits for ТЕ discharge lasers and high-voltage applications // Review of Scientific Instruments. 1993. - Vol.64. - No.4. - P.839-853.

39. Long W.H., Plummer J., Stappaerts E.A. Efficient discharge pumping of an XeCl laser using a high-voltage prepulse // Applied Physics Letter. 1983. - Vol.43. - No.8. -P.735-737.

40. Fischer C.H., Kushner M.J., De Hart Т.Е., McDaniel J.P., Petr R.A., and Ewing J.J. High efficiency XeCl laser with spiker and magnetic isolation // Applied Physics Letter. -1986. - Vol.48. -No.23. - P.1574-1576.

41. Taylor R.S., Leopold K.E. Ultralong optical-pulse corona preionized XeCl laser // Journal of Applied Physics. 1989. - Vol.65. - No. 1. -P.22-29.

42. Taylor R.S., Leopold K.E. Magnetic-spiker excitation of gas-discharge lasers // Applied Physics B: Lasers and Optics. 1994. - Vol.59. -No.5. - P.479-508.

43. Fyodorov A.I., Tarasenko V.F. Transverse discharge excitation of copper vapor laser with pulsed vapor generation // Proceeding of SPIE. 1993. - Vol.2110. - P.100-103.

44. Артамонов И.И., Барихин Б.А., Боровков B.B., Кашинцов В.И. Конструкция и метод расчета индуктивного накопителя для накачки лазеров // Квантовая электроника. 1979. - Т.6. - № 1. - С. 127-132.

45. Вул Б.М., Карасик В.Р., Копыловский Б.Д., Курганов Г.Б., Высоцкий B.C., Пронкин Д.В., Ефимов Ю.А., Агапов Г.И. Сверхпроводящий индукШвный накопитель энергии для питания систем накачки ОКГ // Квантовая электроника. -1974. Т. 1. - №.9 - С. 1983-1987.

46. Бычков Ю.И., Коновалов И.Н., Тарасенко В.Ф. Лазер на смеси Ar:Xe:NF3 с разрядом, стабилизированным короткоимпульсным пучком электронов // Квантовая электроника. 1979. - Т.6. - № 5. - С. 1004-1009.

47. Бычков Ю.И., Коновалов И.Н., Тарасенко В.Ф. Лазер на смеси Аг : Хе : NF3 с разрядом, стабилизированным короткоимпульсным пучком электронов // Квантовая электроника. 1979. - Т.6. -№ 5. - С. 1004-1009.

48. Lakdawala V.K., Moruzzi J.Y. Measurements of attachment coefficients in NF3 N2 and NF3 - rare gas mixtures using swarm techniques // Journal of Physics D: Applied Physics. - 1980. - Vol.13. - No.3. - P.377-385.

49. Артеев M.C., Ковальчук Б.M., Кокшенев B.A., Сулакшин С.С., Тарасенко В.Ф. Накачка газового лазера мощным ионным пучком в ускорителе с индуктивным накопителем и плазменным прерывателем тока // Квантовая электроника. 1988. -Т.15. - № 12. - С.2502-2504.

50. Бычков Ю.И., Иванов Н.Г., Лосев В.Ф. Ускоритель электронов с индуктивным накопителем энергии и плазменным прерывателем тока как источник накачки газовых лазеров // Журнал технической физики. 1989. - Т.59. - Вып.8. - С. 7577.

51. Хаутиев Э.Ю., Анциферов П.С., Дорохин Л.А., Кошелев К.Н., Сидельников Ю.В. Плазменный фокус как коммутатор тока для капиллярного разряда // Журнал технической физики. 1998. - Т. 68. - Вып. 11. - С. 110-113.

52. Vereschagin N.M., Bochkov V.D., and Kruglov S.A. A pseudospark gap in the inductive-energy-storage circuit // Instruments and Experimental Techniques. 2002. -Vol. 45. -N0.6. -P.780-783

53. Верещагин Н.М., Круглов В.А. Генератор высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии и тиратроном // Приборы и техника эксперимента. 2002. - Вып.6. - С.82-85.

54. Бычков Ю.И., Котов Ю.А., Лосев В.Ф., Тарасенко В.Ф. Применение колебательного контура с прерывателем тока для возбуждения лазеров на самоограниченных переходах // Квантовая электроника. 1976. - Т.З. - № 7. -С.1607-1608.

55. Arefjev A.S., Vereschagin N.M., Gorlov A.A., Kruglov S.A., and Kun I.I. Nitrogen laser pumped from inductive energy store // Proceedings of SPIE. 2002. - Vol.4644. -P.355-358.

56. Гуревич M.M. Фотометрия (теория, методы и приборы). JI.: Энергоатомиздат. 1983.-272 с.

57. Калантаров П.JI., Цейтлин J1.A. Расчет индуктивностей. Справочная книга. Издание третье, переработанное и дополненное. Ленинград: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение. 1986. 488 с.

58. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978. - 262 с.

59. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Коаксиальные эксилампы, возбуждаемые барьерным разрядом, с повышенной энергией излучения в импульсе // Квантовая электроника. 2008. - Т.38. - №1. - С.88-91.

60. Коваль Б.А., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Фомин Е.А., Янкелевич Е.Б. / Мощная широкоапертурная эксиплексная лампа // Приборы и техника эксперимента. -1992. № 4. - С.244-245.

61. Boichenko A.M., Skakun V.S., Tarasenko V.F., Fomin E.A., and Yakovlenko S.I., Powerful exciplex flashlamps // Laser Physics. 1993. - Vol.3. - No.4. - P.838-843.

62. Бойченко A.M., Скакун B.C., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Характеристики эксиплексной KrCl-эксилампы, накачиваемой объемным разрядом // Квантовая электроника. 1996. - Т.23. - №4. - С.344-348.

63. Коваль Б.А., Панченко А.Н., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Фомин А.Е., Янкелевич Е.Б. Импульсная широкоапертурная лампа // Авторское свидетельство СССР, SU 1792196 А1, 6 H01J61/80, опубликовано: 20.08.1995.

64. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Планарная эксилампа на хлоридах инертных газов с накачкой поперечным самостоятельным разрядом // Квантовая электроника. -2006. Т.36. № 2 - С. 169-174.

65. Панченко А.Н., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Способ накачки лампы тлеющего разряда с электроотрицательными газами в рабочей смеси // Патент Российской Федерации № RU 2089971 CI. H01J61/80, H01J61/067. Опубликовано: 9 октября 1997.

66. Панченко А.Н., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Мощная лампа тлеющего разряда // Патент Российской Федерации № RU 2096863 CI, H01J61/02, H01J61/64. Опубликовано 20 ноября 1997.

67. Tarasenko V.F., Panchenko A.N., Sosnin Е.А., Skakun V.S., Wang F.T., Myers B.R., Adamson M.G. Powerfull glow discharge excilamp // United States Patent 6376972 B, H01J 17/26, issued on April 23, 2002.

68. Mel'chenko S.V., Panchenlco A.N., Tarasenko V.F. High power Raman conversion of a discharge XeCl laser // Optics Communications. - 1985. - Vol. 56. -No.l. -P.51 -52.

69. Тарасенко В.Ф., Панченко А.Н., Мельченко C.B., Белокриницкий Н.С., Антоненко М.П., Ступак Ю.И., Волошина Г.А., Ткачук O.A. Мощный компактный ХеС1 -лазер с накачкой самостоятельным разрядом // Квантовая электроника. 1987. - Т. 14. -№12. - С.2450-2451.

70. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Компактный электроразрядный ХеС1-лазер с энергией излучения 1 Дж и длительностью импульса 100-300 не // Квантовая электроника. 1993. - Т.20. - № 7. - С.663-664.

71. Панченко А.Н.; Тарасенко В.Ф. Импульсный лазер с поперечным разрядом // Авторское свидетельство СССР № SU1816175 Al, кл. H01S3/097. Опубликовано 20.07.1995.

72. Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Импульсные лазеры на плотных газах с накачкой самостоятельным разрядом // Известия Академии Наук. Сер. Физическая. 1994. - Т.58. - № 6. - С.55-59.

73. Lomaev M.I., Panchenko A.N., Tarasenko V.F. Versatile pulsed FOTON, LIDA-D and LIDA-M model lasers // Proceedings of SPIE. 1995. Vol.2619. - P.2-7.

74. Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Импульсные лазеры с накачкой самостоятельным разрядом // Известия ВУЗов. Физика. 2000. - № 5. - С.45-53.

75. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Тельминов А.Е. Рентгеновское излучение искровой системы предыонизации и плазмы объемного разряда в лазере с индуктивным накопителем энергии // Квантовая электроника. 2007. - Т.37. -№1. - С.103-107.

76. Верховский B.C., Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Универсальные импульсные лазеры серии «Фотон» // Квантовая электроника. 1995. - Т.22. - №1. - С.9-11.

77. Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Газовый импульсно-периодический лазер с накачкой поперечным разрядом. Авторское свидетельство СССР № SU 1498350 Al, приоритет 30.11.87., per. в Государственном реестре изобретений СССР 1.04.89.

78. Верховский B.C.; Панченко А.Н.; Тарасенко В.Ф. Импульсно-периодический газовый лазер с накачкой поперечным разрядом // Авторское свидетельство СССР № SU1816178 А1, кл. H01S3/0977. Опубликовано 27. 02.1996.

79. Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Электроразрядный многоволновой лазер ДИЛАН // Приборы и техника эксперимента. 1990. - №1. - С. 179-180.

80. Тарасенко В.Ф., Панченко А.Н. Газовый импульсно-периодический лазер с накачкой поперечным разрядом. Авторское Свидетельство СССР № SU 1498349 А1, приоритет 30.11.87.

81. Букатый Е.В., Верховский B.C., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Устройство для возбуждения разряда в импульсном газовом лазере. Авторское Свидетельство СССР № SU 1588233 А1, приоритет 12.12.88., per. в Государственном реестре изобретений СССР 22.04.90.

82. Osborne H.R., Smith P.W., and Hutchinson M.H.R. The effect of pulse forming line impedance on the performance of an X ray preionized XeCl discharge laser // Optics Communications. - 1985. - Vol.52. - No.6. - P.415-420.

83. Месяц Г.А., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Лазеры на смеси Ne Хе - НС1 и азоте при накачке генератором с плазменным прерывателем // Доклады Академии Наук СССР. - 1989. - Т.307. - №4. - С.869-872.

84. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Газовые лазеры с накачкой от генератора с плазменным прерывателем тока и индуктивным накопителем // Квантовая электроника, 1990. - Т. 17. - № 1.-С.32-34.

85. Котов Ю.А., Месяц Г.А., Рукин С.Н., Филатов А.Л. Твердотельный прерыватель тока для генерирования мощных наносекундных импульсов // Доклады Академии Наук. 1993. - Т. 330. -№ 3. - С. 315-317.

86. Рукин С.Н. Генераторы мощных наносекундных импульсов с полупроводниковыми прерывателями тока // Приборы и техника эксперимента. -1999. № 4. - С.5-36.

87. Baksht Е.Н., Panchenko A.N., and Tarasenko V.F. Discharge lasers pumped by generators with inductive energy storage // IEEE Journal of Quantum Electronics. -1999. Vol.QE-35. - No.3. - P.261-265.

88. Panchenko A.N. and Tarasenko F.V. Pulsed gas lasers pumped by generators with inductive energy storage//Laser Physics. -2006. Vol.16. -No.l. - P. 23-39.

89. Бойченко A.M., Панченко A.H., Тельминов A.E., Феденев А.А. Пеннинговский лазер на неоне с возбуждением от волны размножения электронов фона // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2008. - №5. - С.20-29.

90. Басов В.А., Коновалов И.Н. Электроразрядный ХеС1-лазер с КПД 4% и энергией генерации 14 Дж // Квантовая электроника. 1996. - Т.23. - №9. - С.787-790.

91. Балбоненко Е.Ф., Басов В.А., Коновалов И.Н., Сак К.Д., Червяков В.В. Источник мягкого рентгеновского излучения для электроразрядного эксимерного лазера // Приборы и техника эксперимента. 1994. - №4. - С. 112-114.

92. Бакшт Е.Х., Визирь В.А., Панченко А.Н, Тарасенко В.Ф., Червяков В.В. Импульсные лазеры с накачкой продольным разрядом от индуктивного накопителя энергии // Оптика атмосферы и океана. 1997. - Т.10. - №11. -С.1285-1289.

93. Коновалов И.Н., Тарасенко В.Ф. Излучение смесей Ar (Ne) : Хе : C2F4Br2 (NF3) при возбуждении электронным пучком // Журнал прикладной спектроскопии. -1981. Т.34. - Вып.1. -С. 177-179.

94. Шуаибов А.К., Шимон Л.Л., Шевера И. В. Многоволновая электроразрядная лампа на галогенидах инертных газов // Приборы и техника эксперимента. 1998. -№ 3. - С. 142-144.

95. Shuaibov А.К., Dashchenko A.I., and Shevera I.V. Conditions of simultaneous formation of chlorides of krypton and xenon in a low-pressure glow discharge // High Temperature. 2002. - Vol.40. -No.2. - P.309-311.

96. Sasaki W., Kubodera S., Kawanaka J. Efficient VUV light sources from rare gas excimer and their applications // Proceedings of SPIE. 1997. - Vol.3092. - P.378-381.

97. Головицкий А.П., Кан C.H. Характеристики ультрафиолетового эксимерного излучения непрерывного тлеющего разряда низкого давления // Оптика и спектроскопия. 1993. - Т.75. - Вып.З. - С.604-609.

98. Eliasson В., Kogelschatz U. UV excimer radiation from dielectric barrier discharges // Applied Physics B: Lasers and Optics. 1988. - Vol.46. -No.4. - P.299-303.

99. Taylor R.S., Leopold K.E., and Tan K.O. Continuous В—>X excimer fluorescence using direct current discharge excitation // Applied Physics Letters. 1991. - Vol.59. -No.5. - P.525-527.

100. Шуаибов А.К. Оптические характеристики плазмы поперечного объемного разряда в С12 и смеси Не/С12 // Журнал технической физики. 2000. - Т.70. -Вып. 10. - С.117-119.

101. Шуаибов А.К., Миня А.И., Шимон Л.Л. Излучение плазмы поперечного разряда на смеси гелий—криптон—элегаз // Журнал прикладной спектроскопии. -2002. Т.69. - №6. - С.792-795.

102. Nakamura I., Kannari F., Obara M. Improvement of the KrF(B-X) excimer lamp with 248 and 193 nm dual wavelength emission using an Ar buffer // Applied Physics Letters.- 1990. Vol.57. - No.20. - P 2057-2059.

103. Furusawa H., Okada S., Obara M. High-efficiency continuous operation HgBr excimer lamp excited by microwave discharge // Applied Physics Letters. 1995. - Vol. 66. -No.15. - P.1877-1879.

104. Ломаев М.И., Скакун B.C., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В. Отпаянные эффективные эксилампы, возбуждаемые емкостным разрядом // Письма в Журнал технической физики 1999. - Т.25. - Вып.21. - С.27-32.

105. Ломаев М.И., Панченко A.H., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Цилиндрические эксилампы с накачкой тлеющим разрядом // Журнал технической физики. 1998.- Т.68. №2. - С.64-68.

106. Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Спектры излучения тлеющего разряда в смесях инертный газ-СН3Вг и 12 // Оптика атмосферы и океана. 1997. -Т.10.-№11.-С.1271-1273.

107. Ломаев М.И., Панченко А.Н., Скакун B.C., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Мощные источники излучения с накачкой импульсными и непрерывными разрядами // Оптика атмосферы и океана. 1996. - Т.9. - №2. - С. 199-206.

108. Бойченко A.M., Держиев В.И., Жидков А.Г., Карелин А.В., Коваль А.В., Середа О.В., Яковленко С.И. Кинетические модели некоторых плазменных лазеров с накачкой жестким ионизатором // Труды Института Общей Физики АН СССР. -1989. Т.21. - С.44-115.

109. Пеэт В.Э., Сливинский Е.В., Трещалов А.Б. Диагностика электроразрядного KrCl-лазера // Квантовая электроника. 1990. Т. 17. - № 4. - С.438^143.

110. Boichenko A.M., Panchenko A.N., Tarasenko V.F., and Yakovlenko S.I. Efficient emission of Xe-C12(HC1) and Kr-C12(HC1) mixtures pumped by a glow discharge // Laser Physics. 1995. - Vol.5. - No.6. - P.l 112-1115.

111. Бойченко A.M., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Эффективное излучение смеси He-Xe-NF3, накачиваемой тлеющим разрядом // Квантовая электроника. 1996. - Т.23. -№5. - С.417-419.

112. Flannery M.R., Yang T.P. Ionic recombination of rare-gas atomic ions X+ with F~ in a dense-gas // Applied Physics Letters. 1978. - Vol.32. - No.5. - P.327-329.

113. Hokazono H., Midorikawa K., Obara M., and Fujioka T. Theoretical analysis of a self-sustained discharge pumped XeCl laser // Journal of Applied Physics. 1984. -Vol.56. - No.3. - P.680-690.

114. Treshchalov A.B., Peet V.E., Mihkelsoo, V.T. Formation dynamics of excited components in discharge XeCl laser plasma from the data of dye laser absorption probing // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1986. - Vol.22. -No.l. - P.51-57.

115. Kolts J.H., Velazco J.E., Setser D.W. Reactive quenching studies of Xe (6s, Зрг) metastable atoms by chlorine containing molecules // Journal of Chemical Physics. -1979. Vol.71. - No.3. - P.1247-1263.

