Энергетические характеристики и пространственная структура разрядов в смесях газов с HCl и SF6 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

ЯСТРЕМСКИЙ Аркадий Григорьевич

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА РАЗРЯДОВ В СМЕСЯХ ГАЗОВ С НС1 И 8Р6

01 04 13 - электрофизика, электрофизические установки

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

□□3444а га

Томск - 2008

003444979

Работа выполнена в Институте снлыюточной электроники СО РАН

Научный консультант доктор физико-математических наук

профессор

Бычков Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

профессор

Козырев Андрей Владимирович

доктор физико-математических наук профессор

Осипов Владимир Васильевич

доктор физико-математических наук Фирсов Константин Николаевич

Ведущая организация: Институт лазерной физики СО РАН,

г. Новосибирск

Защита состоится 14 октября 2008 г. в 15 часов на заседании диссертационно совета Д 003.031.02 в Институте сильноточной электроники СО РАН (63405 г. Томск, пр. Академический 2/3).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института сильноточной электроники СО РАН

Автореферат разослан « 10 » 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

ГЛО. Юшков

Общая характеристика работы

Работа посвящена исследованию физических процессов в однородных и неоднородных разрядах накачки ХеС1 лазеров и разрядах в смесях газов на основе SF6 при концентрации электронов до пе~ 1016см'3, плотностях мощности накачки до 15 МВт/см3 в смесях с HCl, и до 200 МВт/см3 в смесях газов на основе SF6

В диссертационной работе методами компьютерного моделирования исследуется кинетика процессов накопления, передачи и преобразования энергии в разрядах накачки ХеС1 лазеров и в разрядах в смесях газов на основе SF6, а также кинетика процессов, определяющих механизмы изменения пространственной структуры таких разрядов

Актуальность тематики исследования Для решения большого круга задач модификации материалов, фотолитографии, лазерного разделения изотопов, лазерного химического синтеза, получения особо чистых материалов и т д требуется создание лазеров с широким диапазоном характеристик излучения В том числе с большой энергией и мощностью импульса излучения, с высокой эффективностью, а также с излучением различной длины волны Перспективными источниками когерентного излучения с длиной волны в ультрафиолетовой области спектра являются эксимерные лазеры, интерес к которым не ослабевает на протяжении последних нескольких десятилетий

Актуальность исследования свойств разряда в смесях газов на основе SF6 обусловлена широким использованием таких смесей в электронной и коммутационной аппаратуре, в импульсных электроразрядных HF/DF лазерах, которые являются перспективными источниками когерентного излучения в диапазоне длин волн 2 4—3 2 мкм

Первые успешные эксперименты по генерации излучения в лазерных системах на переходах эксимерных молекул были проведены в группе Басова Н Г в 1970 г [1,2] В 1975 г EwingJ J и Brau С А [3] создали первый ХеС1 лазер с накачкой электронным пучком В 1977 г Ищенко В И, Лисицын В Н и Ражев А М [4] впервые получили генерацию в ХеС1 лазере с накачкой электрическим разрядом В 1971 г JacobconT J и Kimpbell J Н [5] впервые получают генерацию на колебательных переходах молекулы HF при возбуждении разрядом смеси C3Hg/He/SF6 = 1/400/12 В 1973 году Pummer Н с соавторами [6] увеличивают плотность энергии генерации в HF лазере до 3 Дж/л при эффективности относительно запасенной энергии 3 8 % Экспериментальные работы, последовавшие далее, были направлены на поиск условий увеличения энергии, мощности излучения и эффективности

Наиболее традиционным было использование двухконтурной схемы питания На таких схемах питания созданы лазеры с длительностью импульса излучения я 30 не [7-10] Попытки увеличить длительность импульса излучения и энергию накачки приводили к образованию плазменных каналов и уменьшению эффективности лазеров

Одним из способов улучшения однородности разряда, повышения энергии излучения и эффективности ХеС1 лазера, является увеличение скорости нарастания тока разряда Использование магнитных ключей позволило Witteman W J с

соавторами [11,12] и Letardi Т с соавторами [13] получить плотность энергии излучения « (3 - 4 2) Дж/л с КПД « (3 - 3 8) % В работах Месяца Г А, Тарасенко В Ф с соавторами [14,15] увеличение скорости роста разрядного тока достигнуто благодаря использованию полупроводниковых прерывателей тока, что позволило получить плотность энергии излучения «2 Дж/л при КПД »4% [15] и длительности импульса генерации более 100 не

В 1987 г Lacour В и Vannier С [16] для накачки ХеС1 лазера предложили использовать режим с инициированием разряда рентгеновским излучением Такой подход позволил минимизировать индуктивность разрядного контура, и увеличить скорость роста разрядного тока В таких режимах возбуждения разряда накачки Puech V с соавторами [17] в электроразрядном ХеС1 лазере получили излучение с удельной энергией - 7 6 Дж/л при эффективности 2 9% и длительности импульса излучения « 50 не на полувысоте В работе [45] сообщается о получении лазерного излучения с плотностью энергии « 10 Дж/л

Для многих приложений необходим частотный режим генерации В настоящее время в группах Lacour В , Witteman W J , Борисова В M, а также фирмой SOPRA созданы частотные ХеС1 лазеры со средней мощностью «(0 5-1) кВт [18-21]

Наряду с развитием экспериментальной техники развивались и методы математического моделирования Наиболее точные модели ХеС1 лазера, были созданы в группах Puech V [17] и Botticher W [22] При этом большое внимание уделялось постановке экспериментов, направленных на тестирование моделей Однако моделирование, как правило, проводилось в узком диапазоне начальных условий, без детального анализа динамики кинетических процессов Поэтому потенциальные возможности среды (величины плотности энергии, мощности излучения и эффективности), определяемые кинетикой процессов в активной среде, оставались неизвестными Для решения этой задачи были необходимы более детальные исследования кинетики процессов в плазме пространственно однородных разрядов, исследования процессов передачи энергии на верхние лазерные уровни, и каналов неизбежных потерь энергии в широком диапазоне начальных условий

Важной проблемой на пути повышения мощности, энергии излучения и эффективности является образование плазменных каналов, шунтирующих разрядный промежуток Качественную модель развития таких каналов в разрядах накачки ХеС1 лазера предложили CouttsJ и Webb С Е в 1986 г [23] Согласно этой модели, причиной развития плазменных каналов с высокой проводимостью может быть неоднородное выгорание галогеносодержащих молекул НС1 Однако количественной математической модели развития таких каналов в объемных разрядах в смесях газов с НС1 не существовало

Для разработки эффективных методов подавления плазменных каналов с высокой проводимостью необходимы исследования процессов в разряде, которые вызывают формирование и развитие плазменных и искровых каналов В этой связи, наряду с экспериментальными методами исследования, эффективным является использование 1D и 2D методов математического моделирования пространственно неоднородных разрядов

Наиболее простыми являются 1D модели параллельных сопротивлений [2530], в которых напряженность электрического поля и концентрации всех частиц в направлении анод - катод, и по длине разрядного промежутка не меняются Такие

модели использовались при исследовании влияния формы электродов на пространственные и энергетические характеристики разряда и эффективность лазеров

Для исследования процессов формирования и развития плазменных каналов более эффективным является использование 2D моделей Такие модели были созданы Turner М М в 1992 [31], Simon G и Botticher W 1994 г [27] и Akashi Н с соавторами в 1999 г [32] Как правило, эти модели используют упрощенную кинетику процессов в разряде, что существенно уменьшает время расчета и его точность, ограничивает область ее применения На момент начала диссертационной работы не было 2D модели разряда в смеси инертных газов с галогеном, которая бы обеспечивала высокую точность расчетов в широком диапазоне изменения начальных условий

Объемные разряды в смесях газов на основе SFi. Основной областью применения таких разрядов являются электроразрядные HF лазеры Значительный прогресс в создании таких лазеров был достигнут в последние годы В группе Puech V [33,40,44] в электроразрядном нецепном HF лазере получено излучение с эффективностью 8% и удельной энергией 9 6 Дж/л В работах Фирсова К Н с соавторами [34,36 - 39] в лазерах с инициированием накачки электрическим разрядом, получена энергия импульса излучения сотни джоулей На установке с размером активной области 27x20x100 см3 удалось получить энергию излучения я 400 Дж при КПД 4% В работе Тарасенко В Ф с соавторами [35] сообщается о получении генерации с эффективностью «¡10% относительно вложенной энергии и а 4% относительно запасенной энергии

Для HF лазеров актуальной задачей также является обеспечение пространственной однородности разряда при больших плотностях энергии накачки Для решения этой задачи необходимо более детально исследовать механизмы развития пространственных неоднородностей разряда и влияние на них начальных условий Действие таких механизмов приводит к формированию плазменных каналов, расширению либо сужению разряда в условиях неоднородного распределения электронов предыонизации, либо напряженности электрического поля Эффект изменения ширины наблюдался Фирсовым К Н с соавторами [36-39], в нашей лаборатории [43], а также Puech V с соавторами [44] В работе [38] в разряде в смесях SF6/C2H6 обнаружен также эффект колебаний плотности разрядного тока, который не наблюдался в разрядах с HCl Механизм изменения ширины разряда, и механизм формирования плазменных каналов в смесях на основе SF6 были до конца не исследованы, и требовали дальнейшего детального изучения кинетики процессов в пространственно неоднородных разрядах такого типа

На момент начала диссертационной работы 2D модели разряда в смесях газов на основе SF6, которая могла бы объяснить данные эффекты, не существовало Наиболее полной была 0D модель объемного разряда в смесях газов на основе SF6, представленная в работе [40] Однако для исследования развития плазменных каналов в таких смесях модель кинетики, представленная в данной работе, требовала доработки в области высоких плотностей тока и концентрации электронов

Целью диссертационной работы является исследование кинетики процессов в пространственно однородных и неоднородных разрядах в смеси Ne/Xe/HCl и в смесях на основе SF6 в широком диапазоне начальных условий Исследование

закономерностей распределения поглощенной энергии в плазме газового разряда

Исследование механизмов изменения пространственных характеристик плазмы и

механизмов формирования плазменных каналов в таких разрядах

Основные задачи

1 Создать пакет программ для расчета и анализа характеристик лазеров, кинетики процессов в пространственно однородной (OD) и неоднородной (1D и 2D) плазме газового разряда в смесях газов с HCl и SF6

2 Исследовать кинетику процессов возбуждения, ионизации, прилипания, рекомбинации и образования эксимерных молекул ХеС1** на верхних колебательных уровнях

3. Исследовать влияние процессов колебательной релаксации молекул ХеС1** на эффективность ХеС1 лазера

4 Выявить механизм потерь энергии в разряде Определить максимальную энергию излучения, эффективность ХеС1 лазера и возможность их получения

5 Определить основные процессы, влияющие на развитие плазменных каналов с высокой проводимостью в газовых смесях Ne/Xe/HCl

6 Исследовать кинетические процессы в пространственно однородном разряде в SF6 в широком диапазоне мощности накачки

7 Исследовать процессы, влияющие на изменение пространственных характеристик разряда в SF6 при однородном распределении напряженности электрического поля Е и неоднородном распределении электронов предыонизации

8 Исследовать влияние добавки С2Нб на кинетические процессы в газовой смеси SF6/C2H6

8 Исследовать механизм образования и развития плазменных каналов в условиях пространственно неоднородного распределения напряженности электрического поля и однородного распределения концентрации электронов предыонизации в разрядах в SF6

Защищаемые научные положения

1 В оптимальных режимах накачки ХеС1-лазера потери энергии в тепло при рекомбинации электронов и ионов, конверсии ионов Хе+ в NeXe+, тушении возбужденных Хе*, HCl(v) и HCl* составляют -50% от энергии накачки Оставшаяся энергия передается молекулам ХеСГ Потери энергии при релаксации молекул ХеС1** на нижние уровни равны -30% Снизить потери энергии указанных видов не представляется возможным Оставшейся потери, энергии (-20%) обусловлены тушением молекул ХеС1* Потери этого типа можно регулировать выбором начальных условий

2 В диапазоне мощности накачки (0,5 - 6,0) МВт/см3 и длительности импульса (20 - 150) не, максимальная эффективность генерации реализуется при мощности накачки ~ 0,5 МВт/см3, которая создает активную среду с достаточным усилением при минимальных потерях энергии в процессах тушения ХеС1* молекул Одновременное увеличение начальной концентрации НС1(0) и мощности накачки повышает плотность энергии излучения и снижает эффективность лазера, что связано с увеличением

скорости процессов тушения эксимерных молекул ХеС1* электронами и молекулами НС1

3 Повышенная напряженность электрического поля Е в локальной области разрядного промежутка увеличивает частоту ионизации и создает неоднородное распределение электронов, при котором распределение поля выравнивается Дальнейшее развитие плазменного канала определяется увеличением частоты ступенчатой ионизации в областях с большей концентрацией электронов Выгорание НС1 снижает прилипание электронов и ускоряет процесс развития канала При развитии двух каналов, расположенных на малом расстоянии, ток канала с меньшей концентрацией электронов переключается в канал с большей концентрацией электронов

4 Для разрядов в ЭР6 и 8Р6/С2Нб частоты ионизации и прилипания много больше их разницы и много больше частоты рекомбинации ионов, поэтому концентрация электронов оказывается значительно меньше концентрации ионов В смеси 8Рб/С2Н6 более низкий потенциал ионизации С2Нб изменяет соотношение частот ионизации и прилипания, по сравнению с разрядом в 8Р6 Это качественно изменяет характеристики плазмы В 8Р"6 при росте тока напряжение на плазме монотонно снижается В 8Р6/С2Н6 напряжение на плазме остается неизменным, или повышается, в зависимости от концентрации С2Н6

5 При неоднородном начальном распределении электронов и однородном распределении поля как в 8Р6, так и в смеси 8РЙ /С2Нб развитие разряда до пе яг 2 0 1013 см"3 происходит без изменения пространственного распределения концентрации электронов При дальнейшем развитии разряда

• В 8Р6, в областях с большей концентрацией электронов частота ступенчатой ионизации становится больше частоты прилипания к 8Р(,(\'), что ведет к образованию плазменного канала Одновременно, в областях с меньшими значениями пе, разряд гаснет

• В смеси вРб/СгНб частота прилипания электронов к 8Р6(у) больше частоты ступенчатой ионизации Поэтому рост концентрации электронов в области больших пе прекращается, а в области меньших значений - пе продолжает увеличиваться

6 В разряде в 8Р6 при одновременном развитии одного или нескольких плазменных каналов и разряда, однородного в остальной части объема, изменение тока, протекающего через плазменный канал, происходит в виде колебаний во времени Колебания тока в канале обусловлены колебаниями частот прилипания и ионизации, и не изменяют монотонный характер нарастания и спада суммарного тока

Научная ценность и новизна результатов

Следующие результаты были получены впервые в ходе выполнения настоящей диссертационной работы

1 Показано, что в разрядах в смесях Ые/Хе энергия образования электрон-ионной пары в начальной стадии разряда составляет е,о ~ 500 эВ При увеличении концентрации возбужденных атомов до Хе* > 1015 см"3 энергия образования электрон-ионной пары уменьшается до е,» 2 эВ

2 В плазме разряда накачки ХеС1 лазера определены пути и закономерности преобразования поглощенной энергии в энергию лазерного излучения и в тепло в широком диапазоне мощностей накачки (05-6) МВт/см3, длительностей импульса излучения (20 - 150) не и плотности вложенной энергии (50 - 350) мДж/см3 Обосновано предельное значение удельной энергии излучения при увеличении концентрации НС1 в активной среде

3 Обоснован механизм формирования плазменного канала при неоднородном начальном пространственном распределении напряженности электрического поля и концентрации электронов в смесях №/Хе/НС1 и в смесях на основе 8Р6 В основе механизма лежит совместное взаимное влияние пространственного распределения поля Е и концентрации электронов на распределение скоростей образования и гибели электронов, ионов и возбужденных частиц плазмы

4. В разряде в 8Р6, частоты прямой и ступенчатой ионизации становятся сравнимы при концентрации электронов пс ~ 1013 см"3 и плотности разрядного тока более J ~ 200 А/см2

5 При плотности вложенной мощности Р > 1 МВт/см3 концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов существенно превышает концентрацию электронов

6 Изменение неоднородного пространственного распределения электронов в разрядах в и в смесях 8Рб/С2Нб происходит при концентрации электронов пе > 1013 см'3 и определяется соотношением частот ступенчатой ионизации и прилипания электронов к 8Р6(у), которые зависят от концентрации электронов и плотности вложенной мощности