116. Chang R.S.F. Xe(3P2)+HCl(v = 1): Vibrational enhancement of XeCl* formation // Journal of Chemical Physics. 1982. - Vol.76. - No.6. - P.2943-2948.

117. Головицкий А.П., Лебедев C.B. Радиальное распределение плазменно-оптических характеристик эксимерных ультрафиолетовых излучателей тлеющего разряда в смеси Хе+СЬ- Оптика и спектроскопия. 1997. - Т. 82. - Вып. 2. -С.251-255.

118. Панченко А.Н.; Соснин Э.А.; Тарасенко В.Ф. Рабочая среда лампы тлеющего разряда низкого давления // Патент Российской Федерации № RU 2089962 Cl. Опубликовано 09.10.1997.

119. Грановский В.А. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука. 1971.- 543 с.

120. Schwabedissen A., and Bôtticher W. UV radiation of low pressure XeCl* and KrCl* glow discharges // Contributions to Plasma Physics. 1995. - Vol.35. - No.6. - P.517-535.

121. Tiedtke K., Schwabedissen A., Schroder G., and Bôtticher W. Gas density distributions and reduced field strenghts of the positive column of low pressure XeCl* glow discharges // Contributions to Plasma Physics. 1995. Vol.35. - No.6. - P.537-550.

122. Boichenko A.M., and Yakovlenko S.I. Simulation of KrCl (222 nm) and XeCl (308 nm) excimer lamps with Kr/HCl(Cl2) and Xe/HCl(Cl2) binary and Ne/Kr/Cl2) ternary mixtures excited by glow discharge // Laser Physics. 2004. - Vol.1. - No.2. - P. 1-14.

123. Panchenko A.N., Sosnin E.A., Tarasenko V.F. Improvement of output parameters of glow discharge UV excilamps // Optics Communications. 1999. - Vol. 161. -No.3. -P.249-252.

124. Зуев B.C., Канаев A.B., Михеев Л.Д. Измерения абсолютного квантового выхода люминесценции при возбуждении ВУФ излучением смесей С12 с Аг, Кг и Хе // Квантовая электроника. 1984. - T.l 1. -№2. - С.354-365.

125. Райзер Ю.М. Физика газового разряда. М.: Наука. 1987. 592 с.

126. Бойченко A.M., Ломаев М.И., Панченко А.Н., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Ультрафиолетовые и вакумно-фиолетовые эксилампы: физика, техника, и прменения. Томск: Издательство "Scientific & Technical Translations". 2011. -511 е., на с.67-68.

127. Таблицы физических величин. / Под ред. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат. 1976. -1008 с.

128. Ломаев М.И., Скакун B.C., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В., Ерофеев М.В. Эксилампы эффективные источники спонтанного УФ и ВУФ излучения // Успехи физических наук. - 2003. - Т.173. - №2. - С.201-217.

129. Вдовин С.С., Проектирование импульсных трансформаторов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1991. - 208 с.

130. Визирь В.А., Скакун B.C., Сморудов Г.В., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Фомин Е.А., Червяков В.В. Коаксиальные эксилампы, накачиваемые барьерным и продольным разрядами // Квантовая электроника. 1995. - Т.22. - №5. - С.519-522.

131. Boichenko A.M., Skakun V.S., Sosnin E.A., Tarasenko V.F., and Yakovlenko S.I. Emission efficiency of exciplex and excimer molecules pumped by a barrier discharge // Laser Physics. 2000. - Vol.10. - No.2. - P.540-552.

132. Levin L.A., Moody S.E., Klosterman E.L., Center R.E., and Ewing J.J. Kinetic model for long-pulse XeCl laser performance // IEEE Journal of Quantum Electronics. -1981. Vol.QE-17. -No.12. - P.2282-2289.

133. Ерофеев M.B., Ломаев М.И., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Импульсная KrCl эксилампа с плотностью мощности 1 kW/cm2 // Журнал технической физики. -2001.-Т. 71. Вып. 10. - С. 37-140.

134. Gerber Т., Liithy W., Burkhard P. High efficiency KrF excimer flashlamp // Optics Communications. 1980. - Vol.35. -No.2. -P.242-244. •

135. Шуаибов A.K., Шимон Л.Л., Дащенко А.И., Неймет Ю.Ю., Шевера И.В. Образование молекул ArCl (В) в поперечном объемном разряде // Письма в Журнал технической физики. -1999. Т.25. - Вып.11. - С.29-32.

136. Шуаибов А.К., Дащенко А.И. Условия одновременного образования хлоридов Аг, Кг и Хе в многоволновом излучателе с накачкой поперечным разрядом // Квантовая электроника. 2000. - Т.30. - №3. - С.279-281.

137. Andrew J.E., Dyer Р.Е., and Roebuck J. Improved energy output from discharge pumped ArF and KrCl laser // Optics Communications. 1984. - Vol.49. - No.3. -P.149-152.

138. Sadeghi N., Cheaib M., and Setser D.W. Comparison of the Ar(3P2) and Ar (3P0) reactions with chlorine and fluorine containing molecules: Propensity for ion-core conservation // Journal of Chemical Physics. 1989. - Vol.90.- No.l. - P.219-231.

139. Tsuji M., Ide M., Muraoka Т., and Nishimura Y. Formation of ArCl(B, C), Ar(3P2), and CI* by the three-body ionic-recombination reaction of Ar+(2P3/2) + СГ + Ar // Journal of Chemical Physics. 1994. - Vol.101. - No.l. - P.328-337.

140. Nakamura K. Time-resolved population measurement of excited Kr atoms in a KrCl excimer laser//Journal of Applied Physics. 1988. - Vol.83. -No.6. - P. 1840-1845.

141. Panchenko A.N., and Tarasenko V.F. Maximum performance of discharge pumped exciplex laser at X = 222 nm // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1995. - Vol.31. -No.7. - P. 1231-1236.

142. Panchenko A.N., Tarasenko V.F., Belokurov A.N., Mendoza P., Rios I. Planar KrCl* -excilamp pumped by transverse self-sustained discharge with optical system for radiation concentration //Physica Scripta. -2006. Vol.74. - No.l. - P. 108-113.

143. Авдошин E.C. Полые световоды ИК диапазона // Оптико-механическая промышленность. 1990. -№1. - С.65-69.

144. Ewing J.J. Excimer Laser Technology Development // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2000. - Vol.6. - No.6. - P. 1061-1071.

145. Basting D., Marowsky G. (Eds.) Excimer Laser Technology. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005.-433 p.

146. Верховский B.C., Ломаев М.И., Мельченко C.B., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Управление энергетическими, временными и пространственными характеристиками излучения ХеС1 лазера // Квантовая электроника. - 1991. -Т. 18. -№11. - С. 1279-1285.

147. Мельченко С.В., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Электроразрядный ХеС1 лазер с длительностью импульса излучения 1 мкс // Квантовая электроника. 1984. -Т.11, -№11. - С.1490-1492.

148. Franceschini М.А., Pini R., Salimbeni R., and Vannini M. Auto-prepulse operation of a long-pulse XeCl laser // Applied Physics B: Lasers and Optics. 1992. - Vol.54. -No.4. - P.259-264.

149. Chaltakov I.V., Pir R., Salimbeni R., Vannini M. Efficient low-voltage operation of a reverse-biased autoprepulse XeCI laser // Applied Physics B: Lasers and Optics. 1995. -Vol.60. - No.6. - P.529-533.

150. Efthimiopoulos Т., Radzewiczt C., and Katharakis M. An auto-pre-pulse and longpulse XeCl laser // Measurement Science and Technology. 1995. - Vol.6. - No.2. -P.167-169.

151. Riva R., Legentil M., Pasquiers S., and Puech V. Experimental and theoretical investigation of a XeCl phototriggered laser // Journal of Physics D: Applied Physics. -1995. Vol.28. - No.5. - P.856-872.

152. Мельченко С.В., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Импульсный газовый лазер, Авторское свидетельство СССР № SU 1277855 А, приоритет 5.03.85, per. в Государственном реестре изобретений СССР 5.08.86.

153. Верховский B.C., Гончаров С.А., Мельченко С.В., Таранов С.В., Тарасенко

154. B.Ф., Федоров А.Ю. Системы для ангиопластики на основе электроразрядного XeCl лазера // Известия АН СССР. Сер. Физическая. - 1990. - Т.54. - №.12.1. C.2458-2460.

155. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблемы расходимости лазерного излучения. М.: Наука. 1979. - 328 с.

156. Артемьев М.Ю., Грасюк А.З., Дементьев В.Г., Нестеров В.М. Неоднородности активной среды и расходимость излучения электроразрядного XeCl лазера // Препринт ФИАН № 212. Москва. 1988. 33 с.

157. Дж. Райнтжес. Нелинейные оптические параметрические процессы в жидкостях и газах. М.: Мир. 1987. - 512 с.

158. Кузнецов Л.А., Кузьменко Н.Е., Кузяков Ю.Я., Пластинин Ю.А. Вероятности оптических переходов электронно-колебательно-вращательных спектровдвухатомных молекул // Успехи физических наук. 1974. - Т.113. - Вып.2. - С. 285-325.

159. Peet V.E., Treshchalov А.В., Slivinskij E.V., Diagnostics of a compact discharge-pumped XeCl laser with BC13 halogen donor // Applied Physics B: Photophysics and Laser Chemistry. 1991. - Vol.52. - No.3. - P.234-243.

160. Жупиков А.А., Ражев A.M. Эксимерный ArF-лазер с энергией 0.5 Дж на основе буферного газа Не // Квантовая электроника. 1997. - Т.24. - №8. - С.683-687.

161. Жупиков А.А., Ражев A.M. Эксимерный KrF-лазер на основе буферного газа Не с энергией 0.8 Дж и КПД 2% // Квантовая электроника. 1998. - Т. 25. - №8. -С.687-689.

162. Sze R.C.and Scott Р.В. Intense lasing in discharge excited noble-gas monochlorides // Applied Physics Letters. 1978. - Vol.33. - No.5 - P.419^121.

163. Sze R.C. Rare-gas avalanche discharge lasers // IEEE Journal Quantum Electronics. 1979.-Vol.QE-15.-No 12. - P.1338-1347.

164. McKee T.J., James D.J, Nip W.S., Weeks R.W., Willis C. Lifetime extension of XeCl and KrCl lasers with additives // Applied Physics Letters. 1980. Vol.36. - No. 12. -P.943-945.

165. Верховский B.C., Мельченко C.B., Тарасенко В.Ф. Генерация на молекулах ArF*, XeF*, KrF*, XeCl* и XeF* при возбуждении быстрым разрядом // Квантовая электроника. -1981. Т. 8. - № 2. - С.417-419.

166. Armandillo Е., Luches A., Hassisi V., Perrone M.R. Improved lasing performance of KrCl excimer laser // Applied Physics Letters. 1983. - Vol.42. - No. 10. - P.860 - 861.

167. Armandillo E., Luches A., Hassisi V., Perrone M.R. Gain measurements in the KrCl excimer laser // Applied Optics. 1985.- Vol.24. No. 1. - P. 18 - 21.

168. Luches A., Nassisi V., Perrone M.R. Performance study of the KrCl discharge laser with liquids chlorine donors // Optics Communication. 1984, - Vol. 51, No. 5. -P.315-318.

169. Hueber J-M., Fontaine B.L., Bernard N., Forestier B.M., Sentis M.L., and Delaporte Ph.C. Long pulse KrCl excimer laser at 222 nm // Applied Physics Letters. 1992. -Vol.61.-No.l9.-P.2269-2271.

170. Casper L.C., Bastiaens H.M.J., Peters P.J.M., Boiler K.-J., and Hofstra R.M. Longpulse KrCl laser with a high discharge quality // Applied Physics B: Lasers and Optics. -2007. Vol.88. - No.l. - P.61-66.

171. Casper L.C., Bastiaens H.M.J., Peters P.J.M., Boiler K.J., Hofstra R.M. Gain of a long-pulse KrCl excimer laser // Journal of Applied Physics. 2007. - Vol.102. - No.5. Paper No.053110. 6 pages.

172. Мельченко С.В.,.Панченко A.H, Тарасенко В.Ф. Электроразрядный КгС1*-лазер с энергией излучения 0,6 Дж // Письма в журнал технической физики. 1986. -Т.12. - Вып.З. - С.171-175.

173. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Букатый Е.В. Мощная генерация на X = 222 нм при накачке газовой среды Ne(He) Кг - НС1 самостоятельным разрядом // Квантовая электроника. - 1989. - Т.16. - №12. - С.2409-2412.

174. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективный электроразрядный KrCl лазер "Фотон" // Квантовая электроника. - 1999. - Т.28. - №2. - С. 136-138.

175. Johnson Т.Н., Cartland Н.Е., Genoni Т.С., and Hunter A.M. A comprehensive kinetic model of the electron-beam-excited xenon chloride laser // Journal of Applied Phyics.- 1989.-Vol. 66. -No.12. P.5707-5725.

176. Boichenko A.M., Tarasenko V.F., and Yakovlenko S.I. Exciplex rare-halide lasers // Laser Physics. 2000. - Vol.10. - No.6. - P. 1159-1187.

177. Баранов В.Ю., Борисов B.M., Христофоров О.Б. Эксимерный электроразрядный лазер с плазменными электродами // Квантовая электроника. -1981. Т.8. - №1. - С. 165-167.

178. Карлов Н. В. Лекции по квантовой электронике. М.: Наука. 1983. с.56-59.

179. Luches A., Nassisi, V.and Perrone M.R. Determination of the unsaturated losses and of the saturation intensity in the KrCl excimer laser // Applied Physics. B. 1986. -Vol.40.-No.l.-P.l 15-120.

180. Casper L.C, Bastiaens H.M.J., Peters P.J.M., Boiler K.-J., and Hofstra R.M. A compact three-electrode discharge system for long-pulse KrCl excimer lasers // Plasma sources science and technology. 2008. - Vol.17. - No.l. - Paper No.015009. 5 pages.

181. Ражев A.M., Жуликов А.А. Исследование влияния удельной мощности накачки на энергию излучения и КПД эксимерного газоразрядного KrCl-лазера (223 нм) // Квантовая электроника. 2008. - Т.38. - №11. - С. 1005-1008.

182. Zhong D., Setser W., Sobczynski R., and Gadomski W. Conservation of the2

183. Кг ( P 1/2) state in the reactive quenching of Kr(5s'l/2.o) atoms by halogen-containing molecules // Journal of Chemical Physics. 1996. Vol.105. - No. 12. -P.5020-5036.

184. Sze R.C. Improved lasing performance of XeCl using Ar and Ne diluent // Journal of Applied Physics. 1979. - Vol. 50. - No.7. - P.4596^1598.

185. Tsuji M, Muraoka T, Kouno H, and Nishimura Y. Comparison of the1. Ь 2 н~ 2

186. Rg ( РшУСГ/Не and RgT(''P3/2)/C17He three-body ionic-recombination reactions for the formation of RgCl*, Rg*, and CI* // Journal of Chemical Physics. 1992. - Vol.9. -No.2.-P. 1079-1086.

187. Shimauchi M., Miura Т., and Oikawa K. Absorption lines in the KrCl laser spectrum and the spontaneous emission of the medium related to KrCl // Japanese Journal of Applied Physics. 1986. Vol.25. - Part 1. - No. 10. - P. 1556-1562.

188. Mandl A. Electron photodetachment cross sections of СГ and Br~ // Physical Review A. 1976. - Vol. 14. - No.l. - P.345-348.

189. Bahou M., Chung Ch-Yu, and Lee Y-P. Absorption cross sections of HC1 and DC1 at 135 232 nanometers: Implications for photodissociation on Venus // Astrophysical Journal. - 2001. - Vol.559. - No.2. - P.L 179-L182.

190. Химические лазеры. / Под ред. Гросса Р. и Ботта Дж. М.: Мир. 1980. - 432 с.

191. Химические лазеры. / Под ред. Басова Н.Г. М.: Наука. 1982. - 400 с.

192. Kompa K.L., and Pimentel G.C. Hydrofluoric acid chemical laser // Journal of Chemical Physics. 1967. - Vol.47. - No.2. - P.857-858.

193. Ultee C. Pulsed hydrogen fluoride lasers // IEEE Journal of Quantum Electronics. -1970. Vol.6. - No. 10. - P.647-648.

194. Jensen R.J., and Rice W.W. Electric discharge initiated SF6 H2 and SF6 - HBr chemical lasers // Chemical Physics Letters. - 1970. - Vol. -No.6. - P.627-629.

195. Pummer H., Breitfeld W., Wedler H., Klement G., and Kompa K.L. Parameter study of a 10-J hydrogen fluoride laser // Applied Physics Letters. 1973. - Vol.22. - No.7. -P.319-320.

196. Midorikava K., Sumida S., Sato Y., Obara M., and Fujioka T. Efficient operation of the low-ipedanse Blumlein discharge initiated HF/DF chemical laser // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1979. - Vol. QE-15. - No.3. - P. 190-194.

197. Anderson N., Bearpark Т., Scott S.J. An X-ray preionised self sustained discharge HF/DF laser // Applied Physics B: Lasers and Optics. 1996. - Vol.63. - No.6. - P.565-573.

198. Баранов В.Ю., Высикайло Ф.И., Демьянов A.B. Малюта Д.Д., Толстов В.Ф. Параметрические исследования импульсного нецепного HF-лазера // Квантовая электроника. 1984.-Т. 11.-№ 6.-С. 1173-1178.

199. Аполлонов B.B., Казанцев С.Ю., Орешкин В.Ф., Сайфулин А.В., Фирсов К.Н. Объемный самостоятельный разряд для инициирования широкоапертурных нецепных HF(DF)^a3epoB // Известия Академии Наук. Сер. Физическая. 2000. -Т.64,-№7.-С. 1439-1445.