7 В разряде в 8Р6 при одновременном развитии одного или нескольких плазменных каналов и однородного разряда, площадь которого больше площади каналов, изменение во времени пе(0 и плотности мощности в каналах происходит в виде затухающих колебаний Колебания тока в каналах и в однородном разряде не меняют монотонного характера нарастания и спада суммарного тока разряда

Научная ценность перечисленных результатов обусловлена тем, что они дают новые знания о механизме формирования плазменных каналов, о процессах преобразования и передачи вложенной энергии в разрядах в смесях Ые/Хе/НС1 и в смесях на основе 8Р6 Разработанный пакет программ позволяет моделировать электроразрядные газовые лазеры, газовые разряды и проводить анализ кинетики процессов в пространственно однородных и неоднородных разрядах

Достоверность результатов диссертационной работы

Достоверность полученных результатов подтверждается систематическим характером исследований, согласием расчетных временных зависимостей тока разряда, напряжения на плазме, характеристик лазерного излучения и пространственных характеристик разряда с результатами экспериментов, полученных в работах других авторов, в широком диапазоне изменения мощности накачки, давления и состава газовой смеси, длительности импульса, вложенной энергии и плотности тока

Личный вклад автора

В представленных в диссертационной работе результатах автор внес определяющий вклад в постановку задач исследований, проведение расчетов и анализ полученных результатов Все оригинальные программные продукты, используемые в данной работе, разработаны автором лично Исследование роли процесса ступенчатой ионизации в разрядах в выполнено автором при участии профессора РиесЬ V , доктора Ьасоиг В , д ф -м н Бычкова 10 И и к ф -м н С Л Горчакова Исследование кинетики процессов в разрядах накачки ХеС1 лазеров и в смесях газов на основе выполнено автором при участии д ф -м н Ю И Бычкова и к ф -м н С А Ямпольской Исследования пространственно неоднородных разрядов в смесях на основе 8Р6 выполнены автором при участии д ф -м н Ю И Бычкова Фамилии других соавторов, принимавших участие в отдельных направлениях исследований, указаны в списке основных публикаций по теме диссертации Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично

Практическая ценность работы

1 Результаты исследования процессов кинетики разряда в смесях Ые/Хе/НС1 были использованы при разработке электроразрядных лазеров в лаборатории газовых лазеров ИСЭ СО РАН

2 Результаты численного исследования кинетики процессов в ББб и в смесях 8Р6 с углеводородами позволяют выбрать оптимальные параметры электрической цепи, разрядной камеры и электродов для формирования пространственно однородного разряда накачки № лазеров с необходимыми характеристиками

3 Полученные результаты являются физической основой для разработки инженерных методов расчета конкретных лазерных систем

Публикации И апробация результатов

Основные материалы по теме диссертации опубликованы в 42 работах и докладывались на 17 международных и всесоюзных конференциях Международной конференции Лазер 79 (США, 1979), IV Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы (Киев, 1975), II Всесоюзном семинаре по сильноточной электронике (Томск, 1978), III Международном семинаре по КгР технологиям (Англия,1992), 4 - 7 Международных конференциях «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (Томск), XXVI Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (Грейфсвальд, Германия 2003), XIV Симпозиуме по сильноточной электронике (Томск, 2006 г), 6 Российско-китайском симпозиуме по лазерной физике и лазерным технологиям (Томск, 2000), VII Российско - Китайском симпозиуме по лазерной физике и лазерным технологиям (Томск, 2004 г), международной конференции «Оптика Лазеров» (Санкт Петербург, 1993 г, 2006 г), XV международном симпозиуме «Мощные газовые и химические лазеры», (Прага 2006 г), 13 Международной конференции

по методам аэрофизических исследований, (Новосибирск, 2007 г), 10 Международной конференции по физике газоразрядной плазмы, (Томск 2007 г)

Структура и объем диссертации.

Диссертация включает введение, семь глав, заключение, приложение и список литературы из 192 наименований Объем диссертации составляет 217 страниц, число рисунков -107

Краткое содержание диссертации

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, а также сформулированы положения, выносимые на защиту Дан краткий обзор современного состояния работ по элекгроразрядным ХеС1 и НБ лазерам Рассмотрены основные проблемы на пути увеличения энергетических характеристик и эффективности лазерных систем

Глава 1 посвящена обзору литературы Приведены наиболее важные экспериментальные и теоретические работы, выполненные по теме диссертации На основе анализа литературных данных обоснованы основные направления и задачи исследования пространственно однородных и неоднородных электрических разрядов в смесях газов с НС1 и

Глава 2 посвящена исследованию процессов преобразования и распределения плотности мощности в объемном разряде в смесях Ые/Хе и Ые/Хе/НС1 методами компьютерного моделирования

Описана численная модель, которая включает 1 уравнения баланса для концентраций частиц плазмы, 2 - уравнение Больцмана для функции распределения электронов по энергии, 3 - уравнения электрической цепи, 4 -уравнения, описывающие формирование лазерного излучения в резонаторе

Для решения уравнения Больцмана впервые использован метод «взвешенных невязок», который обеспечивает высокую точность расчетов при небольших

2,8 3,0 3,2 Время, мкс

2,8

Время, мкс

Рис 1 Зависимости от времени плотности мощности, передаваемой в разряд в следующих реакциях 1 - прямая ионизация, 2 - ступенчатая ионизация , 3 -возбуждение Хе\ 4 - возбуждение НС1(у), 5 - электрон-ионная рекомбинация, сплошная линия - суммарная мощность, передаваемая на Хе+, пунктир -девозбуждение Хе* А -Ие/Хе =1000/10 Б -Ые/Хе =1000/10/1

затратах времени Для формирования и решения уравнений электрической цепи

использованы алгоритмы автоматизации расчета электрических цепей Создан пакет программ, который позволяет 1 - менять конфигурацию и параметры электрической цепи, 2 - менять набор уравнений кинетики, константы и сечения взаимодействия электронов с атомами и молекулами среды, 3 - изменять параметры разрядного промежутка и резонатора, 4 - проводить расчеты характеристик разрядной плазмы и параметров излучения ХеС1 и других газовых лазеров, 5 - проводить анализ полученных результатов

Тестирование модели проводилось в широком диапазоне начальных условий Все расчеты проведены без подгоночных параметров и без изменения констант и сечений взаимодействия электронов и частиц плазмы Во всем диапазоне начальных условий расчетные данные хорошо согласуются с результатами экспериментов

Исследование кинетики процессов образования и гибели электронов и возбужденных частиц плазмы в пространственно однородном разряде в смесях Ne/Xe/HCl показали (рис 1) что в начальной стадии разряда, при концентрации Хе* < 1013 см'3, более 90% плотности мощности накачки тратится на возбуждение Хе' и HCl* (кривые 3 и 4) При концентрации Хе* > 1014 см"3 в результате процессов девозбуждения Хе, часть энергии возвращается электронам (пунктир) В результате роста частоты процессов ступенчатой ионизации, доля плотности мощности, затраченной на ионизацию, в максимуме тока увеличивается до « 20 %

Затраты плотности мощности на ионизацию и возбуждение в смесях Ne/Xe/HCl = 1000/10/0, 1000/10/1 и 1000/10/3, зависят от концентрации молекул HCl Увеличение концентрации HCl приводит к увеличению доли плотности мощности, затраченной на колебательное возбуждение этих молекул, а доля плотности мощности, затраченной на возбуждение Хе*, падет Это приводит к уменьшению скорости ступенчатой ионизации относительно скорости

Время, мкс п(1ем!

Рис 2 Зависимость энергии образования электрон-ионной пары е, от времени - А и от концентрации возбужденных состояний Хе - Б в смеси Ые/Хе/НС1=1000/10/Х 1 - Х = 0, 2-Х = 1, 3 - Х = 3

прилипания

Показателем доли плотности мощности, затраченной на ионизацию, служит энергия образования электрон-ионной пары е. Чем больше е„ тем меньшая доля поглощенной мощности расходуется на ионизацию Для смеси Ые/Хе (рис 2

кривая 1) в начальной стадии разряда энергия е, равна я 500 эВ Спад е, начинается при концентрации Хе*«1013 см3, что соответствует пе «(Ю"-1013) см"3 Минимальное значение энергии образования электрон-ионной пары в разряде в смеси Ые/Хе=1000/10, составляет е, « 2 эВ При увеличении концентрации НС1 доля энергии, расходуемой на возбуждение этих молекул, увеличивается, а доля энергии, расходуемой на ионизацию, уменьшается В результате такого перераспределения мощности увеличивается минимальное значение энергии образования электрон-ионной пары

Глава 3 посвящена исследованию кинетики процессов преобразования и передачи энергии в разрядах накачки ХеС1 лазера, исследованию процессов, определяющих потенциальные возможности ХеС1 лазера

Расчеты проводились в диапазоне плотности вложенной энергии от 50 мДж/см3 до 350 мДж/см3, длительности импульса накачки от 20 нс до 150 нс на полувысоте и плотности энергии генерации до 7 6 мДж/см3 Для сравнения выбраны три эксперимента [15, 7, 17], параметры установок, электрические схемы и режимы возбуждения в которых покрывали выбранный диапазон начальных условий и нам были хорошо известны

Минимальная плотность энергии накачки составляла Е„ «50 мДж/см3, а длительность импульса Т «150 не по основанию [15] Во всей области изменения зарядного напряжения (25 кВ - 36 кВ), расчетные осциллограммы тока и напряжения на плазме, энергии излучения и эффективности ХеС1 лазера хорошо совпадали с результатами экспериментов При зарядном напряжении 36 кВ вложенная энергия равна 25 Дж Примерно 45 % этой энергии поступает на верхние колебательные уровни молекулы ХеС1 Остальные 55% энергии преобразуется в тепло Значительная доля энергии («37%) теряется при тушении возбужденных уровней Хе и НС1 атомами и молекулами среды

Результаты исследования ХеС1 лазера с удельной энергией накачки «100 мДж/см3 и длительностью импульса накачки « 50 не по основанию [7] также хорошо согласуются с данными эксперимента В данном режиме доля вложенной

Р, МВт/см

8 12 Р, МВг/см

Рис 3 Зависимость плотности энергии излучения - А и эффективности лазера- Б от плотности мощности накачки для смесей №/Хе/НС1 1 -1000/5/0 85, 2 - 1000/5/1 7,3- 1000/5/3 4 [3] - и = 16 кВ , 0 - и = 22 кВ

энергии, поступающая на верхние колебательные уровни молекулы ХеС1, составляет « 45 % До 64% этой энергии теряется в процессах УУ и \ГГ релаксации молекулы ХеС1 с верхних колебательных уровней на уровень ХеС1(у = 0)

В работе [17], в которой плотность вложенной энергии составляет Ен«350мДж/см3, получена плотность энергии генерации Е »7 6 Дж/л На сегодняшний день это один из лучших результатов Поэтому представляет интерес исследование потенциальных возможностей данной системы Как показали расчеты, при одновременном увеличении концентрации НС1 и плотности мощности накачки можно увеличить плотность энергии генерации до Е « 10 Дж/л

03 0, Е,Дж/см3

ОД 03 Е,Д»Лм

Рис 4 А - Доля энергии, передаваемая в разряд в процессах прямой и ступенчатой ионизации -1, 2, возбуждения -3, энергия, передаваемая на ХеСГ - 4 Б - Доля энергии, потерянная при релаксации ХеС1(у) -1, тушении ХеС1 тяжелыми частицами -2, электронами -3, суммарные потери при тушении- 5 (2 +3), потери ХеС1 за счет эффекта индуцированного излучения - 4, эффективность лазера - 6 [Г) - [15], ¡2] - [7], [3] - [17] (рис 3) При увеличении энергии КПД уменьшается и достигает т| »1 3 % при Е я 10 Дж/л При дальнейшем увеличении плотности мощности накачки прирост потерь энергии в каждом импульсе сравнивается с приростом энергии генерации

В оптимальных режимах возбуждения (в которых выгорание НС1 составляет ~80%), доля вложенной энергии, передаваемой на верхние колебательные уровни молекулы ХеС1 , составляет я 50% (рис 4 А) и меняется незначительно во всем диапазоне начальных условий Остальная энергия теряется (преобразуется в тепло) в реакциях электрон-ионной рекомбинации, конверсии ионов Хе+ в №Хе+ и в реакциях тушения Хе*, НС1(у) и НС1* электронами, атомами и молекулами среды При релаксации молекул ХеС1** на нижние колебательные уровни теряется еще ~30% энергии Снизить потери энергии указанных видов не представляется возможным Остальная энергия (-15%) теряется при тушении ХеС1* и при поглощении лазерного излучения в резонаторе Теоретически эти потери энергии можно регулировать выбором начальных условий Так при уменьшении плотности мощности накачки эти потери уменьшаются, а эффективность лазера увеличивается При Р « 0 5 МВт/см3 (Е» 0 Об Дж/см3) эти потери оказываются минимальны (~ 6%), а эффективность, рассчитанная как Едаз/Ен, увеличивается до ~ 5 % (кривые 4, 5 и 6 на рис 4 Б)

Глава 4 посвящена исследованию влияния кинетических процессов на развитие плазменных каналов в разряде в смеси Ые/Хе/НС1. Приводится описание 20 модели разряда, которая содержит уравнения баланса для концентрации электронов, ионов и других частиц плазмы, уравнение непрерывности тока и уравнения электрической цепи. Система уравнений решается методом "взвешенных невязок". Уравнение Больцмана для функции распределения

-

/ у

to*/

Г"-Я

у, СМ 1ШГ--10

Рис. 5. А - схема расположения неоднородности и пример расчетной сетки, Б -Распределение тока в сечении разрядного промежутка при t = 500 не., В -t = 720 не, Г - пространственное распределение пе при t = 720 не.

электронов по энергии и полная система уравнений баланса для концентраций частиц плазмы решается в каждой точке расчетной сетки. В центре катода (W=10cm) задается металлическая неоднородность с характерным размером да 1 мм, усиливающая напряженность электрического поля Е с 5 кВ/см до 9 кВ/см.

Распределение тока в сечении разрядного промежутка показано с помощью линий тока. Расчеты проведены для смеси Ne/Xe/HCl = 1000/10/1 при давлении Р = 4атм и расстоянии между электродами d = 10 см.

Образование плазменного канала начинается вблизи неоднородности (рис.5), в области усиленного поля. По мере увеличения пе, канал распространяется в сторону анода и приобретает типичную форму ("cup like"), которая наблюдается в экспериментах. Как только концентрация электронов в канале достигает величины

Рис. 6. А - распределение напряженности поля Е, Б - пе, вдоль оси (анод - катод) плазменного канала при 1 = 380 пб; 2 -1 = 500 пе; 3 -1 = 600 пэ; 4 -1 = 720 пе.

neR¡ 1016 см"3, ее рост замедляется. Мощность, переданная в разряд в реакциях ступенчатой ионизации, преобразуется в тепло в реакциях конверсии ионов и электрон-ионной рекомбинации (рис. 6 Б).

Распределение напряженности электрического поля и концентрации электронов тесно связаны. На рис. 6 показано распределение пе и Е вдоль оси плазменного канала в различные моменты времени. В начальной стадии разряда рост пе в каждой точке определяется процессами прямой ионизации. Поэтому концентрация ne(x, у, t) увеличивается быстрее в тех точках, где больше Е. В результате, при t = 380 не. в области неоднородности образуется заряд поляризации р ~Vne/ne и распределение Е(х, у, t) выравнивается.

При nc > 1013 см"3 основным процессом образования электронов становится

А -rrf" НП, l(fcM":

щ

5'-Со '2 3 Y. см 0 1 х см

Рис.7. Распределение концентрации молекул НС1 в сечении разрядного промежутка при t = 680 ns (A); t = 720 ns (Б).

ступенчатая ионизация, частота которой тем больше, чем больше концентрация Хе . Быстрее всего, она увеличивается в области неоднородности, что приводит к увеличению р и дальнейшему вытеснению поля в сторону анода (кривая 3 рис.6).

Увеличение пе приводит к росту концентрации НС1(у) и увеличению скорости разрушения этих молекул в процессах диссоциативного прилипания. Концентрация

А к >Ьюя В

Рис. 8. Автографы лазерного излучения: А - эксперимент [46], Б - расчет при тех же параметрах, В - расчет при большей величине граничной области 8.