200. Lacour В., Pasquiers S., Postel С., Puech V. Importance of pre-ionisation for the non-chain discharge-pumped HF laser // Applied Physics B: Lasers and Optics. 2001. - Vol.72. - No.3. - P.289-299.

201. Булаев В.Д., Гусев B.C., Казанцев С.Ю., Кононов И.Г., Лысенко С.Л., Морозов Ю.Б., Познышев А.Н., Фирсов К.Н. Электроразрядный импульсно периодический HF лазер с большой энергией излучения // Квантовая электроника. - 2010. - Т.40. - №7. - С.615-618.

202. Bulaev V.D., Gusev V.S., Firsov K.N., Kazantsev S.Yu., Kononov I.G., Lysenko S.L., Morosov Yu.B., and Poznyshev A.N. High power pulse-periodical electrochemical HF laser // Chinese Journal of Optics. 2011. - Vol.4. - No. 1. - P.26-30.

203. Тарасенко В.Ф., Орловский B.M., Панченко A.H. Энергетические характеристики и устойчивость разряда нецепного HF лазера с накачкой самостоятельным разрядом // Квантовая электроника. 2001. - Т.31. - №12. -С.1035-1037.

204. Панченко А.Н., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х. Эффективные режимы генерации HF лазера с накачки нецепной химической реакцией,инициируемой самостоятельным разрядом // Квантовая электроника. 2003. -Т.ЗЗ. -№5. - С.401-407.

205. Панченко А.Н., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф. Эффективный нецепной лазер, возбуждаемый самостоятельным разрядом // Журнал технической физики. -2003. Т.73. - Вып.2. - С.136-138.

206. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Об эффективности нецепных электроразрядных HF (DF) лазеров // Известия ВУЗов. Физика. - 2004. - Т.47. - №5. - С.93-94.

207. Панченко А.Н., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф. Спектральные характеристики нецепных электроразрядных HF- и DF- лазеров в эффективных режимах возбуждения // Квантовая электроника. 2004. - Т.34. - №4. - С.320-324.

208. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективные HF(DF) лазеры, с накачкой нецепной химической реакцией, инициируемой самостоятельным разрядом // Письма в журнал технической физики. 2004. - Т.30. - Вып.11. - С.22-28.

209. Аполлонов В.В., Белевцев А.А., Казанцев С.Ю., Сайфулин А.В., Фирсов К.Н. Самоинициирующийся объемный разряд в нецепных HF-лазерах на смесях SF6 с углеводородами // Квантовая электроника. 2000. - Т. 30. -№ 3. - С.207-214.

210. Аполлонов В.В., Белевцев А.А., Казанцев С.Ю., Сайфулин А.В., Фирсов К.Н. Особенности развития самоинициирующегося объемного разряда в нецепных HF-лазерах // Квантовая электроника. 2002. - Т.32. - №2. - С.95-100.

211. Wlodarczyk G. A photopreionized atmospheric pressure HF laser // IEEE Journal of Quantum Electronics. Vol.QE-14. - No. 10. - P.768-771.

212. Brink D.J., and Hasson V. Compact megawatt helium-free TEA HF/DF lasers // Journal of Physics E: Scientific Instruments. 1980. - Vol.13. -No.5. - P.553-556.

213. Белевцев А.А., Казанцев С.Ю., Сайфулин А.В., Фирсов К.Н. Еще раз о роли УФ подсветки в нецепных электроразрядных HF(DF) лазерах // Квантовая электроника. - 2004. - Т.34. - №2. - С. 111-114.

214. Perry D.S., Polanyi J.C. Energy distribution among reaction products. IX. F + H2, HD and D2 // Chemical Physics. 1976,- Vol.12. - No.4. - P. 419-431.

215. Deka В., Dyer P. Mode control and performance studies of a pulsed unstable resonator HF/DF laser // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1978. - Vol.14. -No.9. - P.661-673.

216. Voignier F., and Gastaud M. Improved performance of a double discharge initiated pulsed HF chemical laser // Applied Physics Letters. 1974. - Vol.25 - No. 11. - P.649-650.

217. Serafetinides A.A., Papadopoulos D.N., and Chourdakis G. Performance studies of a TEA-TEA HF oscillator-amplifier laser system with semiconductor and corona preionization // Optics Communications. 2002. Vol.206. - No.4-6. - P.379-388.

218. Osche G.R. Optically cascaded pulsed DF chemical laser // Applied Physics Letters. 1977,-Vol.31.-No.L-P.29-31.

219. Гордон Е.Б., Матюшенко В.И., Репин П.Б. Энергетическая цена образования атома фтора в импульсном электрическом разряде в молекулярных газах // Химическая физика. 1989. -Т.8. -№9. С.1212-1218.

220. Gross R.W.F., and Wesner F. Electron-beam-initiated chemical laser in SF6 H2 mixtures // Applied Physics Letters. - 1973. - Vol.23. - No. 10. - P.559-561.

221. Arnold G.P., and Wenzel R.G. Improved performance of an electrically initiated HF laser//IEEE Journal Of Quantum Electronics. 1973. - Vol.9. - No.4. - P.491-493.

222. Manke G.C., and Hager G.D. A review of recent experiments and calculations relevant to the kinetics of the HF laser // Journal of Physical and Chemical References Data.-2001.-Vol.30.-No.l -P.713-733.

223. Ben-Shaul A., Feliks S., Kafri O. Time evolution of the pulsed HF chemical laser system. I. Kinetic modeling rotational non-equilibrium // Chemical Physics. -1979. -Vol.36.-No.3.-P.291-305.

224. Ястремский А.Г. Энергетические характеристики и пространственная структура разрядов в смесях газов с НС1 и SF6. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Томск. 2008. -33 с.

225. Bychkov Yu. I., and Yastremskii A.G. Kinetic processes in the electric discharge in SF6 // Laser Physics. 2006. - Vol. 16. - No. 1. - P. 146-154.

226. Бычков Ю.И., Горчаков С.Л., Ястремский А Г. Однородность и устойчивость объемных электрических разрядов в смесях газов на основе SF6 // Квантовая электроника. 2000. - Т.30. - № 8. - С.733-737.

227. Суладзе К.В., Цхадая Б.А., Плютто A.A., Особенности формирования интенсивных пучков электронов в ограниченной плазме // Письма в ЖЭТФ. -1969. Т. 10. - №6. - С.282-285.

228. А.Н.Панченко, В.Ф.Тарасенко. Стабильные обрывы тока при разряде через плазму, созданную ХеС1-лазером // Журнал технической физики. 1988. - Т.58. -Вып.8. - С.1551-1554.

229. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Стабильная работа плазменного прерывателя с током переключения до 10 кА // Физика плазмы. 1990. - Т. 16. - Вып.9. - С. 10611067.

230. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Ефремов A.M. Плазменный переключатель тока. Авторское свидетельство СССР № SU1455983, приоритет 13.06.86, per. 1.10.88.

231. Быковский Ю.А., Козырев Ю.П., Козловский К.И., Цыбин A.C. Влияние столкновений потоков лазерной плазмы в конусных мишенях на ее параметры на поздних стадиях разлета // Квантовая электроника. 1978. - Т.5. - №2. - С.337-343.

232. Мхеидзе Г.П., Плютто A.A., Короп Е.Д. Ускорение ионов при протекании тока через плазму // Журнал технической физики. 1971. - Т.41. - №5. - С.952-959.

233. Ottinger P.P., Goldstein S.A., Meger R.A. Theoretical modelling of the plasma erosion opening switch for inductive storage applications // Journal of Applied. Physics. 1984. - Vol.50. - No.3. - P.774 - 784.

234. Кремнев B.B., Месяц Г.А. Методы умножения и трансформации импульсов в сильноточной электронике. Новосибирск: Наука. 1987. - 225 с.

235. Иваненков Г.В., Двойные слои в сильноточном плазмонаполненном диоде // Физика плазмы. 1982. - Т.8. - №6. - С. 1184-1191.

236. Иваненков Г.В. Формирование и рост двойных слоев в сильноточном плазменном размыкателе // Физика плазмы. 1986. -Т. 12. - Вып. 6. - С.733-741.

237. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Несимметричное прохождение тока через сгусток лазерной плазмы // Журнал технической физики. 1999. - Т.69. -Вып.З. - С.77-79.

238. Савин Б.Б., Тарасенко В.Д., Бычков Ю.И. Исследование переходной стадии разряда в азотном лазере // Журнал технической физики. 1976. - Т.46- Вып.1. -С. 198-201.

239. Geller М., Altman D.E., De Temple Т.А. Some consideration in the design of highpower pulsed N2 laser // Applied Optics. 1968. - Vol. 7. - No. 11. - P. 2232-2237.

240. Тарасенко В.Ф., Лосев В.Ф., Бычков Ю.И. ОКГ на азоте с поперечным разрядом АИЛ 3 // Квантовая электроника. - 1974. - Т.1. - №10. - С. 2312-2315.

241. Гудзенко Л.Н., Яковленко С.И. Плазменные лазеры. М.: Атомиздат. 1978. - 253 с.

242. Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. Генерация на длинах волн 585,3; 540.1 неона и на 428 нм иона азота при накачке поперечным разрядом // Оптика и спектроскопия. -1986. Т.61. - Вып.5. - С.1102 - 1105.

243. Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Панченко А.Н., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф., Кришнан М., Томпсон Дж. Мощный источник спонтанного излучения в УФ области спектра: режимы возбуждения // Квантовая электроника. 2005. - Т.35. -№ 7. - С.605-610.

244. Levatter J.I., Robertson K.L., and Lin S.-C. Long pulse behavior of the avalanche/self-sustained discharge pumped XeCl laser // Applied Physics Letters. -1981. Vol.39. - No.4. - P.297-299.

245. Salamon T.I., Schmieder D. The Inversion mechanism of the 585.3 nm neon laser // Optics Communications. -1987. Vol.62. -No.5. - P. 323-327.

246. Yakovlenko S.I. Plasma Lasers // Laser Physics. 1991. - Vol.1. -No.6. - P.565-589.

247. Ломаев М.И., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Исследование генерации в неоне при накачке самостоятельным разрядом с УФ предыонизацией // Квантовая электроника. 1987. - Т. 14. - №5. - С.993-996.

248. Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. Генерация в инертных газах при накачке поперечным разрядом // Письма в Журнал технической физики. 1988. - Т. 14. -Вып.11.-С. 1045-1048.

249. Бойченко A.M., Панченко А.Н., Тельминов А.Е., Феденев А.А. Пеннинговский лазер на неоне с возбуждением от волны размножения электронов фона. Препринт №1 ИОФ РАН, Москва, 2008. 21 с.

250. Boichenko A.M., Panchenko A.N., Tel'minov A.E., and Fedenev A.A. Penning plasma Neon laser pumped by the background-electron multiplication waves // Physics of Wave Phenomena. 2008. - Vol.16. -No.4. - P.283-291.

251. Kovacs M.A., and Ultee C.J. Visible laser action in fluorine I // Applied Physics1.tters-1970. Vol. 17,- No. 1. - P.39-40.

252. Hatakeyama Т., Kannari F., and Obara M. Theoretical study of a vacuum ultraviolet F2 excimer lamp (157 nm) excited by microwave discharge // Applied Physics Letters -1991. Vol.59. - No.4. - P.387-389.

253. Demyanov A.V., Feenstra L., Peters P.J.M., Napartovich A.P., Witteman W.J. Kinetic modelling of a discharge-pumped ArF excimer laser and the effects of discharge fllamentation // Applied Physics B: Laser and Optics. 2001. - Vol.72. -No.7. - P.823-833.

254. Parvin P., Mehravaran H., and Jaleh B. Spectral lines of the atomic-fluorine laser from 2 psi (absolute) to 5,5 atm // Applied Optics. 2001,- Vol.40.- No.21. - P.3532-3538.

255. Razhev A.M., Mkhitaryan V.M., Churkin D.S. 703-to 731-nm FI laser excited by a transverse inductive discharge // JETP Letters. 2005. - Vol.82. - №5. - P.259-262.

256. Смирнов Б.М. Физика атома и иона, М.: Энергоатомиздат. 1986. 215 с.

257. Morton D.C. Atomic data for resonance absorption lines. I Wavelengths longward of the Lyman limit // Astrophysical Journal. Supplement Series. - 1991. - Vol.77. - No.l. -P. 119-202.

258. Schaefer G. Fast Plasma Mixing-A new excitation method for CW gas lasers // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1986. - Vol.22. -№10. - P.2022-2025.

259. Zaeferani M.S., Parvin P., Sadighi R. Pressure dependence of the spectral lines of high power, high pressure atomic fluorine laser punped by a charge transfer from He2+ // Optics & Laser Technology. 1996. - Vol.28.- No.3. - P.203-205.

260. Collins C.B., Lee F.W., and Carroll J.M. An atomic-fluorine laser punped by charge transfer from He2+ at high pressure // Applied Physics Letters. 1980. - Vol.37. -No.10. - P.857-859.

261. Chapovsky P.L., Kochubei S.A., Lisitsyn V.N., and Razhev A.M. Excimer ArF/XeF Lasers Providing High-Power Stimulated Radiation in Ar/Xe and F Lines // Applied Physics A: Materials Science & Processing. 1977. - ol.l4. - 2,- P.231-233.

262. Koprinkov I.G., Stamenov K.V., and Stankov. K.A. Intense laser generation from an atomic-fluorine laser // Applied Physics B: Photophysics and Laser Chemistry. 1984. - Vol.33. - No.4. - P.235-238.

263. Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Мощные электроразрядные лазеры на плотных газах с накачкой от генераторов с полупроводниковыми прерывателями тока // Оптика атмосферы и океана. 2010. - Т.23. - № 10. - С.865-872.

264. Jonson Т.Н., Palumbo L.J., Hunter A.M. Kinetics simulation of high-power gas lasers // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1979. - Vol.QE-15. - No.5. - P.289-301.

265. Fletcher C.A.J. Computational Galerkin Methods. Springer -Verlag, New York, 1984.-309 p.

266. Kushner M.J. Microarcs as a tremination mechanism of optical pulses in electric-discharge-excited KrF excimer laser // IEEE Transactions on Plasma Science. 1991. -Vol.19. - No.2. - P.387-399.

267. Mathew D., Bastianes H.M.J., Boiler K.-J., and Peters P.J.M. Current filamentation in discharge-excited F2-based excimer laser // Applied Physics Letters. 2006. - Vol. 88 -No. 10.-paper No. 101502, 3 pages.

268. Burnham R., Powell F.X., and Djeu N. Efficient electric discharge lasers in XeF and KrF // Applied Physics Letters. 1976. -Vol.29. -No.l. - P.30-32.

269. Sarjeant W.J., Alcock A.J., and Leopold K.E. A scalable multiatmosphere highpower XeF laser // Applied Physics Letters. 1977. -Vol.30. - No. 12. - P.635-637.

270. Kumagai H., Obara M. Output energy enhancement of discharge-pumped XeF(B->X) lasers with the two-component halogen donor mixtures // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1989. - Vol.QE-25. - No.8. - P. 1874-1878.

271. Панченко A.H., Тарасенко В.Ф., Тельминов A.E. Эффективный электроразрядный XeF лазер с накачкой от генератора с индуктивным накопителем энергии // Квантовая электроника. - 2006. - Т.36. - №5. - С.403-407.

272. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Кирюхин Ю.Б., Степанов Ю.Ю. Об изменении характеристик электроразрядного XeF лазера при увеличении давления // Квантовая электроника. - 1978. -т.5. - №10. - с.2285-2289.

273. Trentelman М., Peters P.J.M., Mei Q.-C., and Witteman W.J.Gas-discharge XeF (B—>X) laser excited by a prepulse-main-pulse circuit with magnetic switching // Journal of Optical Society of America B. 1995. - Vol.12. - No.l 2. - P.2494-2501.

274. Coutts J., and Webb C.E. Stability of transverse self-sustained discharge-excited long-pulse XeCl lasers.// Journal of Applied Physics. 1986. - Vo.59. - No.3. - P.704-710.

275. Mei Q.-C., M.Peters P.J., Trentelman M., and Witteman W.J. Optimisation of the pulse duration of a discharge-pumped XeF (B—>X) excimer laser // Applied Physics B: Lasers and Optics. B. - 1995. - Vol.60. - No.3. - P.553-556.

276. Sadighi-Bonabi R., Lee F.W., and Collins C.B. Gain, saturation, and optimization of the XeF discharge laser // Journal of Applied Physics. 1982. - Vol.52. - No.12. -P.8508-8515.

277. Mandl A., and Litzenberger L. XeF laser at a high electron beam pump rate // Applied Physics Letters. 1987. - Vol.51. - No.13. - P.955-957.

278. Nishida N., and Tittel F.K. Intrinsic efficiency comparison in various low-pressure XeF laser mixtures pumped at high excitation rates and with short-pulse electron beam pumping // Applied Physics Letters. - 1988. - Vol.52. -No.22. - P.1847-1849.

279. Mandl A. XeF(B X) long-pulse laser studies // Journal of Applied Physics. - 1992. - Vol.71. - No.4. - P.1630-1637.

280. Watanabe S., Endoh A. Wide aperture discharge KrF and XeCl lasers // Applied Physics Letters. 1982. - Vol.41. - P.799-801.

281. Watanabe S., Acock A.J., Leopold K.E., Taylor R.S. Spatially resolved gain measurements in UV preionized homogenous discharge XeCl and KrF lasers // Applied Physics Letters. 1981. - Vol.38. - No. 1. - P.3-6.

282. Watanabe S., Shiratori S., Sato Т., Kashivagi H. Efficient amplification of a discharge-pumped KrF laser // Applied Physics Letters. 1978. - V.33. - P.141-143.