НС1 вдоль оси канала уменьшается (рис.7Б), что еще больше увеличивает скорость роста пе. Плазменный канал продвигается от катода к аноду.

При отсутствии неоднородности на электродах, усиление поля Е может быть вызвано неоднородным распределением пе предыонизации. Это показано в п.4.3. Здесь приведены результаты 2Б моделирования разряда в смеси Ые/Хе/НС1 для

случая, когда предыонизация осуществляется рентгеновским излучением, которое вводится в разрядный промежуток через окно в катоде. Размеры окна задаются

X, см

Рис. 9. Линии тока при ДХ=0.6 см. А -1=500 не, Б - 1=600нс и В -1=700 не.

Г - эксперимент [42] Ие/Хе/НС! = 1000/10/1, (Е/Р)0~ 4.4 Тс1. маской (рис.8). В этом случае на катоде, на границе окна, где величина \7пе/пе максимальна, возникает область усиленного поля, что приводит к увеличению скорости роста концентрации электронов, ионов и других частиц плазмы. На рис.8 представлены экспериментальные и рассчитанные распределения лазерного излучения за выходным зеркалом при одинаковых начальных условиях.

Рис. 10.

Распределение в сечении разрядного промежутка: концентрации электронов -А, Б и НС1 - В,Г при I = 600 не -А,В и I = 700 не - Б,Г.

Полученные результаты качественно совпадают. Увеличение ширины граничной области 8, при сохранении остальных параметров, приводит к более однородному распределению поля Е и мощности лазерного излучения (рис.8В).

В п.4.4, 4.4.1 и 4.4.2 исследуется пространственная структура разряда при формировании двух плазменных каналов, расстояние между которыми в области

катода составляет ДХ = 0 6 см Неоднородности усиливают напряженность поля Е в 2 2 раза (левый канал) и в 2 4 раза (правый канал)

Рассчитанные распределения разрядного тока в поперечном сечении разрядного промежутка приведены на рис 9 Здесь же приведено свечение разрядного промежутка, полученное экспериментально [42] На начальной стадии разряда (до t = 500 не) оба канала развиваются одинаково Затем, правый канал с большей начальной напряженностью поля начинает доминировать, а левый канал гаснет При этом оставшийся канал приобретает характерную форму Такая модель поведения каналов качественно подтверждается совпадением пространственного распределения свечения разряда, полученным в расчетах и в эксперименте [42]

На рис 10 приведены пространственные распределения электронов и молекул HCl в моменты времени, соответствующие рисункам 9Б и 9В Более развитый канал начинает доминировать при t = 600 нс, когда в области неоднородности увеличивается влияние процессов ступенчатой ионизации При t = 700 не концентрация электронов в большем канале достигает пе«2 1016 см'3, при выгорании ДНС1я 90 %

Анализ пространственных распределений пе и HCl, а также скоростей образования и гибели электронов позволяет выделить несколько характерных стадий развития разряда

На начальной стадии в области катода развивается 2 канала, которые на расстоянии 0 5 см от катода сливаются в один Основным процессом рождения электронов на этой стадии является прямая ионизация Хе и HCl в основном состоянии Частота этого процесса зависит больше от поля Е, чем от плотности вложенной энергии На второй стадии, при пе>5 1013см"3 увеличивается влияние процесса ступенчатой ионизации Поэтому скорость роста концентрации электронов увеличивается в областях с большим значением пе Это приводит к росту скорости выгорания HCl Что еще более ускоряет развитие плазменного канала с высокой проводимостью

Глава 5 посвящена исследованию кинетических процессов в пространственно однородных разрядах в SF6 и в смесях SF6/C2H6 Создана 0D модель разряда, которая включает уравнение Больцмана для расчета функции распределения электронов по энергии (ФРЭЭ), систему балансных уравнений для концентрации электронов и других частиц плазмы, уравнение, описывающее изменение температуры газа, систему уравнений электрической цепи

Тестирование модели проводилось в два этапа На первом этапе анализировалось поведение констант ионизации, прилипания и дрейфовой скорости при изменении параметра E/N в интервале (100 - 800) Td На втором этапе расчетные осциллограммы тока и напряжения на плазме для разряда в SF6 ( Р = 45 Topp) и в смеси Ne/SF6/C2H6=77/13/12Topp сравнивались с осциллограммами, полученными экспериментально [43,44]

При детальной проверке модели рассчитывались характеристики однородного разряда в SFi при давлении 60 Topp и зарядных напряжениях от 15 кВ до 30 кВ Ширина разряда составляла 3 5 мм и 25 мм Плотность тока в этих экспериментах изменялась в диапазоне от ~ 10 А до ~ 1 2 кА Тестирование модели показало, что расчетные данные хорошо согласуются с результатами экспериментов [44] во всем диапазоне граничных условий

Данных о сечении ступенчатой ионизации молекул 8Р6' в литературе нет Однако, по нашим оценкам, этот процесс играет существенную роль, особенно при высоких плотностях тока Сечение этого процесса можно представить в виде а — Р стх Где Р - масштабный коэффициент, а Стх - сечение ионизации атома Хе Сравнение расчетных и экспериментальных зависимостей пиковых значений плотности тока разряда и остаточного напряжения от напряжения зарядки показывает (рис 11), что при Р = 0 2 зависимости совпадают во всем диапазоне изменения зарядного напряжения Анализ результатов, полученных с учетом ступенчатой ионизации и без нее, позволяет сделать вывод, что частота ступенчатой ионизации становится сравнимой с частотой процессов ионизации молекул БРб(О) в основном состоянии при плотности разрядного тока J >300 А/см2 (пе> 2 Ю13 см"3) (рис 11)

Зарядное напряжение (кВ) Зарядное напряжение (кВ)

Рис 11 Зависимость от зарядного напряжения А,Б - плотность максимального тока В,Г - остаточное напряжение при различных значениях масштабного коэффициента F SF^, Р = 60 Topp Ширина разряда 3 5 мм и 25 мм Точки -данные эксперимента Линии - расчет Выделим две характерные стадии изменения пе На первой стадии суммарная частота процессов ионизации существенно превышает суммарную частоту процессов прилипания (рис 12 А) Поэтому скорость роста концентрации электронов совпадает со скоростью роста концентрации положительных ионов, а

скорость роста концентрации отрицательных ионов оказывается существенно

О 20 40 60 80 100 120 140 Время, не

0 20 40 60 80 100 120 140 Время, не

Рис 12 А- Зависимость от времени суммарных частот ионизации и прилипания электронов, Б - концентрации электронов и ионов

меньше

Вторая стадия начинается при пе>1013см'3 В этот момент разность суммарных частот ионизации и прилипания (которая определяет скорость роста пе) становится на порядок меньше разности частот ионизации и рекомбинации (которые определяют скорость роста концентрации положительно заряженных ионов) Высокая скорость ионизации и прилипания приводит к тому, что концентрация ионов увеличивается и становится более чем на порядок выше концентрации электронов (рис 12 Б)

Добавка С2Нб, потенциал ионизации которой меньше потенциала ионизации

повышает суммарную частоту ионизации на начальной стадии разряда, и приводит к более быстрому спаду напряжения на плазме Это изменяет всю динамику кинетических процессов в плазме разряда и приводит к существенному изменению пространственных

характеристик разряда

Глава 6 посвящена исследованию кинетических

процессов, влияющих на изменение пространственных характеристик разряда в 8Р6 и 8Р(/С2Н6 при однородном распределении поля и неоднородном распределении

электронов предыошвации

Экспериментально показано [37, 44], что в смесях ЙР^ с углеводородами разряд расширяется, а в 8Р6 разряд загорается в области предыонизации [44] Однако механизм такого поведения разряда на момент начала работ был не исследован Расчеты, результаты которых представлены в данной главе, проводились методом параллельных сопротивлений [28]

Рис 13 Распределение tic(x,t) по ширине разрядного промежутка в различные моменты времени SF6/C2H6 = 50/10 Topp

В п 6 2 и 6 3 приведены результаты исследования механизма расширения разряда в смесях SF6/C2H6 и Ne/SF6 /С2Нб Концентрация электронов предыонизации линейно спадала от 1 О 108 см"3 в центре (X = 0 см) до 1 0 106 см'3 на краях электрода (X = ±5 см) На начальной стадии развития разряда распределение электронов по ширине разрядного промежутка повторяет распределение электронов предыонизации до тех пор, пока пе в центре разрядного промежутка не достигнет величины пе« 2 1013 см"3 (рис 13) Затем скорость роста пе в этой точке начинает уменьшаться, а на границе продолжает увеличиваться Распределение пе становится однородным

Такое поведение разряда определяется соотношением частот процессов рождения и гибели электронов в различные моменты времени в различных точках разрядного промежутка Частоты процессов образования и гибели электронов разделим на две группы К первой группе отнесем частоты прямой ионизации и прилипания электронов к невозбужденным молекулам SF6(0) Разность этих частот обозначим Vi= vno - vnp Ко второй группе отнесем частоты, которые зависят от концентрации электронов и слабо зависят от напряженности электрического поля Е Это процессы ступенчатой ионизации и прилипания электронов к колебательно возбужденным молекулам SF6(v) Разность этих частот обозначим v2 = Vct - Vjjb В течение всего импульса тока частота процессов прилипания электронов к SF6(v) больше частоты ступенчатой ионизации, поэтому v2 < О как в центре разряда, так и на границе (рис 14) Следовательно, чем больше плотность вложенной энергии в данной точке разрядного промежутка, тем больше ne, SF6(v) и суммарная частота прилипания При достижении пе я 1013 см'3 рост пе в центре разрядного промежутка прекращается Максимум скорости роста пе смещается от центра к границе разряда, и ширина разряда увеличивается

В SF6 без добавки C2H^ поведение разряда существенно отличается При тех же условиях в SI;6 (р = 60 Topp) концентрация электронов в центре разрядного промежутка со временем возрастает, а на краю - уменьшается (рис 15)

г» Л, СМ

Время, не

Рис 14 Зависимости от времени vi и v2 Рис 15 Распределение nc(x,t) в

при X = 0 см (сплошные линии) и при различные моменты

X = 4 см (пунктир) 1 - v, = vH0H SF6(0)- времени SF6-60 Topp

Vnp SF6(0), 2 - V2 = VHOH SF6«- Vnp SF6(V), 3 -

v3 = l/ne dne/dt =v,+v2 SF6/C2H6=50/10

Topp

Поведение частот ступенчатой ионизации и прилипания зависит от вложенной

Рис 16 А - Зависимость от времени А - концентрации молекул 8Рб(0), 8Рб(у), 8Р6 и Б - плотности мощности в центре разрядного промежутка - сплошные линии и на расстоянии X = 1 5 см от центра - пунктир

плотности мощности Р, концентрации возбужденных молекул БРб*, 8Р6(у) и внешнего источника энергии При I да 45 не в центре разряда концентрация БРб*, 8Р6(у) и электронов заметно больше чем на границе Больше и ионизационная способность среды Так как из-за спада напряжения на плазме мощности источника не хватает для ионизации разряда на границе, энергия вкладывается в области с более высокой ионизационной способностью среды Плотность мощности на краю разряда падает, а в центре увеличивается, достигая значений Р = 7 МВт/см3 (рис 16) Выгорание БР6 в центре разрядного промежутка достигает «25% (рис 16 А), а концентрация молекул 8Рб(у) и 8Ре в момент максимума тока в 3 раза больше чем при Х=1 5 см

Зависимости от времени частот у(, у2 и частоты Уз = У|+у2 показаны на рис 17 АБ Кривые, представленные на рис 17А, соответствуют центру разрядного промежутка, а кривые, приведенные на рис 17 Б, получены при X = 1 5 см Ив том и в другом случае частота у2 положительна, а частота У| отрицательна Различие

Время, не ' Время, не

Рис 17 Разности частот 1 - vi = уИонsf6(0) - упр sf6(0) , 2 - v2 = Уион sfs* -упр sf6(v) , 3 - vi + V2 - 3 SF6 P = 60 Topp А-Х = 0см, Б - X = 1 5 см

заключается в том, что в центре разряда величина v2 больше, а v, меньше, чем на краю разряда. При спаде напряжения на плазме, в центре разряда увеличение частоты прилипания электронов к SF6(0) компенсируется ростом частоты ступенчатой ионизации (V2>0) и остается положительной вплоть до максимума тока. В сечении X > 1.5 см частота прилипания электронов к SF6(0) увеличивается быстрее чем частота ступенчатой ионизации, и уже при t>50 не частота v3= v, + v2 становится отрицательной. Таким образом, добавка газа С2Н6 к SF6 увеличивает суммарную частоту v3 (за счет увеличения частоты vi) и скорость роста тока на начальной стадии разряда. Это приводит к большему, чем в SFö, уменьшению напряжения на плазме. В результате, в разряде в смеси SF6 с С2Нб увеличивается частота возбуждения молекул SFeiv) относительно частоты возбуждения SF6 . Величина v2 становится отрицательной, и увеличивается при увеличении концентрации электронов.

Характерная особенность описанного случая состоит в том, что область с повышенной проводимостью составляет существенную часть площади разряда. Однако если площадь канала значительно меньше площади невозмущенной области разряда, «стягивания» всего разряда в канал уже не происходит.

Глава 7 посвящена 2D моделированию развития плазменного канала в разряде в SF^ (Р = 60 Topp), вызванного неоднородным распределением напряженности электрического поля в разрядном промежутке. Площадь канала в данном случае составляет ~1 % суммарной площади разряда. Распределение электронов предыонизации пространственно однородно. Искажение поля Е создается металлической неоднородностью с характерным размером ~ 0.1 см, расположенной в центре катода, радиус которого составляет R = 2.4 см. Расчеты проводились в предположении симметрии по азимутальному углу. Рассматриваются 2 режима с разным усилением напряженности электрического поля в области неоднородности Ен. В режиме А поле увеличено в 3 раза относительно средней величины Еср, а в режиме Б - в 1.5 раза.

Распределение тока в сечении разрядного промежутка (линии тока) для режима А показаны на рис.18. Плазменный канал начинает формироваться при

>

''н

1 с _

Щр

^— Щ

X

Рис. 18. А - схема расположения неоднородности и пример расчетной сетки, Б -Линии тока при усилении поля в области катода в 3 раза Я = 2.5 см Ен = Еср*3.

перекрывает межэлектродный зазор. Пространственно однородный разряд формируется уже в момент максимума тока (I = 32 не).

На рис.20 показаны зависимости от времени напряженности поля Е на оси канала в области катода (рис. 20 А), в области анода (рис. 20 Б - кривая 1), и на границе разряда - (рис. 20 Б кривая 2). В интервале времени I = (0н-5) не изменение Е(0 во всех сечениях разрядного промежутка обусловлено спадом напряжения на плазме. В области неоднородности величина р ~ Упе/пе максимальна, что приводит к возникновению отрицательного заряда поляризации плазмы. Напряженность поля уменьшается с ~28 кВ/см до ~9 кВ/см (рис.20А), что значительно больше, чем в области анода.

I = 5 не. При I = 10 не канал уже полностью перекрывает разрядный промежуток. При I = 20 не ток вытесняется из области плазменного канала на границу разряда, и снова возвращается в канал при 1 = 32 не. Распределение тока в поперечном сечении разрядного промежутка в режиме Б, показано на рис.19. Канал не

Рис. 19. Линии тока

при начальном

усилении

напряженности

поля в области

катода.

Ен = Еср*1.5.

са

а

И

0 10 20 30 40 50 60

Время, не

Время, не

Рис.20. А - Зависимости от времени напряженности поля Е на оси канала в области катода. Б - в области анода на оси канала - 1, и на границе разряда -2.

В интервале времени I = (5 н-]0) не. ток, протекающий через плазменный канал, увеличивается (рис.18Б). Однако, из-за роста частоты прилипания

электронов к 8Р6(у) концентрация электронов в области катода (область сужения

канала), стабилизируется.

Увеличение тока в области катода происходит за счет роста напряженности поля и увеличения дрейфовой

скорости электронов. В дальнейшем форма канала меняется слабо, и

напряженность поля Е, в течение всего импульса, остается больше

напряженности поля в области анода.

Вложенная плотность мощности при 4 =10 не в области неоднородности

достигает Р ~ 100 МВт/см3 в первом пик и при 1 = 30 не увеличивается до Р » 200 МВт/см3. Это на порядок больше, чем плотность мощности в области анода (рис.21). На рис.21 показаны зависимости от времени

20 40

Время, не

Рис. 21. Зависимость от времени концентраций пе, 8Рб(0), 8Рб(у), 8Рб и удельной вложенной мощности (пунктир). Область катода.