283. Borisov V.M., Bragin I.E., Vinokhodov A.Yu., Vodchits V.A. Pumping rate of electric-discharge excimer lasers // Quantum Electronics. 1995. - Vol.25. - No.6. -P.507- 510.

284. Ражев A.M., Щедрин А.И., Калюжная А.Г., Рябцев A.B., Жупиков А.А. Влияние интенсивности накачки на эффективность эксимерного электроразрядного KrF-лазера на смеси He-Kr-F2 // Квантовая электроника. -2004. Т.34. - №10. -С.901-906.

285. Baksht Е.Н., Panchenko A.N., Tarasenko V.F., Matsunaga Т., and Goto Т. Longpulse discharge XeF and KrF lasers pumped by a generator with inductive energy storage // Japanese Journal of Applied Physics. 2002. - Vol.41. - N0.6A. - P.3701-3703.

286. Жупиков А.А., Ражев A.M. Эксимерный KrF-лазер на основе буферного газа Не с энергией 0,8 Дж и КПД 2% // Квантовая электроника. 1998. - Т.25. - № 8. -С.687-689.

287. Бакшт Е.Х., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективный длинноимпульсный ХеС1 лазер с предимпульсом формируемым индуктивным накопителем энергии // Квантовая электроника. 2000. - Т.30. - №6. - С.506-508.

288. Bychkov Yu.I., Baksht Е.Н., Panchenko A.N., Tarasenko V.F., Yampolskaya S.A., and Yastremsky A.G. Formation of pumping discharge of XeCl laser by means of semiconductor opening switch // Proceeding of SPIE. 2001. - Vol.4747. - P.99-105.

289. Abdullin E.N., Ivanov N.G., Kovalchuk В.М., Konovalov I.N., Losev V.F., Panchenko A.N., Panchenko Yu.N., Skakun V.S., Tarasenko V.F., and Yastremsky A.G. High-power excimer laser systems // Laser Physics. 2006. - Vol.16. - No.l. - P. 104115.

290. Литвинов E.A., Мельченко C.B., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Объемный разряд в смесях инертных газов с галогенами // Теплофизика высоких температур.- 1985. Т.23. - №2. -С.392-394.

291. Osborne M.R., and Huntchinson M.H.R. Long pulse operation and preliminary termination of a high-power discharge-pumped XeCl laser // Journal of Applied Physics.- 1986.-Vol.59.-No.3--P.711-715.

292. Legentil M., Pasquiers S., Puech V., and Riva R. Spectroscopic diagnostics of the onset of discharge instabilities in a XeCl phototriggered laser.// Applied Physics B: Lasers and Optics. 1994. - Vol.38. -No.6. - P.515-517.

293. Makarov M. Effect of electrode processes on the spatial uniformity of the XeCl laser discharge // Journal of Physisc D: Applied Physics. 1995. - Vol.28. - No.6. - P.1083-1093.

294. Бакшт E.X., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В. Импульснй газовый лазер на смесях инертных газов с галогенами // Патент Российской Федерации № RU 2216836С2, H01S3/097, H01S3/22. Приоритет 04.01.02. Опубликовано 20.11.2002.

295. Owadano Y., Matsumoto I., Matsushima I., Matsushima I., Takahashi E., Miura E., Yashiro H., Tomie Т., Kuwahara K., Shinbo M. Overview of "Super-ASHURA" KrF laser program // Fusion Engineering and Design. 1999. - Vol.44. - No. 1-4. - P.91-96.

296. Батенин B.M., Бучанов B.B., Казарян M.A., Климовский И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах металлов. М: «Научная книга». 1998. -544 с.

297. Технологические лазеры. Справочник в 2 т. Т.1: Расчет, проектирование и эксплуатация. / Под ред. Абильсиитова Г.А. М: Машиностроение. 1991. 432 с.

298. Бакшт Е.Х., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Азотный лазер с накачкой продольным разрядом от индуктивного и емкостного накопителей энергии // Квантовая электроника. 1998. - Т.24. - №12. - С. 1087-1090.

299. Mathias L.E.S., and Parker J.T. Stimulated emission in the band spectrum of nitrogen // Applied Physics Letters. 1963. Vol.3. - No.l. - P. 16-17.

300. Heard H.G. Ultra-violet gas laser at room temperature // Nature. 1963. -Vol.200. -No.4907.-P. 667.

301. Kunabenchi R.S., Gorbal M.R., and Savadatti M.I. Nitrogen lasers // Progress in Quantum Electronics. 1984. - Vol.9. - No.4. - P.259-329.

302. Ali A.W., Kolb A.C., and Anderson A.D. Theory of the pulsed molecular nitrogen laser// Applied Optics. 1967. - Vol.6. - No. 12. -P.2115-2125.

303. Гущин Е.М.,.Миханчук H.A, Покачалов С.Г. Фотоэмиссия электронов под действием излучения лазера на молекулярном азоте // Письма в Журнал технической физики. 2005. - Т.31. - Вып. 17. - С.42-47.

304. Ozga К. UV-induced optical features of oligoetheracrylate photopolymers // Optics & Laser Technology. 2007. - Vol.39. - No.6. - P. 1162-1165.

305. Бычков Ю.И., Лосев В.Ф., Савин B.B., Тарасенко В.Ф. Увеличение длительности импульса излучения в лазерах на самоограниченных переходах // Известия ВУЗов. Физика. 1978. -№ 1. - С.81-86.

306. Levatter J.I., Lin S.-C. High-power generation from a parallel-plates-driven pulsed nitrogen laser // Applied Physics Letters. 1974. - Vol.25. - No. 12. - P.703-705.

307. Rebhan U., Hildebrandt J., and Skopp G. A high power N2-laser of long pulse duration // Applied Physics A: Material Science&Processing. 1980. - Vol.23. - No.4. -P.341-344.

308. Буранов C.H., Горохов B.B., Карелин В.И., Репин П.Б. Электроразрядный N2-лазер с добавками SF6 и Не // Квантовая электроника. 1990. - Т. 17. - №2. -С.161-163.

309. Armandillo Е., Kearsley A.J. High-power nitrogen laser // Applied Physics Letters. -1982. Vol.41. - No.7. - P.611-613.

310. Sanz F.E. and Guerra Perez J. M. A high power high energy pure N2 laser in the first and second positive systems // Applied Physics B: Potophysics and Laser Chemistry. -1991. Vol.52. - No. 1. - P.42-45.

311. Мухибов Н., Орлов В.К., Турсунов А.Т., Хасанов Г., Эшкобилов Н.Б. УФ лазер на азоте с двумя активными объемами // Квантовая электроника. 1987. - Т.14. -№6.-0.1215-1216.

312. Козырев А.В., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Тельминов А.Е. О неоднородности плотности мощности излучения в выходном пучке азотного лазера // Квантовая электроника. 2008. - Т.38. -№8. - С.731-735.

313. Коновалов И.Н., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф., Тельминов Е.А. Широкоапертурный электроразрядный азотный лазер // Квантовая электроника. -2007. Т.37. - №7. - С.623-627.

314. Генин Д.Е., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Тельминов А.Е. Влияние добавок SF6 и NF3 на режимы УФ и ИК генерации в азоте // Квантовая электроника. 2011. -Т.41. -№4. - С.360-365.

315. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. III, под ред. Фортова В.Е., М.: Наука. 2000, нас.263.

316. Makuchovsky J., and Pokora L. Theoretical model of TEA nitrogen laser excited by electric discharge.l. Problem formulation // Optica Applicata. 1993. - Vol.23. - No.2-3. - P.113-129.

317. Калюжная А.Г., Рябцев A.B., Щедрин A.M. Особенности функции распределения электронов в тлеющем разряде с полым катодом в смесях азота с электроотрицательными газами // Журнал технической физики. 2003. - Т.48. -Вып.1. - С.42-45.

318. Herron J.T. Evaluated chemial kinetics data for reactions of N(2D), N(2P), and N2. (A3E+u) in the gas phase // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1999. -Vol.28.-No. 5. - P.1453-1483.

319. Химия плазмы. Под ред. Б.М. Смирнова. / М.: Энергоатомиздат. 1983. -Вып.10. - С. 108.

320. Kossyi I.A., Kostinsky A.Yu.,.Matveyev А.А, and.Silakov V.P Kinetic scheme of the non-equilibrium discharge nitrogen-oxygen mixtures // Plasma Sources Science and Technology. 1992. - Vol.1. -No.3. -P.207-220.

321. Nandi D., Rangwala S.A., K. Kumar S.V., and Krishnakumar E. Absolute cross sections for dissociative electron attachment to NF3 // International Journal of Mass Spectrometry. 2001. - Vol.205.- No. 1 -3. - P. 111-117.

322. Christophorou L.G., and Olthoff J.K. Electron attachment cross sections and negative ion states of SF6 // International Journal of Mass Spectrometry 2001. - Vol.205. -No.l. -P.27^11.