12,0 10,0 8,0 "о 6,0 X

> 0,5 0,0 -0,5 8,0

4,0

И > -4,0

-8,0

А

i f Еиои \

Ч-—— £прил.

1\~v \

\/ v-/ "—;

1 v. В

V

2

10 20 30 40 Время, не

' 2 0

3 1,0

_ 0,5 'о

ъ'0,0

я

>-0,5 -1,0 -1,5

........—Б

Бприл. V3

Г

V

50 60 0 10 20 30 40 50 60 Время, не

Рис. 22. Зависимости от времени суммарных частот ионизации - Пион, прилипания - 2Лрил, их разрности -V3, и частот vt и V2 . А и В - область катода, Б и Г - область анода ДЕ = 200 %. vi= уион sf6(oj- упр. sf6(0>; v2= vhoh sFfi«- vnp sFfirvi; Vi= l/ne dne/dt=vi+v2, SFfi. Xe, P = 60 Topp, концентрации ne, SF6(0,v), SFö и удельной вложенной мощности в области катода.

Суммарная концентрация молекул 8Р6, в области катода за первые 10 не уменьшается на 35%. В максимумах второго и третьего пика выгорание 8Р6(0) достигает 50% и 65% соответственно. Однако для формирования плазменного канала с высокой проводимостью такой плотности мощности оказывается недостаточно.

Область катода отличается от области анода более высокой напряженностью поля Е, большей плотностью вложенной мощности и более высоким выгоранием БРб. Это существенно изменяет кинетику процессов. Выгорание 8Р6 со временем уменьшает частоты ионизации (£ион.), прилипания (2прил.) и их разности у3 (рис. 22А и В). При повышенной напряженности поля Е, частота V] оказывается положительной, а у2 отрицательной в течение всего импульса тока.

В области анода, после снижения поля Е, при х > 10 не, частота процессов прямой ионизации становится меньше частоты процессов прилипания к 8Р6(0) (У|<0) (рис.22Г), в то время как частоты ступенчатой ионизации и прилипания электронов к 8Р6(у) (у2) увеличиваются, испытывая колебания. Следует заметить, что частота прилипания колеблется с большей амплитудой, чем частота ступенчатой ионизации, оказываясь то больше, то меньше. Это и приводит к колебаниям у2 и тока, протекающего через плазменный канал. В свою очередь, колебания тока в канале вызывают колебания поля Е (рис.20 А) и частот прямой ионизации и прилипания электронов к 8Рб(0) в области катода.

Эффект колебания тока в плазменном канале проявляется также при формировании двух плазменных каналов, когда суммарная площадь каналов составляет ~ 60% от всей площади разряда. Распределение разрядного тока в поперечном сечении разряда, когда неоднородности усиливают напряженность поля в 2.4 раза, показаны на рис. 23. Разрядный ток в начале разряда стягивается в каналы. Увеличивается концентрация колебательно возбужденных молекул 8Р6(у), что вызывает рост частоты гибели электронов и спад их концентрации.

О 0.4 0.8 0 0.4 0.8 0 0.4 0.8 0 0.4 0.8

X, си X, см X, см X, см

Рис.23. Распределение тока по сечению разряда в различные моменты времени (линии тока) при формировании 1 каналов на расстоянии X = 4 мм и начальном усилении напряженности поля в области катода. ДЕ = 140%.

Первоначально это происходит на оси каждого канала. Затем область повышенной

плотности тока смещается к границе Это происходит и на внешней и на внутренней границе каналов Концентрация электронов в центре каждого канала уменьшается до значений пе на границе разряда

Следует заметить, что осциллограмма полного тока разряда при этом остается монотонной как при росте тока, так и при его спаде (рис 24) До I « 25 не весь ток разряда протекает через плазменные каналы Затем, доля тока, протекающего через плазменные каналы, падает, а ток через граничные области разряда возрастает

В Заключении перечислены основные результаты диссертационной работы В Приложении приведены таблицы реакций в смесях Ые/Хе/НС1 и

№/8ЬУС2Нб, которые использованы при моделировании

Основные результаты диссертационной работы.

1 Разработан пакет программ для расчета и анализа характеристик эксимерных лазеров, кинетики процессов в пространственно однородной (О О) и пространственно неоднородной (Ш и 20) разрядной плазме

2 В пространственно однородном разряде в смесях Ые/Хе и 'Ие/Хе/НС1 показано, что в начальной стадии разряда расход мощности на ионизацию составляет ~ 1 % от мощности, передаваемой в разряд Остальная часть мощности тратится на возбуждение атомов Хе , молекул НС1 в состоянии электронного возбуждения и молекул НС1(у) в состоянии колебательного возбуждения

3 Показано, что энергия образования электрон-ионной пары е, в смеси ЭДе/Хе уменьшается от б, « 500 эВ в начальной стадии разряда, до е » 2 эВ при Хе ~ 1015см~3 Значение £[ в максимуме тока увеличивается с увеличением начальной концентрации молекул НС1 в газовой смеси

4 Выявлено, что в области изменения удельного энерговклада Ен«(0 - 337) Дж/л, мощности накачки от 0 5 МВт/см3 до 6 МВт/см3 и длительности импульса накачки от 30 не до 150 не на полувысоте, на создание молекул ХеС1(В, v = 0) передается «16 % энергии накачки Потери энергии составляют тушение Хе' и НС1 «30%, процессы электрон-ионной рекомбинации »10%, конверсия атомарного иона Хе+ в молекулярный №Хе+ «10%, УУ и УТ релаксация молекул ХеС1(у) «30%

5 Установлено, что при оптимальном соотношении "энергия генерации -эффективность лазера" выгорание молекул НС1 за время импульса составляет ~ 80 %

Время, не

Рис 24 Зависимость от времени 1 - полный ток, 2 - ток через плазменные каналы, 3 - ток через невозмущенные области разряда

6 Показано, что максимальная эффективность ХеС1 лазера достигается при малых плотностях энергии накачки С увеличением плотности энергии накачки и концентрации HCl в газовой смеси увеличивается энергия излучения и снижается эффективность лазера При плотности энергии излучения ~ 10 Дж/л эффективность лазера уменьшается до ~ 1 3%

7 Установлено, что рост проводимости в канале определяется увеличением частоты ступенчатой ионизации и прилипания электронов к HCl(v), которые зависят от концентрации электронов Выгорание молекул HCl снижает прилипание и ускоряет рост концентрации электронов в канале, что ведет к созданию канала с высокой проводимостью

8 В разряде в смесях газов на основе SFö, показано, что частота ступенчатой ионизации становится сравнимой с частотой прямой ионизации при пе> 2 1013 см-3

9 Показано, что при однородном распределении поля Е и неоднородном распределении электронов изменение первоначального пространственного распределения электронов в разряде в SF6 происходит при концентрации электронов пе > 2 О13 см"3

10 Установлен механизм изменения ширины разряда в SF$ и в смесях SF^A^Hf, при неоднородном пространственном распределении электронов предыонизации, который обусловлен различным соотношением частот ступенчатой ионизации и прилипания электронов к колебательно возбужденным молекулам SF6(v) в различных точках разрядного промежутка

11 В разряде в SF6 при одновременном развитии плазменного канала и однородного разряда, площадь которого больше площади канала, изменение во времени ne(x,t) и плотности мощности в канале происходит в виде затухающих колебаний Колебания обусловлены тем, что изменение частоты прилипания происходит с запаздыванием относительно частоты ионизации

Список основных публикаций автора по теме диссертации

1 Бычков Ю И , Коновалов И Н , Лосев В Ф , Рыжов В В , Тарасенко В Ф , Ястремский А Г Излучение сложных молекул галогенидов благородных газов // Оптика и Спектроскопия, 1979 - Т 47 - В 2 - С 239 - 242

2 Бычков Ю И, Лосев В Ф , Рыжов В В , Тарасенко В Ф, Ястремский А Г Кинетика ХеС1 лазера в смеси Не - Хе - СС14, возбуждаемой электронным пучком // Изв ВУЗов - Физика - 1980 - № 7 - С 123 - 125

3 Ястремский А Г Численное моделирование возбуждения и генерации эксимерных лазеров // Дисс кан физ -мат Наук, Томск - 1982 138 с

4 Бычков Ю И , Суслов А И, Тинчурин К А , Ястремский А Г Динамика сильноточного диффузного разряда в аргоне // Препринт ТНЦ - 1990 -№39 -3418 с

5 Бычков Ю И , Костыря И Д, Макаров М К , Суслов А И , Ястремский А Г, Способ возбуждения разряда в эксимерном лазере // Авт Свид №171511631991

6 Бычков Ю И , Костыря И Д, Макаров М К , Суслов А И , Ястремский А Г , Способ получения самостоятельного устойчивого разряда в смеси благородных газов с галогеноносителем // Авт Свид № 17538781992

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

Bychkov Yu, Mesyats G, Makarov M, Suslov A„ Yastremsky A High - Power XeCl laser Pumped by an Electrical Discharge or e-Beam // Proc III Workshop on KrF Technolge - 1992 - V 4 - P 1-5

Bychkov Yu , Kostyrya I, Makarov M , Suslov A, Yastremsky A Using a stabilizing low - current, Predischarge for Pumping Excimer Gas Media // Препринт ТНЦ - 1993 - №6

Bychkov Yu , Makarov M, Suslov A , Yastremsky A A 10 J Electrical -Discharge Pumped Phototriggered XeCl Laser // Препринт ТНЦ - 1993, - №5 Bychkov Yu, Kostyrya I, Makarov M , Suslov A, Yastremsky A Efficient High Homogeneous Wide Aperture Excimer Discharge Using a Stabilizing Low-Current Predischarge//Rev Sci Instrument - 1994 -V65 -N4 - С 793 -798 Bychkov Yu , Makarov M, Suslov A , Yastremsky A A 10 J Electric Discharge -Pumped Phototriggered XeCl laser//Rev Sci Instrument -1994 -V65 -N1

- С 28 -33

Makarov M, Bychkov Yu, Suslov A, Yastremsky A Wide Aperture Efficient Escimer Laser With a Stable Photo-Triggering Discharge Pumping // Pr

EUROOPTO High - Power Gas and Solid State laser - 1994 - V 2265 - С 307 -313

Иванов H Г , ЛосеВ В Ф , Наац Э И , Рыжов В В , Турчановский И 10 , Ястремский А Г XeCl лазер с энергией генерации 200 Дж // Квантовая Электроника - 1997 -Т 24 -№8 - С 688-689

Бычков Ю И , Костыря И Д, Макаров М К , Суслов А И , Ястремский А Г Эксимерный электроразрядный лазер // Авторское Свидетельство №1731003- 1998

Bychkov Yu , Yastremsky А, Two-Dimensional Model of Inhomogeneity Evolution in XeCl Laser Discharge // SPIE Pros - 1998 - V 3403 - P 89 - 95 Бычков Ю И , Макаров M К , Ямпольская С А , Ястремский А Г , 0D модель XeCl лазера. Проблема оптимизации разряда накачки // Оптика атмосферы и океана - 1998 - №(2-3) - С 149 - 154

Бычков Ю И , Ястремский А Г Развитие неоднородности в разряде накачки XeCl лазера // Оптика атмосферы и океана - 1998 - №(2-3) - С 155 -159

Бычков Ю И , Горчаков С Л , Ястремский А Г, Объемный электрический разряд в газовой смеси Ne/SFe^Hn и в чистом SF6 // Изв ВУЗов Физика -Т 8 - С 43 - 49

Ястремский А Г , Ямпольская С А Моделирование разряда накачки нецепных химических HF лазеров // Изв ВУЗов Физика -Т 8 - С 63 - 65 Иванов Н Г , Лосев В Ф , Панченко Ю Н, Ястремский А Г XeCl лазерная система с выходной апертурой 25 х 25 см. // Квантовая Электроника -1999

- Т 29 - №1 - С 1 -5

Ivanov N, Losev V, Panchenko Yu, Yastremsky A, High power XeCl laser System with 25 x 25 cm output aperture //Pros, ILPAM 99, Tomsk - 1999 Bychkov Yu, Gortchakov S , Yastremsky A Experimental and theoretical investigation of an electrical discharge in SFi gas // SPIE Pros - 2000 - V 4071

- P 44 - 52

Бычков Ю И , Горчаков С Л , Ястремский А Г, Однородность и устойчивость объемных электрических разрядов в смесях газов на основе

SF6 // Квантовая Электроника - 2000 - №8 - С 733 - 737

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

Бычков Ю И, Горчаков С Л , Ямпольская С А, Ястремский А Г Электрический разряд накачки ХеС1 лазера // Изв ВУЗов - Физика -2000-№5 -С 76-86

Бычков Ю И , Иванов Н Г , Лосев В Ф , Рыжов В В , Турчановский И Ю , Ястремский А Г Влияние состава смеси на характеристики мощного ХеС1 лазера, возбуждаемого электронным пучком // Квант Электрон - 1990 -Т 17 -№3.-С 300-303

Ivanov N, Losev V, Naats Е , Ryzhov V, Turchanovskn I, Yastremsky A Wide aperture efficient laser with stable photo triggered discharge // Quantum Electron - 1997 -V27 -№8 -C 670-672

Bychkov Yu , Kostyrya I, Makarov M , Suslov A, Yastremsky A Wide aperture efficient excimer laser with a stable photo triggering discharge pumping //

SPIE Pros - 1994 - V 2206 -P 307-313

Бычков IO И Пантелеев В П , Суслов А И , Ястремский А Г Устойчивость самостоятельного разряда в экснмерных смесях // Физика Плазмы - 1989 -Вып 3 -Т -15 -С 330-334

Бычков 10 И , Мельченко С В , Месяц Г А, Суслов А И , Тарасенко В Ф , Федоров А И , Ястремский А Г , Квазнстационарный режим возбуждения электроразрядных эксиилексных лазеров//Квантовая Электроника - 1982 -Т9-№12 - С 2423 - 2431

Bychkov Yu, Yampolskaya S , Yastremsky A, Influence of Q-factor value of optical resonator on spatial discharge structure and output characteristics of long pulse XeCl laser // SPIE Pros - 2001 - V 4747 - С 93-98 Bychkov Yu , Gortchakov S , Yampolskaya S , Yastremsky A Effect of pre-lonization border on development of mhomogeneities in electrical discharge pumped XeCl laser//SPIE Pros - 2001 -V4747 -C 106-112 Bychkov Yu, Gortchakov S , Lacour В , Pascuiers S , Pastel С , Puech V, Yastremsky Single hot spot discharge in SF6 gas and in the mixture SF6/C2H6 //SPIE Pros - 2002 - V 4747 - С 262-272

Bychkov Yu , Baksht E, Panchenko A , Tarasenko V , Yampolskaya S , Yastremsky A Formation of pumping discharge of XeCl laser by means of semiconductor opening switch//SPIE Pros - 2001 -V4747 - С 99-105 Bychkov Yu, Gortchakov S , Lacour В , Pascuiers S , Puech V, Yastrmsky Two-step ionization in non-equilibrium SF6 discharges at high current density //J Phys D Appl Phys -2003 -V36 -P 380-384

Bychkov Yu, Yampolskaya S, Yastremsky A Two-dimensional simulation of initiation and evolution a plasma channel in the XeCl laser pumping discharge //Laser and Particle Beams -2003 -V21 -P 233 -243 Bychkov Yu, Losev V F , Panchenko Yu I, Yampolskaya S A , Yastremsky A , Peculiarities of short pulse electrical discharge XeCl laser // SPIE Pros - 2003 - V5483 -C60-66

Bychkov Yu I, Balbonenko Yu N, Losev V F , Panchenko Yu N , Yastremsky A G , Yampolskaya S A Short Pulse Discharge XeCl Laser // Proc The 7-th Russian-Chinese Symp On Las Phys And Las Tech -2004 - p 247250

Bychkov Yu I, Losev V F, Panchenko Yu N, Yastremsky A G , Yampolskaya S A Research of Short Pulse Discharge XeCl Laser // SPIE Pros -2004 - V5777 -C 558-561

39 Panchenko Yu N , Balbonenko Yu N Bychkov Yu I, Losev V F , YastremskyAG Research of 30 ns Discharge Laser//Изв ВУЗов-Физика, 2006- № 11- Приложение С - С 492 - 495

40 Bychkov Yu I, Yampolskaya S A , Yastremsky A G , Kinetic Processes in the Electric discharge in SF6 // Изв ВУЗов -Физика, 2006- № 11- Приложение С -С 496 - 500

41 Бычков Ю И , Папченко А Н , Тарасенко В Ф , Тельминов А Е , Ямпольская С А , Ястремский А Г Эффективный XeCI лазер с полупроводниковым прерывателем тока в генераторе накачки. Теория и эксперимент // Квантовая Электроника - 2007г - Т 34 - №4 - С - 319 - 324

42 Бычков Ю И , Ямпольская С А , Ястремский А Г Кинетические процессы в неоднородной разрядной плазме в газовых смесях на основе SF6II Изв ВУЗов ФИЗИКА, 2007 - Т 50 - № 9, стр 236 -240

Цитируемая литература

1 Басов Н Г, Данилычев В А, Попов Ю М , Хадкевич Д Д Квантовый генератор в вакуумной области спектра при возбуждении жидкого Хе электронным пучком // Письма ЖТФ - 1970 - Т 12 - №10 - С 473

2 Basov N G , Balashov N G, Bogdankevich D D, Danilichev V A, Kashmukov G N, Lansov N P , Khodkevich D D , Luminescence of Condensed Xe, Kr, Ar and Their Mixtures in Vacuum Region of Spectrum Under Excitation of Fast Electrons//J Luminescence - 1970 - vl -N2 -PP 834841

3 Ewing J J , Brau С A, Laser action on 22+ш -> 2Е+Ш Bands of KrF and XeCI // Appl Phys Lett - 1975 - V 27 - N 6 - PP 350 - 352

4 Ischenko V I, Lisitsyn V N, Razhev A M Efficient Discharge Pumping XeCI Laser//Opt Comm - 1977 -V 21 P 30-33

5 Jacobcon T J , and Kimpbell J H Transversely Pulse-Initiated Chemical Lasers: Atmospheric-Pressure Operation ofanHF Laser//Journal of Appl Phys -1971, - V 42, - No 9, - P. 3402 -3405

6 Pummer H, Breitfeld W , Wedler H , Klement G , and Kompa К L Parameter study of 10 - J hydrogen fluoride laser // Appl Phys Lett - 1973,- Vol 22, - No 7, -P 319-320

7 Bychkov Yu I, Losev V F, Panchenko Yu N, Yampolskaya S A, Yastremsky A G , Peculiarities of short pulse electrical discharge XeCI Laser // Proc SP1E —2003 —V 5483 — P 60-65

8 Bychkov Yu I, Balbonenko E F , Ivanov N G, Losev V F a Panchenko Yu N, Yastremsky A G Discharge pulse-repetition XeCI laser with high efficiency and intensity of radiation // Proc XII Conf on Laser Optics — 2006 - Russia, St Petersburg, - P 27

9 Borisov V M, Demin A I, Eltsov A V, Khristoforov О В., Kiryukhm Y В , Prokofiev A V, Vinokhodov A Y, Vodchits V A Development of next generation excimer lasers for industrial applications // Proc SPIE - 2003 - V 5137, №1 -P 241-249

10 Treshchalov A Influence of dye laser radiation on the preionization and discharge stability of XeCI laser//Proc SPIE - 1994 -V 2206 -P 314-322

11 Van Goor F A , Witteman W J High-average power XeCI laser with x-ray pre-ionization and spiker-sustainer exitation//Proc SPIE - 1992 -V 2206 -P 3040

12 van Goor F A , Trentelman M , Timraermans J С M, Witteman W J Improved x-ray switched XeCI laser//J Appl Phys - 1994 -V75,№1 -P 621-623

13 Giordano G , Letardi T, Muzzi F , Zheng С E Mugnetic pulse compressor for prepulse discharge in spiker-sustainer exitation technique for XeCI lasers // Rev Sci Instrum - 1994 -V 65, №8 -P 2475-2481

14 Месяц Г A, Панченко A H, Тарасенко В Ф Лазеры на смеси Ne-Xe-HCl и азоте при накачке генератором с плазменным прерывателем тока// ДАН СССР - 1989 -№4 - С 869

15 Бычков 10 И, Панченко А Н, Тарасенко В Ф,ТельминовА Е, Ямпольская С А , Ястремский А Г Теоретическое и экспериментальное исследование XeCI-лазера с использованием полупроводникового прерывателя тока в схеме питания // Квантовая Электроника - 2006 г

16 Lacour В and Vannier С Phototnggering of 1- J Excimer Laser Using Either UV or X-rays//J Appl Phys - 1987 -V62 -P 754-758

17 Riva R, Legentil M, Pasquiers S and Puech V Experimental and theoretical investigations of a XeCI phototriggered laser II ] Phys D Appl Phys - 1995 -V 28 -P 856-872

18 Lacour В , Brunet H , Besaucelle H , Gagnol С High average power XeCI and pulsed HF chemical lasers//Proc SPIE - 1992 -V 1810 -P 498-503

19 Witteman W J, van Goor F A, Timmermans J С M, Couperus J, and van Spijker J Improved x-ray swithclied XeCI laser // Proc CLEO 93 - 1993, Baltimore USA - paper CthI3

20 Борисов В M, Дмитриев А А, Прокофьев А В, Христофоров О Б Об условии возбуждения широкоаиертурного XeCI лазера со средней мощностью 1 кВт/ Квантовая Электроника, 1995 -№5 -С 433-435

21 Макаров М К Частное сообщение

22 Luck Н, Loffhagen D , Botticher W Experimental Verification of a Zero-dimensional Model of the Ionization Kinetics of XeCI Discharges // Appl Phys B, - 1994, - V В 58,- PP 123-132

23 Coutts J , Webb С E Stability of transverse self-sustained discharge-excited long-pulse XeCI lasers//J Appl Phys - 1986 V 59 -N3,-C 704-710

24 Dreiskemper R, Schroder G , and Botticher W Light Emission During Cathode Sheath Formation in Preionized High-Pressure Glow Discharges // IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE,- 1995,- V 23, - N 2, - PP 180 -187

25 Демьянов А В , Кочетов И В , Напартович А П, Капители М, Лонго С Влияние колебательной кинетики НС1 на развитие микронеустончивостей и характеристики электроразрядного XeCI -лазера в условиях неоднородной предыонизации // Квантовая электроника, 1995 - Т 22 - № 7, стр 673 - 682

26 Bahr М , Botticher W , Choroba S The Time-Dependent Development of the Macroscopic Instability of a XeCI Laser Discharge // IEEE Transactions on Plasma Science, Vol -19,- № 2, PP 369-378, (1991)

27 Simon G, and Botticher W Two-dimensional model of the ignition phase of high-pressure glow discharges // J Appl Phys -1994 -Vol 76 -№ 9,-P 5036-5046

28 Блинов И О, Демьянов А В , Кочетов И В, Напартович А П, Пастор А А, Сердобинцев П Ю , Шубин И Н Эволюция пространственных распределений заряженных и возбужденных частиц в плазме электрического разряда ХеС1 лазера // Квантовая электроника,- 1988 г -Т 15-№12-Стр 2441-2446

29 Bolanti S , Lazzaro Р Di, Flora F, Letardi T, Lizi N, and Zheng С E Space and Time Resolved Discharge Evolution of a Large Volume X-Ray Triggered XeCl Laser System//Appl Phys В 1992, V B55 PP 84-91

30 Борисов В M, Демьянов А В, Кирюхин Ю Б Теоретическое и экспериментальное исследование развития крупномасштабной неустойчивости в разряде ХеС1-лазера с УФ-предыоиизацией // Квант электрон - Москва, 1997 -Т 24 - N 1 - 25-30 - ISSN 0368-7147

31 Turner М М Modeling the self-sustained discharge-excited XeCI laser m two dimensions //J Appl Phys Vol 71,№5 , 1 March 1992

32 Akashi H , Sakai Y, Takahashi N , and Sasaki T Modelling of the initiation and development of the filamentary discharge in XeCl excimer lasers // J Phys D Appl Phys - 1999 - Vol 32 - PP. 2861-2870

33 Lacour В , Pasquiers S , Pastel С, Puech V Effect of pre-ionization on photo-triggered discharge dynamic in SF6/hydrocarbons mixtures // XIII Int Confer Gas Discharge Applications - 2000

34 Аполлонов В В , Казанцев С Ю, Орешкин В Ф , Сайфулин А В , Фирсов К Н , Объемный самостоятельный разряд для инициирования широкоапертурных нецепных HF(DF) лазеров // Известия АН Сер Физическая -2000 г -Т 64 -№7 -С 1439-1445

35 Панченко А Н , Орловский В М, Тарасенко В Ф , Бакшт Е X Эффективные

режимы генерации HF лазера с накачки нецепнй химической реакцией, инициируемой самостоятельным разрядом // Квантовая электроника-2003 - Т 33 - №5 - Стр 401-407

36 Apollonov V V , Kazantsev S Yu, Oreshkin V F , Firsov К N Nonchain electric-discharge HF(DF) laser with a high radiation energy // Quantum Electronics -1998,-v 28-P 116-118

37 Apollonov V. V., Firsov К N, Kazantsev S Yu, Oreshkin V F High-power non-chain HF(DF) lasers initiated by self-sustained volume discharge // SPIE Proc -v 4071 -2000-P 3442

38 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,- стр 95 -100

39 Apollonov V V , Belevtsev А А , Firsov К N, Kazantsev S Yu, Saifulin А V Self-initiated volume discharge in mixtures of SF6 with hydrocarbons to excite non-chain HF lasers // Quantum Electronics -2000,-V 30 -№3 -P 207-214

40 Richeboeuf L , Pasquires S , Legentil M , Puech V The influence of H2 and С2Нб molecules on discharge equilibrium and F-atom production in a phototnggered HF laser using SF6//J Phys D Appl Phys-1998-v 31 -P 373-389

41 Bychkov Yu, Baksht E, Panchenko A, Tarasenko V, Yampolskaya S , Yastremsky A Formation of pumping discharge of XeCl laser by means of semiconductor opening switch // SPIE proc - 2002 - V 4047, P 99 -105

42 Makarov M Effect of electrode processes on the spatial uniformity of the XeCl laser discharge//J Phys Appl Phys -1995 -V 28 -PP 1083 - 1093

43 Горчаков С JI Пространственная структура и энергетические характеристики разряда в смесях газов на основе SF6 // Диссертация на соискание ученой степени к ф -м н Томск 2001 г

44 Bychkov Yu , Gortchakov S , Lacour В , Pascuiers S , Puech V , Yastremsky A, Two-step ionization in non-equilibrium SFe discharges at high current density //J Phys D- Appl Phys -2003 -V 36,-P 380-384

45 Lo D, Xie J G A megawatt eximer laser of small discharge volume (3 8 cm3) // Opt and Quantum Electron -1989 -V21 -P 147-150

46 Bychkov Yu , Gortchakov S , Yampolskaya S , Yastremsky A Effect of pre-■onization border on development of inhomogeneities in electrical discharge pumped XeCl laser//SPIE Pros - 2001 -V4747 -C 106-112

Актуальность тематики следований 5

Цель работы 9

Основные задачи 9

Защищаемые научные положения 10

Научная ценность и новизна результатов 12

Достоверность результатов диссертационной работы 13

Личный вклад автора 13

Практическая ценность работы 14

Публикации и апробация результатов 14

Структура и объем диссертации 15

1. Результаты исследования процессов кинетики разряда в смесях Ne/Xe/HCl были использованы при разработке электроразрядных лазеров в лаборатории газовых лазеров ИСЭ СО РАН.

2. Результаты численного исследования кинетики процессов в SF6 и в смесях SF6 с углеводородами позволяют выбрать оптимальные параметры электрической цепи, разрядной камеры и электродов для формирования пространственно однородного разряда накачки HF лазеров с необходимыми характеристиками.

3. Полученные результаты являются физической основой для разработки инженерных методов расчета конкретных лазерных систем.

Публикации и апробация результатов

Основные материалы по теме диссертации опубликованы в 42 работах и докладывались на 17 международных и всесоюзных конференциях: Международной конференции Лазер 79 (США, 1979); IV Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы (Киев, 1975); II Всесоюзном семинаре по сильноточной электронике (Томск, 1978); III Международном семинаре по KrF технологиям (Англия, 1992); 4-7 Международных конференциях «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (Томск); XXVI Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (Грейфсвальд, Германия 2003); XIV Симпозиуме по сильноточной электронике (Томск, 2006 г.); 6 Российско-китайском симпозиуме по лазерной физике и лазерным технологиям (Томск, 2000); VII Российско - Китайском симпозиуме по лазерной физике и лазерным технологиям (Томск, 2004 г.); международной конференции «Оптика Лазеров» (Санкт Петербург, 1993 г., 2006 г.); XV международном симпозиуме «Мощные газовые и химические лазеры», (Прага 2006 г.); 13 Международной конференции по методам аэрофизических исследований, (Новосибирск, 2007 г.); 10 Международной конференции по физике газоразрядной плазмы, (Томск 2007 г.)

Структура и объем диссертации.

Диссертация включает введение, семь глав, заключение, приложение и список литературы из 193 наименований. Объем диссертации составляет 219 страниц, число рисунков 107.

ГЛАВА 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА РАЗРЯДОВ НАКАЧКИ ХеС1 ЛАЗЕРОВ И РАЗРЯДОВ В СМЕСЯХ ГАЗОВ НА ОСНОВЕ SF6 (КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Электроразрядный ХеС1 лазер

Первые успешные эксперименты по генерации излучения в лазерных системах на основе эксимерных молекул были проведены в группе Басова Н. Г. в 1970 г. [1,2]. В 1975 г Ewing J. J. и Brau С. А. [3] запустили первый ХеС1 лазер с накачкой электронным пучком. В 1977 г. Ищенко В. И., Лисицын В. Н. и Ражев А.М. [4] впервые получили генерацию в ХеС1 лазере с накачкой электрическим разрядом. К настоящему времени, получена плотность энергии излучения 5 Дж/л при эффективности преобразования энергии вложенной в разряд в энергию лазерного излучения 5% [43]. Получена средняя мощность 500 Вт [19], создан широкоаппертурный лазер с энергией излучения 15 Дж в импульсе [4], создан лазер с мощностью ~ 1кВт, работающий при частоте 1 кГц [20]. Получена удельная энергия излучения 7,6 Дж/л при эффективности 2.6% [17], сообщается о получении плотности энергии излучения 10Дж/л [18].

1.1.1 Электрические схемы накачки

К началу работ по электроразрядным эксимерным лазерам объемные разряды атмосферного давления были уже известны [45]. Опубликованы работы, посвященные исследованию электроразрядных С02 лазеров [46]. Опыт, полученный при исследовании объемных разрядов в С02 лазерах был использован при создании эксимерных лазеров.

Необходимым условием зажигания объемного разряда является присутствие в разрядном промежутке достаточного количества электронов предыонизации [47]. Было показано [48,49], что выходные характеристики лазера улучшаются с увеличением начальной концентрации электронов, и объяснялся этот факт улучшением однородности разряда накачки. Однако зажечь пространственно однородный разряд при необходимой плотности энергии накачки оказалось не просто. Проблема формирования однородного разряда накачки эксимерных лазеров усугубляется тем, что в таких разрядах развивается неустойчивость, связанная с неоднородным выгоранием донора галогена в объеме. Так называемая галоген - донорная неустойчивость [50,24] приводит к тому, что при увеличении содержания HCl в активной среде однородность разряда накачки ухудшается [51].

Проблеме устойчивости разряда накачки уделялось большое внимание. Было показано, что при увеличении начальной концентрации электронов и скорости роста тока можно увеличивать длительность объемной стадии разряда [49,52]. Все эти особенности разряда определили требования к электрическим схемам накачки ХеС1 лазера.

Первыми появились лазеры с длительностью импульса излучения ~30 не [7-10,53-55] с накачкой от двухконтурных схем питания с предыонизацией разрядного промежутка ультрафиолетовым излучением. Такие лазеры созданы в ИСЭ [7,8,53], в ИОФАНе [9], в Эстонии [10]. Отметим характерные особенности таких схем и лазеров на их основе. Малая индуктивность разрядного контура и большое напряжение на конденсаторе обеспечивают большую мощность импульса накачки при малой его длительности. Для обеспечения высокой удельной мощности накачки, объем газовой среды в таких лазерах сравнительно мал. Малое выгорание молекул HCl дает возможность обеспечить хорошую пространственную однородность разряда. Генерация лазерного излучения начинается в области максимума мощности накачки и продолжается на ее спаде. Конструкция лазера простая и надежная. На сегодняшний день достигнута частота следования импульсов 1 - 2 кГц, при средней мощности 1 кВт [55].