323. Brunet H., and Rocca-Serra J. Model for a glow discharge in flowing nitrogen // Journal of Applied Physics. 1985. - Vol.57. -No.5. - P. 1574-1581.

324. Химия плазмы. / Под ред. Б.М. Смирнова, М.: Энергоатомиздат. 1987. Вып. 14.-С. 227-255.

325. Смирнов Б.М. Комплексные ионы. М.: Наука. 1983. 159 с.

326. Александров H.JI., Кончаков A.M., Шачкин Л.В., Шашков B.M. Диссоциативная и тройная электрон-ионная рекомбинация в газоразрядной плазме С02 // Физика плазмы. 1986. - Т. 12. -№10. - С. 1218-1224.

327. Смит К., Томсон Р. Численное моделирование газовых лазеров. М.: Мир. 1981. -515 с.

328. Александров Н.Л. Трехчастичное прилипание электрона к молекуле // Успехи физических наук. 1988. - Т. 154. -№2. - С. 177-206.

329. Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М.: Наука. 1980.-310 с.

330. Силаков В.П. Влияние процессов ассоциативной ионизации электронно-возбужденных метастабилей на электрическую прочность слабоионизированногомолекулярного азота высокого давления // Физика плазмы. 1988. - Т. 14. -Вып.10.-С.1209- 1212.

331. Trainor, D.W., Jacob, J.H. Electron dissociative attachment rate constants for F2 and NF3 at 300° and 500°K // Applied Physics Letters. 1979. - Vol.35. - No. 12. - P.920-922.

332. Asinovskii E.I., Vasilyak L.M., and Tokunov Yu.M. A Double peak of the radiation from a coaxial nitrogen laser // Soviet Journal of Quantum Electronics. 1988. -Vol.15.-No.8.-P.1548- 1551.

333. Geller M., Altman D.E., and De Temple T.A. Some considerations in the design of a high power, pulsed N2 laser // Applied Optics. 1968. - Vol.7. - No.ll. - P.2232 -2237.

334. Лисицын B.H., Сорокин A.P., Телегин Г. Г. Исследование инфракрасной генерации N2 лазера с поперечным разрядом // Квантовая электроника. 1975. -Т.2. -№8. - С. 1710 - 1714.

335. Yasuda Y., Sokabe N., and Murai A. Excitation process of the N2 IR (B3ng-A3Iu+) laser transition // Jpn. J. Appl. Phys. 1980. - Vol.19. - No.6. - P. 1143 - 1146.

336. Scaffardi L., Schinca D., Tocho J.O. H.F.Ranea-Sandoval, and M.Gallardo, "Cascade population mechanism in nitrogen lasers // Applied Optics. 1985. - Vol.11. - No.6. -P.22-25.

337. Тарасенко В.Ф., Бычков Ю.И. Инфракрасный азотный лазер с поперечным разрядом // Журнал технической физики. 1974. - Т.44. - Вып.5. - С.1100 - 1101.

338. Лобанов А.Н., Сучков А.Ф. Функция распределения и баланс энергии электронов в электроионизационном лазере на двуокиси углерода // Квантовая электроника. 1974. - Т. 1. - №7. - С. 1527-1536.

339. Levine J.S., and Javan A. Observation of laser oscillation in 1-atm C02-N2-He laser pumped by an electrically heated plasma generated via photoionisation // Applied Physics Letters. 1973. - Vol.22. - No.l. - P.55-57.

340. Lind R.C., Wada J.Y., Dunningand G.J., and Clark W. Jr. A long-pulse high-energy C02 laser pumped by an ultraviolet-sustained electric discharge // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1974. - Vol.10. - No. 10. - P.818-821.

341. Mesyats G.A., Osipov. V.V., Tarasenko V.F. Pulsed gas lasers. Washington, USA: SPIE Press. 1995.-374 p.

342. Taylor R.S., and Leopold K.E. Magnetic-spiker sustainer discharge excitation of a wide aperture small-gap TEA C02 laser // Review of Scientific Instruments. 1992. -Vol.63. - No. 10. - P. 4467-4468.

343. Satyanarayana D.V., Mohan M.S, and Nundy U. All solid state switched high efficiency pulser sustainer TEA C02 laser // Review of Scientific Instruments. 1995. -Vol.66. -No.3. - P.2391-239.

344. Morikawa E. Effect of low-ionisation gas additive along with UV photoionisation on C02 TEA laser operation // Journal of Applied Physics. 1977. - Vol.48. - No.3. -P.1229-1239.

345. Бакшт E.X., Орловский B.M., Панченко A.H., Тарасенко В.Ф. Эффективный электроразрядный С02 лазер с предымпульсом формируемым генератором с индуктивным накопителем энергии // Письма в Журнал технической физики. -1998. Т.24. - Вып.4. - С.57-61.

346. ВитгеманВ. С02-лазер. М.: Мир. 1990.-360 с.

347. Gibson A.F., Kimmitt M.F., and Norris В. Generation of bandwidth-limited pulses from a TEA C02 laser using p-type germanium // Applied Physics Letters. 1974. -Vol.24. - No.7. - P.306-307.

348. Kwok H.S., and Yablonovich E. 30-psec C02 laser pulses generated by optical free induction decay // Applied Physics Letters. 1977. - Vol.30. - No.3. - P. 158-160.

349. Дембовецкий B.B., Матвеева M.B., Сурдутович Г.И., Шурупова Н,П. Теоретическое и экспериментальное исследование С02-лазера в режиме пассивной синхронизации мод // Квантовая электроника 1990. - Т. 17. - №2. С. 142-149.

350. Alexandrov B.S., Arsenjev A.V., Azarov М.А., Drozdov V.A., Koretsky J.P., Mashendzhinov V.I., Revich V. E., and Troshchinenko G.A. Wide-aperture powerful high-pressure C02 laser with optical pumping // Proceeding of SPIE. 2001. -Vol.4644.-P.301-306.

351. Баранов Г.А., Кучинский А.А. Мощные импульсные С02-лазеры высокого давления и их применения // Квантовая электроника. 2005. - Т.35. - № 9. -С.867-872.

352. Баранов Г.А., Кучинский А.А., Томашевич П.В. Широкоапертурный С02-усилитель сверхатмосферного давления с накачкой объемным самостоятельным разрядом // Журнал технической физики. 2008. - Т.78. - Вып. 10. - С.53-58.

353. Иващенко М.В., Карапузиков А.И., Шерстов И.В. Формирование коротких импульсов излучения TEA С02-лазера при использовании газовой смеси C02-N2-Н2 // Квантовая электроника. 2001. - Т.31. -№11. - С.965-969.

354. Yanzhao Lu, Xinbing Wang, Xueling Zhang, and Ju Dong. Pulse behavior of a short pulse discharged TEA C02 laser // Proceedings of SPIE. 2009. - Vol.7276. - Paper No.72760T. 5 pages.

355. Орловский В.М., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Электроразрядный С02 лазер с высокой пиковой мощностью излучения // Квантовая электроника. 2010. - Т.40. -№3,-С. 192-194.

356. Novak J.P., and Frechette М. F. Transport coefficients of SF6 and SF6-N2 mixtures from revised data // Journal of Applied Physics. 1984. - Vol.55. - No.l. - P.107-119.

357. Бортник И.М. Физические свойства и электрическая прочность элегаза. / М.: Энергоатомиздат. 1988 99 с.

358. Phelps V., and Van Brunt R.J. Electron transport, ionization, attachment, and dissociation coefficients in SF6 and its mixtures // Journal of Applied Physics. 1988. -Vol.64. - No.9. - P.4269-4277.

359. Riccardi C., Barni R., de Colle F., and Fontanesi M. Modeling and diagnostic of an SF6 RF plasma at low pressure // IEEE Transactions on Plasma Science. 2000. -Vol.28.-No.l.-P.278-287.

360. Xiao D.M., Zhu L.L., and Chen Y.Z. Electron swarm parameters in SF6 and helium gas mixtures // Journal of Physics D: Applied Physics. 1999. - Vol.32. - No.5. -P.L18-L19.

361. Кумпяк E.B., Ломаев М.И., Месяц Г.А., Панченко АН, Поталицын Ю.Ф., Тарасенко В.Ф Запуск искрового разрядника лазерным ультрафиолетовым излучением, передаваемым по световоду // Приборы и техника эксперимента. -1987. -№ 2. -С. 171-173.

362. Мельченко C.B., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. ВКР преобразование излучения электроразрядного ХеС1-лазера // Квантовая электроника. - 1986. -Т.13. - №7. - С.1496-1500.

363. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Экспериментальное исследование образования и разлета плазмы при облучении металлов УФ-лазером // Физика плазмы. 1988. -Т.14.-Вып.6.-С.761-764.

364. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Управление длительностью импульса излучения ХеС1-лазера плазменным затвором // Физика плазмы. 1987. - Т.13. -Вып.4. - С.497-498.