Следующий значимый этап развития ХеС1 лазеров связан с работами по увеличению длительности импульса излучения, увеличению апертуры лазера и энергии в импульсе. На этом этапе использовалось большое разнообразие схем накачки. Принцип оставался общим. Создавалось два импульса. Первый импульс большой мощности и малой длительность использовался для формирования разряда. Вторым импульсом с меньшей мощностью и с большей длительностью осуществлялась накачка активной среды. Использовались конденсаторы [33,49,50], и электрические линии с водой [60,61,68,12], и твердым диэлектриком [35,37,39,43]. Для уменьшения фронта нарастания тока применялись устройства магнитного сжатия [13]. На таких схемах были получены энергии в импульсе 60 -80 Дж, но при эффективности ~1 %. Наиболее заметных результатов достигли в Голландии [11], где были получены импульсы излучения длительностью ~200 не, в частотном режиме, при малой апертуре лазера.

Новую концепцию электрических цепей накачки предложили B.Lacour и С. Vannier [16, 57]. Это, так называемые, схемы с фотоинициированием разряда. В такой схеме, конденсаторы расположены на электродах, с минимальной индуктивностью разрядного контура. Зарядка конденсаторов происходит за время порядка нескольких микросекунд. Разряд инициируется мощным рентгеновским излучением. Созданы лазеры с большой апертурой [43, 20], получены 500 Вт средней мощности на частоте [19], эффективность 5% [44] и энергия излучения 15 Дж в импульсе [20]. При использовании таких схем была получена удельная энергия лазерного излучения для ХеС1 лазера ~ 7,6 Дж/л [17].

В [58] предложена схема накачки на основе полупроводникового прерывателя тока и индуктивного накопителя энергии. В основе остается типичная двухконтурная схема, в которой добавляется контур с прерывателем и контур управления прерывателем. Использование прерывателя позволяет сохранить малую длительность первого импульса накачки и дает возможность увеличить мощность этого импульса до требуемого значения. Была получена энергия излучения 1 Дж при эффективности 4 %. При этом, прогресс в создании полупроводниковых прерывателей тока позволяет надеяться на дальнейшее улучшение этих показателей.

1.1.2. Характеристики лазерного излучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан пакет программ для расчета и анализа характеристик эксимерных лазеров, кинетики процессов в пространственно однородной (OD) и пространственно неоднородной (1D и 2D) разрядной плазме.

2. В пространственно однородном разряде в смесях Ne/Xe и Ne/Xe/PICl показано, что в начальной стадии разряда расход мощности на ионизацию составляет ~ 1 % от мощности, передаваемой в разряд. Остальная часть мощности тратится на возбуждение атомов Хе*, молекул HCl* в состоянии электронного возбуждения и молекул HCl(v) в состоянии колебательного возбуждения.

3. Показано, что энергия образования электрон-ионной пары £j в смеси Ne/Xe уменьшается от s, я 500 эВ в начальной стадии разряда, до 8 я 2 эВ при Хе*

15 —3 10 см . Значение £i в максимуме тока увеличивается с увеличением начальной концентрации молекул HCl в газовой смеси.

4. Выявлено что в области изменения удельного энерговклада Ен ~ (0 - 337) Дж/л, мощности накачки от 0.5 МВт/см3 до 6 МВт/см3 и длительности импульса накачки от 30 не до 150 не на полувысоте, на создание молекул ХеС1(В, v = 0) передается «16 % энергии накачки. Потери энергии составляют: тушение Хе* и *

HCl я 30 %, процессы электрон-ионной рекомбинации я 10%, конверсия атомарного иона Хе+ в молекулярный NeXe+ »10%, VV и VT релаксация молекул XeCl(v) »30%.

5. Установлено, что при оптимальном соотношении "энергия генерации -эффективность лазера" выгорание молекул HCl за время импульса составляет ~ 80 %.

6. Показано, что максимальная эффективность ХеС1 лазера достигается при малых плотностях энергии накачки. С увеличением плотности энергии накачки и концентрации HCl в газовой смеси увеличивается энергия излучения и снижается эффективность лазера. При плотности энергии излучения ~ 10 Дж/л эффективность лазера уменьшается до ~ 1.3%.

7. Установлено, что рост проводимости в канале определяется увеличением частоты ступенчатой ионизации и прилипания электронов к HCl(v), которые зависят от концентрации электронов. Выгорание молекул HCl снижает прилипание и ускоряет рост концентрации электронов в канале, что ведет к созданию канала с высокой проводимостью.

8. В разряде в смесях газов на основе ЗБб, показано, что частота ступенчатой ионизации становится сравнимой с частотой прямой ионизации при пс > 2-1013 см'3.

9. Показано, что при однородном распределении поля Е и неоднородном распределении электронов изменение первоначального пространственного распределения электронов в разряде в ББб происходит при концентрации электронов пе > 2-013 см"3.

10. Установлен механизм изменения ширины разряда в ББе и в смесях 8Рб/С2Н6 при неоднородном пространственном распределении электронов предыонизации, который обусловлен различным соотношением частот ступенчатой ионизации и прилипания электронов к колебательно возбужденным молекулам 8Р6(у) в различных точках разрядного промежутка.

11. В разряде в 8Б6 при одновременном развитии плазменного канала и однородного разряда, площадь которого больше площади канала, изменение во времени пе(хД) и плотности мощности в канале происходит в виде затухающих колебаний. Колебания обусловлены тем, что изменение частоты прилипания происходит с запаздыванием относительно частоты ионизации.

1. Басов Н. Г., Данилычев В. А., Попов Ю.М., Хадкевич Д. Д. Квантовый генератор в вакуумной области спектра при возбуждении жидкого Хе электронным пучком // Письма ЖТФ.- 1970,- Т. 12.- №10,- С.473

2. Ewing J. J., Brau C. A Laser action on 2Z+1/2 2S+1/2 Bands of KrF and XeCl // Appl. Phys. Lett. 1975. - V.27. - N.6 - PP. 350 - 352

3. Ischenko V. I., Lisitsyn V. N., Razhev A. M. Efficient Discharge Pumping XeCI Laser // Opt Comm.-1977. V. 21. -P. 30 - 33.

4. Jacobcon T. J., and Kimpbell J. PI. Transversely Pulse-Initiated Chemical Lasers: Atmospheric-Pressure Operation of an HF Laser // Journal of Appl. Phys.1971. V.42. - No 9. - P. 3402 -3405

5. Pummer H., Breitfeld W., Wedler H., Klement G., and Kompa K. L. Parameter study of 10-J hydrogen fluoride laser // Appl. Phys. Lett.- 1973.- Уо1.22, No 7, -P. 319-320.

6. Bychkov Yu. I., Losev V. F., Panchenko Yu. N., Yampolskaya S. A., Yastremsky A. G. Peculiarities of short pulse electrical discharge XeCl Laser // Proc. SPIE. -2003. -V. 5483. -P. 60-65.

7. Borisov V. M., Demin A. I., Eltsov A.V., Khristoforov О. В., Kiryukhin Y. В., Prokofiev A. V., Vinokhodov A. Y., Vodchits V. A. Development of next generation excimer lasers for industrial applications // Proc. SPIE. -2003. -У. 5137, № 1.-P. 241-249.

8. Treshchalov A. Influence of dye laser radiation on the preionization and discharge stability of XeCI laser // Proc. SPIE. -1994. -V. 2206. -P. 314-322.

9. Van Goor F. A., Witteman W. J. High-average power XeCl laser with x-ray preionization and spiker-sustainer exitation // Proc. SPIE. -1992. -V. 2206. -P. 3040.

10. Van Goor F. A., Trentelman M., Timmermans J. С. M., Witteman W. J. Improved x-ray switched XeCl laser //J. Appl. Phys. 1994. -V.75, № 1. -P. 621-623.

11. Giordano G., Letardi Т., Muzzi F., Zheng С. E. Mugnetic pulse compressor for prepulse discharge in spiker-sustainer exitation technique for XeCl lasers // Rev. Sci. Instrum. -1994. -V. 65, № 8. -P. 2475-2481.

12. Месяц Г. А., Панченко A. H., Тарасенко В. Ф. Лазеры на смеси Ne-Xe-HCl и азоте при накачке генератором с плазменным прерывателем тока // ДАР1 СССР. 1989. - №4.- С. 869.

13. Lacour В. and Vannier С. Phototriggering of 1- J Excimer Laser Using Either UV or X -rays // J.Appl. Phys. 1987. - V.62. - P. 754-758

14. Riva R., Legentil M., Pasquiers S., and Puech V. Experimental and theoretical investigations of a XeCl phototriggered laser // J. Phys. D: Appl. Phys. -1995. -V. 28. -P. 856-872.

15. Lo D., Xie J. G. A megawatt eximer laser of small discharge volume (3.8 cm ) // Opt. and Quantum Electron. —1989. -V.21. -P. 147-150.

16. Lacour В., Brunet H., Besaucelle H., Gagnol C. High average power XeCl and pulsed HF chemical lasers //Proc SPIE. -1992. -V. 1810. -P. 498-503.

17. Witteman W. J., van Goor F. A., Timmermans J. С. M., Couperus J., and van Spiker J. Improved x-ray swithched XeCl laser // Proc. CLEO 93. -1993, Baltimore USA. -paper CthI3.

18. Борисов В. M., Дмитриев А. А., Прокофьев А. В., Христофоров О. Б. Об условии возбуждения широкоапертурного XeCl лазера со средней мощностью 1 кВт // Квантовая Электроника, 1995. №5. - С. 433 - 435

19. Макаров М.К., частное сообщение23 . Luck PI., Loffhagen D., Biitticher W. Experimental Verification of a Zero-dimensional Model of the Ionization Kinetics of XeCl Discharges //Appl. Phys.B, 1994,- V.B58.- PP.123-132.

20. Coutts J. and Webb С. E. Stability of transverse self-sustained discharge-excited long-pulse XeCl lasers // J. Appl. Phys. 1986. V.59. - N 3, - C. 704 -710

21. Демьянов А. В., Кочетов И. В., Р1апартович А.П., Капители М., Лонго С.

22. Влияние колебательной кинетики НС1 на развитиемикронеустойчивостей и характеристики электроразрядного ХеС1 -лазера в условиях неоднородной предыоиизации // Квантовая электроника, 1995.- Т.22.- № 7, стр. 673 682

23. Bahr М., Boticher W., Choroba S. The Time-Dependent Development of the Macroscopic Instability of a XeCl Laser Discharge //IEEE Transactions on Plasma Science, 1991.- Vol.-19.- № 2, PP.369 - 378

24. Simon G., and Botticher W. Two-dimensional model of the ignition phase of high-pressure glow discharges // J.Appl.Phys.-1994.-Vol.76.-№ 9.-P.5036-5046.

25. Т. 15,- №12.- Стр.2441-2446

26. Bolanti S., Lazzaro P. Di., .Flora F., Letardi Т., Lizi N., and Zheng С. E. Space and Time Resolved Discharge Evolution of a Large Volume X-Ray Triggered XeCl Laser System//Appl. Phys. B. 1992, V. B55. PP. 84-91.

27. Борисов В. M., Демьянов А. В., Кирюхин Ю. Б Теоретическое и экспериментальное исследование развития крупномасштабной неустойчивости в разряде ХеС1-лазера с УФ-предыонизацией // Квант, электрон. Москва, 1997. - Т. 24. - N 1. - 25-30 - ISSN 0368-7147

28. Turner М. М. Modeling the self-sustained discharge-excited XeCl laser in two dimensions //J. Appl. Phys.-1992, Vol. 71.- №5,

29. Akashi PI., Sakai Y., Takahashi N. and Sasaki T. Modelling of the initiation and development of the filamentary discharge in XeCl excimer lasers // J.Phys.D.

30. Appl.Phys, 1999, Vol.32, PP. 2861-2870.

31. Lacour В., Pasquiers S., Pastel C., Puech V. Effect of pre-ionization on photo-triggered discharge dynamic in SF6/hydrocarbons mixtures // XIII Int. Confer.Gas Discharge Applications, 2000.

32. Аполлонов В. В., Казанцев С. Ю., Орешкин В. Ф., Сайфулин А. В., Фирсов К. Н. Объемный самостоятельный разряд для инициирования широкоапертурных нецепных HF(DF) лазеров // Известия API. Сер. Физическая, -2000 г. Т. 64, -№7, -С. 1439 -1445

33. Панченко А. П., Орловский В. М., Тарасенко В. Ф., Бакшт Е. X. Эффективные режимы генерации HF лазера с накачки нецепной химической реакцией, инициируемой самостоятельным разрядом //

34. Квантовая электроника.- 2003.- Т.ЗЗ.- №5.- Стр. 401-407

35. Apollonov V. V., Kazantsev S. Yu., Oreshkin V. F., Firsov K. N. Nonchain electric-discharge HF(DF) laser with a high radiation energy // Quantum Electronics.-1998.-v. 28.-P. 116-118

36. Apollonov V. V., Firsov K. N., Kazantsev S. Yu., Oreshkin V. F. High-power non-chain HF(DF) lasers initiated by self-sustained volume discharge // SPIE Proc. -v. 4071.2000,- P. 34-42

37. Аполонов 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.- стр. 95-100

38. Apollonov V. V., Belevtsev A. A., Firsov К. N., Kazantsev S. Yu., Saifulin A. V. Self-initiated volume discharge in mixtures of SF6 with hydrocarbons to excite non-chain HF lasers // Quantum Electronics.-2000.-v. 30.-№3.-P. 207-214

39. Richeboeuf L., Pasquires S., Legentil M., 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: Appl.Phys.-1998.-v. 31.-P. 373-389

40. Горчаков С.JI. Пространственная структура и энергетические характеристики разряда в смесях газов на основе SF6 // Диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н. Томск 2001 г.

41. Bychkov Yu., Gortchakov S., Lacour В., Pascuiers S., Puech V., Yastremsky A Two- step ionization in non-equilibrium SF6 discharges at high current density //J.Phys. D: Appl. Phys.-12003.36.-P.380-384

42. Makarov M., Bonnet J., Pigache D. High efficiency discharge-pumped XeCl laser //Appl. Phys. B. -1998. -V. 66. P. 417-426.

43. Bychkov Yu. I., Vinnik M. L., Makarov M. K. Large-aperture Unswitched electric-discharge XeCl laser with an output energy 15 J // Sov. J. Quantum. Electron. -1992. -V. 22, № 6. -P. 498-499.

44. Бычков Ю. И., Королев Ю. Д., Месяц Г. А. Импульсный разряд в газе в условиях интенсивной ионизации электронами // УФН. -1978. -Т. 126, №3. -С. 451-479.

45. Бычков Ю. И., Осипов В. В., Савин В. В. Электоразрядные импульсные лазеры на двуокиси углерода // Газовые лазеры. -Сб. ст. под ред. Р.И. Солоухина. -Новосибирск. -Наука. -1977. -С. 252 -271.

46. Palmer P. S. A physical model on the initiation of atmospheric-pressure glow discharges //Appl. Phys. Lett. -1974. -V. 25, №3. -P. 138-140.

47. Taylor R. S., Leopold К. E. Ultra long optical-pulse corona preionized XeCl laser//J. Appl. Phys. -1989. -V. 65, № 1. -P. 22-29.

48. Kushner M. S. Microarcs as a termination mechanism of optical pulses in electric-discharge-exited KrF eximer laser // IEEE Trans. Plasma Sci. -1991. -V. 19, №2. -P. 387-399.

49. Bruzzese R., Hogan D. Analysis of temporal-length limitation in XeCl lasers // Nuovo Cim. -1983. -V. 76B, № 1. -P. 54-61.

50. Osborn M., Plutchinson M., Courts J., Webb C. Output pulse termination of a self-sustained excimer laser // Appl. Phys. Lett. -1986. -V. 49, № 1. -P. 7-9.

51. Makarov M. Effect of electrode processes on the spatial uniformity of the XeCl laser discharge // J. Phys. D: Appl. Phys. -1995. -V. 28. -P. 1083-1093.

52. Basting D., Pippert К., Stamm U. History and future prospects of eximer laser technology // RIKEN Rev. -2002. —№ 43. -P. 14-22.

53. Sato Y., Ionue M., Plaruta K., Murai Y. High repetition rate operation of a long pulse eximer laser // Appl. Phys. Lett. -1994. -V. 64, № 6. -P. 679-680.

54. Bollanti S., Lazzaro P. Di., Flora F. Giordano G., Plermsen Т., Letardi Т., Zheng C.E. Performance of a ten-liter electron avalanche-discharge XeCl laser device // Appl. Phys. B. -1990. -V. 50. -P. 415-423.

55. Legentil M., Pasquers S., Puech V., Riva R. Breakdown delay time in phototriggered discharges //J. Appl. Phys. -1992. -V. 72. -P. 879-887.

56. Бакшт E. X., Панченко A. H., Тарасенко В. Ф. Эффективный длинноимпульсный XeCl лазер с предымпульсом формируемым индуктивным накопителем энергии // Квантовая электроника. 2001. - Т. 30, №6.-С. 506-508.

57. Ефимовский С. В., Жигалкин А. К., Курбасов С. В. Спектр усиления длинноимпульсного XeCl лазера, измеренный в диапазоне 307-308.8 нм с разрешением 1 см"1 // Квантовая электроника. -1995. -Т. 22, № 5. -С. 455-457.

58. Bernard N., Hofinann Т., Fontaine В.В., Delaporte Ph., Sentis M., Forestier B. Small volume long pulse x-ray preionized XeCl laser whith double discharge and fast ferrite magnetic switch // Appl. Phys. B. -1996. -V. 62. -P. 237- 240.

59. Hofinann Т., Bernard N., Fontaine В. В., Delaporte Ph., Sentis M., Forestier B. 200 W spiker-sustainer XeCI laser // Proc. SPIE. -1994. -V. 2206. -P. 46-51.

60. Champagne L., Dudas A., Harris N. Current rise-time limitatin of the large volume x-ray preionized discharge-pumped XeCI laser // J. Appl. Phys. -1987. -V. 62, №5.-P. 1576-1583.

61. Long W., Plummer M., and Stappaerts E. Efficient discharge pumping of an XeCI laser using a high-voltage prepulse // Appl. Phys. Lett. -1983. -V.43, № 8. -P. 735-737.

62. Басов В., Коновалов И. Н. Электроразрядный XeCI лазер с КПД 4% иэнергией генерации 15 Дж // Квантовая электроника. -1996. -Т. 23, № 9. -С. 787-790.

63. Fisher С., Kushner М., De Hart Т., McDaniel J., Pert R., and Ewing J. High efficiency XeCI laser with spiker and magnetic isolation // Appl. Phys. Lett. -1986. -V. 48, № 23. -C. 1574—1576.

64. Osbome M., Smith P., and Flutchinson M. Effect of gas composition and purity on eximer laser operation // Opt. Comm. -1985. -V. 52, № 6. -P. 350-354.

65. Bychkov Yu, Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. A 10-J electric-discharge-pumped phototriggered XeCI laser // Rev. Sei. Instrum. —1994. -V.65, № 1. -P. 28-33.

66. Geritsen J., Ernst G. High-pressure behavior of an Xray preionized discharge pumped XeCI laser //Appl. Phys. B. -1988. -V. 46. -P. 141- 146.

67. Flasama Т., Miyazaki К., Yamada К., and Sato T 50 J discharge-pumped XeCI laser//IEEE Quantum Electr. -1989. -V.25,№1. -P. 113-120.

68. Lacour В., Besaucele H., Brunei H., Gagnol C., and Vincent B. Study of a photoswitched discharge for eximer laser // Proc. oflnt. Conf. Gas and Chemical Lasers.—1996. -P. 425-432.

69. Komi Т., and Sugii M. Compact semi-sealed-off, high-repetition-rate XeCI laser with a surface-wire-corona preionization // Rev. Sei. Instrum. -1994. -V. 65. -P. 7.

70. Miyazaki. К., Toda Y., Flasama Т., Sato T Efficient and compact discharge XeCI laser with automatic UV preionization. // Rev. Sei. Instrum. -1985. -V. 56. -P. 201 -204.

71. Steyer M., Bin O., Stankov K., Szabo G., Mizoguchi H., Schafer F. Wide aperture x-ray preionized eximer laser with variable cross-section using flat electrodes // Proc. SPIE. -1988. -V.1023. -P. 75-79.

72. Taylor R. S., Leopold К. E. Pre-preionization of a long optical pulse magnetic-spiker sustainer XeCl laser // Rev. Sci. Instrum. -1994. -V. 65, № 12. -P. 36213627.

73. Haruta K., Saito Y., Inoue M., Sato Y., Fujikawa S., Suzuki A., Nagai H. High-efficiency 2kW excimer XeCl laser // Appl.Phys. B. -1999. -V. 68. -P. 663-669.

74. Bollanti S., P. Di. Lazzaro, Flora F., Giordano G., Letardi Т., Schina G.,

75. Zheng С. E. Ianus, the three-electrode eximer laser // Appl. Phys B. —1998. -V. 66. -P. 401-406.

76. Gerritsen J. W., Keet L. A., nd Ernst G. J., Witteman W. J. High-efficiency operation of a gas discharge XeCl laser using a magnetically induced resonant voltage overshoot circuit // J. Appl. Phys. -1990. -V. 67, № 7. -P. 3517-3519.

77. Панченко Ю. H., Иванов PI. Г., Лосев В. Ф. Особенности формирования активной среды в короткоимпульсном электроразрядном XeCl лазере //

78. Квантовая электроника. -2000. -V. 35, № 9. -С. 816-820.

79. Johnson Т. II., Palumbo L. J., Hunter А. М. Kinetics simulation of high-power gas laser// IEEE J. Quantum Electron. -1979. -V.QE-15, № 5. -P. 289-301.

80. Levin L. A., Moody S. E., Klosterman E. L., Center R. E. Kinetic model for longpulse XeCl laser performance // IEEE J. Quantum Electron. -1981. -V.QE-17, № 12. -P. 2282-2289.

81. Демьянов A.B., Кочетов И. В., Напартович А. П., Капителли М., Горсе К., Лонго С. Моделирование 10-литрового электроразрядного ХеС1-лазера // Квантовая электроника. -1992. -Т. 19, № 9. -С. 848-852.

82. Riva R., Legentil М., Pasquiers S., Puech V. Ionization-attachment balance in neon-HCl pulsed discharges // J. Phys. D: Appl. Phys. V. -1993. —V. 26. -P. 1061-1066.

83. Maeda M., Takahashi A., Mizunami Т., Miyazoe Y. Kinetic model for self-sustained discharge XeCl lasers // J. Appl. Phys. 1982. -V. 21, № 8. -P. 11611169.

84. Kvaran A., Shaw М and Simons J. Vibrational relaxation of KrF and XeCl by rear gases // Appl. Phys. B. -1988. -V. 46. -P. 95 102.

85. Tisone G., Hoffman J. Study of the XeCl laser pumped by a high-intensityelectron beam // IEEE J. Quant. Electron. —1982. -V.18, № 6. -P. 1008—1020.

86. Domcke W. Mundel C. Calculation of cross sections for vibrational excitation and dissociative attachment in HC1 and DC1 beyond the local-complex-potential approximation // J. Phys. B: At. Mol. Phys. -1985. -V. 18. -P. 44914509.

87. Longo S., Gorse C., Capitelli M. Open problems in the XeCl laser Physics // IEEE Trans. Plasma Sci. -1991. -V. 19, № 2. -P. 379-386.

88. Longo S., Capitelli M., Gorse C., Demyanov A. V., Kochetov I. V., Napartovich A. P. Non-Equilibrium vibrational, attachment and dissociation kinetics of HC1 in XeCl selfsustained laser discharges // Appl. Phys. B. -1992. —V. 54. -P. 239-245.

89. Rockwood S. D. Elastic and inelastic cross section for electron-Hg scattering from Hg transport data // Phys. Rev. A. -1973. —V. 8, № 5. -P. 2348- 2358.

90. Gorse C., Capitelli M., Dipace A. Time-dependent Boltzmann equation in a self-sustained discharge XeCl laser: Influence of electron-electron and superelastic collisions // J. Appl. Phys. -1990. -V. 67, № 2. -P. 1118-1120.

91. Stielow G., Hammer Th., and Botticher W. Verification of a XeCl* laser model by measurement of the plasma conductivity // Appl.Phys.B -1988. -V. 47 -P.333-342.

92. Loffhagen D., Winkler R. A New nonstationary boltzmann solver in self-consistent modelling of discharge pumped plasmas for eximer lasers // J. Сотр. Phys.—1994. -V. 112, № 1. -P. 91-101.

93. Bychkov Yu. I., Losev V. F., Panchenko Yu. N., Yastremsky A. G., Yampolskaya S.A. Researches of short pulse discharge Xecl laser // Proc. SPIE. —2004. V. 5777. -P. 558 -561.

94. Sherman B. The difference-differential equation of electron energy distributionin gas // J. of Math. Analysis and Appl. 1960. - N.l. - P.342 - 354.

95. Fletcher C. A. J. Computational Galerkin Methods // Springer, New-York, 1984.

96. Мудров A. E. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль // Радио и связь. 1991.- Томск, - С. 270.

97. Корнюшин В. PI., Солоухин Р.И. Влияние начальных условий на развитие однородного разряда в газах // ДАН 1977 г. Т.236. - С.347. - 350

98. Осипов В. В., Лисенков В. В. Формирование плазменного столба объемного газового разряда с предварительной ионизацией // Письма в ЖТФ 1996. -Т. 22.-N 19.-74-78

99. Осипов В. В., Лисенков В. В. Формирование объемного газового разряда в лазерных средах // Оптика атмосферы, и океана 1997. - Т. 10. - N11.

100. С.1260-1265 ISSN 0869-5695

101. Осипов В. В. Самостоятельный объемный разряд //УФН,- 2000 г.- Т. 170.-№3,-С 226-245.

102. Бычков Ю. И., Осипов В. В., Тельнов В. В., Хамидулин Г. М. Характеристики объемного разряда в промежутках с малым электродным расстоянием // Изв. ВУЗов. Физика, 1986 г. - №4. - С. 89 -95

103. Shields Н., Alcock A. J., and Taylor R. S. Preionization Kinetics of an X-Ray Preionized XeCl Gas Discharge Laser // Appl.Phys. B. 1983, B31, pp.27 -35

104. Taylor R.S. Preionization and Discharge Stability Study of Long Optical Pulse Duration UV-Preionized XeCl Lasers // Appl.Phys.B.-1986.- Vol.41.-P. 1-24

105. Kushner M. J. Microarcs as a Termination Mechanism of Optical Pulses in Electric-Discharge-Excited KrF Excimer Lasers // IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, -1991.-VOL. 19.-№3, P.387-399.

106. Dreiskemper R., Beticher W., Current Fulmination of Strongly Preionized. High Pressure Glow Discharges in Ne/Xe/HCl Mixtures // IEEE Trnsactions on Plasma Science, 1995, Vol 23, N 6, PP. 1 -9

107. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов // Наука, -Москва. 1991г.

108. Timmermans J. Double discharge XeCI-Iaser // Ph.D 1995

109. Dreiskemper R., Schrijder G, and Batticher W. Light Emission During Cathode heath Formation in Preionized High-Pressure Glow Discharges // IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, 1995, VOL. 23, NO. 2, PP.180 187.

110. Couts J., The halogen donor depletion instability-current pulse-shape effects // J.Phys.D: Appl.Phys, 1988, Vol21, PP. 255 -259.

111. Брагинский С. И., Вихрев В. В., Формирование токовой оболочки в мощном импульсном разряде // Препринт ИАЭ-2442. 1974г.- Москва

112. Бычков Ю. И, Горчаков С. Л., Ямпольская С. А., Ястремский А. Г.

113. Электрический разряд накачки ХеС1 лазера // Изв. ВУЗов. Физика. -2000 г.- №5, С. 76 - 85

114. Бычков Ю. И. и др. Инжекционная электроника // Наука. Новосибирск, -1982

115. Королев Ю. Д., Месяц Г. А. Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде // Наука. Новосибирск, - 1982

116. Велихов Е. П., Ковалев А. С., Рахимов А. Т. Физические явления в газоразрядной плазме //Наука. Москва, - 1987

117. Belasri A., Boeuf J. P., and Pitchford L. C. Cathode sheath formation in a discharge-sustained XeCl laser // J.Appl.Phys.- 1993.-Vol.74.-№3, -PI553-1566.

118. Fiala A., Pitchford L. C., and Boeuf J. P. Two-dimensional, hybrid model of low-pressure glow discharges // Phys. Rev. E.-1994, Vol. 49, №6.-P 5607-5622, (1994)

119. Gortchakov S., Loffhagen D., Winkler R., The homogeneity of a stabilized discharge-pumped XeCI* laser.//Appl.,Phys. B. 1998, V. 66, PP.313-321

120. Sorkina R. Theoretical simulation of spatial time characteristics of a discharge XeCl excimer laser active medium // J.Phys. D: Appl. Phys, Vol.23, P. 806 - 812. (1990).

121. Akashi PI., Sakai Y., Takahashi N. and Sasaki Т., Modeling of the initiation and development of the filamentary discharge in XeCl excimer lasers.// J.Phys.D. Appl.Phys, 1999, Vol.32, PP. 2861-2870.

122. Polany J. C. Proposal for an infrared maser dependent on vibrational excitation

123. J. Chem. Phys.- 1961,- v. 34, № 1, P. 347—348

124. Басов H. Г., Ораевский A. PI. Получение отрицательных температур методом нагрева и охлаждения системы // ЖЭТФ.- 1963.- т. 44.- № 5.-С. 1742—1745

125. Ораевский А. Н. Возникновение отрицательных температур при химических реакциях //ЖЭТФ.- 1963.- т. 45.-№2.- С. 177—179

126. Kasper J. V., Pimentel G. С. HCI Chemical Laser // Rev. Phys. Lett. -1965,- v.14.-№10,-p. 352-354

127. Deutsch T. F. Molecular laser action in hydrogen and deuterium halides // Appl. Phys. Lett-1967.- v. 10.- № 8.- P. 234—236

128. Kompa K. J., Pimentel G. C. Hydrofluoric acid chemical laser // J. Chem. Phys.- 1967.-v. 47.-№ 2.- p. 857-858

129. Ораевский А. H . Химические лазеры // Справочник по лазерам. Москва, Советское Радио.- 1978 г.- Т.1

130. Басов Pl. Г. Химические лазеры // Москва, РГаука.- 1982.

131. Parker.Т. F., Stephens. R.R., Pulsed HF chemical laser with high electrical efficiency // Appl. Phys Lett.-1973,- V22.- №9.- PP. 450 452

132. Азаров M. А., Климук E. А., Кутумов К. А., Трощиненко Г. А., Лакур Б. Импульсный химический HF-лазер с большим разрядным промежутком //Квантовая Электроника, 2004. -Т.34 -№1.- С. 1023 1026

133. Goldhar M., Osgood R. M., Javan A.,Observation of intense super radiat emission in the high-gain infrared transitions of HF and DF molecules //Appl. Phys. Lett-1971.-v.18.-P. 167-169

134. Pummer PL, Kompa K. L. Investigations of a 1-J pulsed discharge-initiated HF laser//Appl. Phys. Lett.-1972.-v. 20.-P. 356-357

135. Спичкин Г. Л., Импульсный высоковольтный объемный разряд в элегазе// ЖТФ.-1986.-т. 56.-вып. 10.-С. 1923-1932

136. Бельков Е. П., Дашук П. Pl., Спичкин Г. Л., Чистов Е. К., Кулаков С. Л., Объемный разряд емкостного типа в SF6 // Письма в ЖТФ, 1993г. -Т.19. -В.21, - С.26 - 29

137. Tsikrikas G. N., Serafetinides A. A., Papayannis A. D. Performance studies of a pulsed HF laser with a sliding discharge plasma cathode // Appl.Phys. В.-1996.-V. 62.-P. 357-365

138. Tsikrikas G. N., Serafetinides A. A., Papayannis A. D. Development of a sliding discharge pumped HF laser // Optics Communications.-1996,-v. 132.-P. 295-301

139. Voignier F., Gastaud M., Improved performance of a double discharge initiated pulsed HF chemical laser // Appl. Phys. Lett.- 1974.- v. 25.- P. 649-650

140. Panchenko A. N., Orlovskii V. M., Tarasenko V. F., Baksht E. PI. Efficient oscillation regimes of an HF laser pumped by a nonchain chemical reaction initiated by self-sustained discharge // IEEE J. Quant. Electron.-1999.-v. 33.-№3.-P. 261-266

141. Аполлонов В. В., Казанцев С. Ю., Орешкин В. Ф., Фирсов К. II. Эффективные нецепные HF(DF) лазеры с высокими выходными характеристиками // Письма в ЖТФ.-1996.-Т. 22.- № 24.-С. 60-63

142. Puech V., Prigent P., Brunet H. High-Efficiency, High-Energy Performance of a Pulsed HF Laser Pumped by Phototriggered Discharge //Appl. Phys B.-1992.-V. 55.-P. 183-185

143. Richeboeuf L., Doussiet F., Legentil M., Pasquires S., Postel C., Puech V., Study of chemical HF laser pumped by phototriggered discharge // SPIE Proc.-1996,-v.2788.-P. 84-94

144. Richeboeuf L., Pasquiers S., Legentil M., Puech V. Dynamics and correlated performance of a phototriggered discharge-pumped HF laser using SF6with hydrogen or ethane // Appl. Phys. B.-1999.- v. 68, P. 45-53

145. Pasquiers S., Postel C., Puech V., Lacour B. Conditions for photo-triggered mode achievement in large aperture discharge-pumped non-chain HF/DF lasers // SPIE Proc.-1999.- v. 3574, P. 594-600

146. Paulson R. F. Effect of an organic gas additive on a pulse HF chemical laser // J.

147. Appl. Phys.-1973,- v.44.- № 12.-P. 5633-5634

148. Apollonov V. V., Firsov K. N., Kazantsev S. Yu., Oreshkin V. F. High-power SSD-based pulsed non-chain HF(DF) laser// SPIE Proc.-1998.-v. 3574.-P. 374-384

149. Apollonov V. V., Firsov K. N., Kazantsev S. Yu., Saifulin A. V. Calculation of Self-Sustained Volume Discharge Characteristics in SF6 and its Mixtures with Hydrocarbons // Proc. XXIVICPIG, Warsaw, Contrib. Papers Vol II.-1999.-P. 7980

150. Apollonov. V. V., Firsov K. N., Kazantsev S. Yu., Oreshkin V. F. Self-Initiated Volume Discharge in Mixtures of SF6 with Hydrocarbons // Proc. XXIV ICPIG, Warsaw, Contrib. Papers Vol II,-1999.- P. 81 -82

151. Аполлонов В. В., Казанцев С. Ю., Орешкин В. Ф., Фирсов К. PI. Эффективные нецепные HF(DF) лазеры с высокими выходными характеристиками // Письма в ЖТФ.-1996.-Т. 22.- № 24.-С. 60-63

152. Аполлонов В. В., Казанцев С. Ю., Орешкин В. Ф., Фирсов К. Н. Нецепной электроразрядный HF(DF)^a3ep с высокой энергией излучения // Квантовая электроника.-1998.-т.2 5.- № 2.-С. 124-125

153. Аполлонов В. В., Казанцев С. Ю., Орешкин В. Ф., Фирсов К. Н. Возможности увеличения выходной энергии нецепного HF(DF)^a3epa // Квантовая электроника.-1997.-Т. 24,- №3.-С. 213-215

154. Anderson N., Bearpark Т., Scott S. J. An X-ray preionised self sustained discharge HF/DF laser // Appl. Phys B.-1996.-V. 63.-P. 565-576

155. Lacour В., Pascuiers S., Pastel C., Pueeh V. Importance of pre-ionization for the non-chaine discharge-pumping HF laser // Appl.Phys. В.- 2001, V.72, PP.289 -299.

156. Belevtsev A. A., Firsov K. N., Kazantsev S. Yu., Kononov I. G. A self sustained volume discharge in vibrationally excited strongly electronegative gases // J. Phys. D: Appl.Phys. - 2004, - Vol.37, - P. 1759 - 1764.

157. Lyman J. L. Computer model of the SF6- H2 electrical discharge chemical laser

158. Appl. Opt.- 1973,-Vol. 12.-No. 11, P.- 2736-2746.

159. Christophorou L. J., and Olthoff J.K. Electron interaction with SF6 // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2000, V. 29, N3, P.267 330

160. Iio М., Goto М., Toyoda PI. and Sugai H., Relative Cross section for Electron-Impact Dissociation of SF6 into SFx (x=l-3) Neutral Radicals // Contrib. Plasma Phys. 1996, V.35, N.4-5, РР/ 405 413

161. Boeuf J. P., and Marode E. Monte-Carlo Simulation of electron swarm motionin SF6 // J.Phys. D: Appl.Phys.- 1984.-Vol.l7.-P.l 133 -1148

162. Puech V, and Mizzi S., Collision cross section and transport parameters in neon and xenon //J.Phys. D: Appl. Phys. 1991, - V.24. - PP. 1974 - 1985

163. G. Inoue, Ku J., Setser D. W. Photoassociative laser-induced fluorescence of XeCl* and kinetics of XeCl(B) and XeCl(C) in Xe // J. Chem. Phys., V.80, pp. 6006-6019, 1984

164. Tisone G. S., Hoffman J. M. Study of the XeCl laser pumped by high-intensity electron beam // IEEE J. Quantum Electron.- 1982.- V. QE18.- PP. 1008 1020

165. Ku J., Setser D. W, Significant enhancement of XeCl(B, C) and XeF(B, C) formation rate constants in reactions of Xe(5p56p) atoms with halogen donors

166. Appl. Phys. Lett.- 1986. -V. 48. PP. 689 -691

167. Адамович В. А., Баранов В. Ю., Дерюгин А. А., Кочетов И. В., Малюта Д. Д., Напартович А. П., Смаковский Ю. Б., Стрельцов А. П. Спектральные характеристики эксимера XeCl в диапазоне 300 311 нм // Квантовая электроника, - 1987г.- Т.14.- №1, - С.80 - 86

168. Ohwa M., Kushner M. J. The effect of ground-state dynamics on the emission spectra of electric-discharge-pumped XeCl: lasers A model for injection locking // J. Appl. Rhys., 1989, - V.65, -N11,- C. 4138 - 4149

169. Калабоков Б.А., Лапидус В JO., Малафеев В.М. . Методы автоматизированного расчета электронных схем в технике связи // Радио и Связь,- 1990 г.

170. М. Makarov Effect of electrode processes on the spatial uniformity of the XeCl laser discharge // J. Phys. D: Appl. Phys. 1995. - V.28. - P.1083 - 1093

171. Райзер Ю. П. Физика газового разряда // Наука, Москва.- 1987.- С.592

172. Bychkov Yu., Baksht Е., Panchenko A., Tarasenko V., Yampolskaya S., Yastremsky A. Formation of pumping discharge of XeCl laser by means of semiconductor opening switch // SPIEproc, 2002, V.4047, P99 105

173. Захаров А.Ю. Турчанинов В.И. STIFF программа для решения жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений//Москва, 1977 г.

174. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкости // М.Мир. 1991г.

175. Bychkov Yu., Kostyrya I., Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. Wide aperture efficient excimer laser with a stable photo triggering discharge pumping //

176. SPIE Pros. 1994. - V.2206. - P.307 - 313

177. Bychkov Yu., Gortchakov S., Lacour B. Experimental results of investigations of the electrical discharges in Ne/SF6/CH4 and Ne/SF6 mixtures // SPIE Proc. -1988.-V.3403.-PP 82-88.

178. Бычков Ю. И., Горчаков С. Л., Ямпольская С. А., Ястремский А. Г. Электрический разряда накачки XeCl лазера // Известия ВУЗов, Физика. -1999г. №8.-С.43-49

179. Shu-ichi Ashidate and Minoru Obara Ion kinetics study of a high-efficiency, high-energy hydrogen fluoride chain // J. Appl. Phys. 1989.- V.65, - No 4.- P.1410 -1419

180. Вайнштсйн Л. А., Собельман И. И., Юков Е. А. Возбуждения атомов и уширение спектральных линий // Наука, М.-1979 г.- С. 3193.

181. Beran В. and Kevan L. Molecular Electron Ionization Cross Sections at 70 eV // J.Phys.D: Appl. Phys.-1988.-Vol. 21.-P.67-72.

182. Phelps A. V., Van Brunt R. J Electron-transport, ionization, attachment, and dissociation coefficients in SFgand its mixtures // J. Appl. Phys. 1988.- V.64.-N9, p.-4269 4277

183. Bychkov Yu., Gortchakov S., Lacour В., Pasquiers S., Postel C., Puech V., Yastremsky A. Investigations of single hot spot discharge in SF6 gas and in the mixture SF6/C2H6 // SPIE Proc.- 2002.- V. 4747. PP 262-271.

184. Bychkov Yu., Gortchakov S., Yastremsky A. Experimental and theoretical investigations of an electrical discharge in SF6 gas // SPIE Proc -v. 4071. -2000.-P44 52

185. Sojka P. E., and Kerber R. L. Detailed characteristics of a pulsed H2+F2 lfsers. 2: Theory//Appl. Optics.- 1986, V.25.-N.I.-P.76 - 85.

186. Александров PI. JL, Базелян E. M. Ступенчатое распространение стримера в электроотрицательном газе // ЖЭТФ,- 2000.- т. 118.-В. 4.- С.835-848

187. BabaevaN. Yu., and Naidis G. V. Simulation of stepped propagation of positive streamers in SF6 // J. Phys. D: Appl. Phys.- 2002.- T. 35.- C. 132-136

188. Drelling T. D., Setser D. W. State to - State relaxation processes for XeCl (B,C) // J.Chem. Phys. - 1981. -№9.- PP.4360 - 4378

189. Puech V. Universitet Paris Sud XI Orsay France

190. 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, накачиваемых жестким ионизатором // Труды ИОФАР1.-1989 г.- Т. 21,. С. 44 - 115

191. Gorse С., Capitelli М., Longo S., Estocq Е., Bretagne J. Non-Equilibrium Vibrational Dissociation and Dissociative Attachment Kinetics of HC1 under High Electron Density Condition Typical of XeCl Laser Discharge // J. Phys. D.-1991.- V24.-P. 1947

192. Kannari F., Kimura W. D., Ewing J. J. Comparison of model predictions with detailed species kinetic measurements of XeCl laser mixtures // J. Appl. Phys.-1990.- V. 68.- P.2615 2631

193. Turner M., Smith P. W. Modeling of the self-sustained, discharge-excited xenonchloride laser // IEEE Trans. Plasma Sci.-1991.- V.19, pp 350 360

194. Kolts J., Velazco J., Setser D. Reactive quenching studies of Xe metastable atoms by chlorine containing molecules // J. Chem. Phys. -1979.- V.71.- №3.- PP. 1247 -1263192. Puech У.Частное сообщение

195. Hyman H Electron-impect excitation cross sections for interaction (n-1) p5 ->(n-l) p5 np in rare gases // Phys. Rev. A 24, 1094

196. Список основных публикаций автора по теме диссертации

197. Бычков Ю. И., Коновалов И. Н., Лосев В. Ф., Рыжов В. В., Тарасенко В. Ф., Ястремский А. Г. Излучение сложных молекул галогенидов благородных газов // Оптика и Спектроскопия, 1979. Т.47 - В.2 - С. 239 - 242

198. Бычков Ю. И., Лосев В. Ф., Рыжов В. В., Тарасенко В.Ф., Ястремский А. Г. Кинетика ХеС1 лазера в смеси Не Хе - СС14, возбуждаемой электронным пучком // Изв. ВУЗов - Физика,- 1980.- №.7.- С. 123 - 125.

199. Ястремский А. Г. Численное моделирование возбуждения и генерации эксимерных лазеров // Дисс. кан.физ.-мат. Наук, Томск. 1982. 138 с.

200. Бычков Ю. И., Суслов А. И., Тинчурин К. А., Ястремский А. Г. Динамика сильноточного диффузного разряда в аргоне // Препринт ТНЦ. 1990. -№39.-34 18 с.

201. Бычков Ю. И., Костыря И. Д., Макаров М. К., Суслов А. И., Ястремский А. Г. Способ возбуждения разряда в эксимерном лазере // Авт. Свид. №171511631991

202. Бычков Ю. И., Костыря И. Д., Макаров М. К., Суслов А. И., Ястремский А. Г. Способ получения самостоятельного устойчивого разряда в смеси благородных газов с галогеноносителем // Авт. Свид. № 17538781992

203. Bychkov Yu., Mesyats G., Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. High Power XeCl laser Pumped by an Electrical Discharge or e-Beam // Proc. Ill Workshop on KrF Technolge. - 1992. - V.4. - P. 1 - 5

204. Bychkov Yu., Kostyrya, Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. Using a stabilizing low current, Predischarge for Pumping Excimer Gas Media // Препринт ТНЦ. - 1993. - №6

205. Bychkov Yu., Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. A 10 J Electrical -Discharge Pumped Phototriggered XeCl Laser // Препринт ТНЦ. 1993, - №5

206. Bychkov Yu., Kostyrya I., Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. Efficient High Homogeneous Wide Aperture Excimer Discharge Using a Stabilizing Low-Current Predischarge // Rev. Sci. Instrument. 1994. - V.65. -N4. - C.793 - 798

207. Bychkov Yu., Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. A 10 J Electric Discharge -Pumped Phototriggered XeCl laser // Rev. Sci. Instrument. 1994. - V.65. - N1. -C.28-33

208. Makarov M., Bychkov Yu., Suslov A., Yastremsky A. Wide Aperture Efficient Escimer Laser With a Stable Photo-Triggering Discharge Pumping // Pr.

209. EUROOPTO High Power Gas and Solid State laser.- 1994. - V.2265. - C.307 -313

210. Иванов II. Г., ЛосеВ В. Ф., Наац Э. И., Рыжов В. В., Турчановский И. Ю., Ястремский А. Г. ХеС1 лазер с энергией генерации 200 Дж // Квантовая Электроника. 1997. - Т.24. - №8. - С.688 - 689

211. Бычков Ю. И., Костыря И. Д., Макаров М. К., Суслов А. И., Ястремский А.Г. Эксимерный электроразрядный лазер // Авторское Свидетельство №1731003,- 1998

212. Bychkov Yu., Yastremsky A., Two-Dimensional Model of Inhomogeneity Evolution in XeCI Laser Discharge // SPIE Pros. 1998.- V.3403. - P.89 - 95

213. Бычков Ю. И., Макаров M. К., Ямпольская С.А., Ястремский А. Г., 0D модель XeCI лазера. Проблема оптимизации разряда накачки // Оптика атмосферы и океана. 1998. - №(2-3). - С. 149 - 154

214. Бычков Ю. И., Ястремский А. Г. Развитие неоднородности в разряде накачки XeCI лазера // Оптика атмосферы и океана. 1998. - №(2-3). - С. 155- 159

215. Бычков Ю. И., Горчаков С. Л., Ястремский А. Г., Объемный электрический разряд в газовой смеси Ne/SF6/C6H14 и в чистом SF6 // Изв. ВУЗов. Физика. -Т.8.- С.43-49

216. Ястремский А. Г., Ямпольская С. А. Моделирование разряда накачки нецепных химических HF лазеров // Изв. ВУЗов. Физика. -Т.8 С.63 - 65

217. Иванов Н. Г., Лосев В. Ф., Панченко Ю. Н., Ястремский А. Г. XeCI лазерная система с выходной апертурой 25 х 25 см // Квантовая Электроника. 1999.- Т.29 . №1. - С.1 -5

218. Ivanov N., Losev V., Panchenko Yu., Yastremsky A. High power XeCI laser System with 25x25 cm output aperture // Pros, ILPAM 99, Tomsk. 1999

219. Bychkov Yu., Gortchakov S., Yastremsky A. Experimental and theoretical investigation of an electrical discharge in SF6 gas // SPIE Pros. 2000. - V.4071.- P.44 52

220. Бычков Ю. И., Горчаков С. Л., Ястремский А. Г. Однородность и устойчивость объемных Эл ектрических разрядов в смесях газов на основе SF6 // Квантовая Электроника. 2000. - №8. - С.733 - 737

221. Бычков Ю. И., Горчаков С. Л., Ямпольская С. А., Ястремский А. Г. Электрический разряд накачки XeCI лазера // Изв. ВУЗов Физика. -2000.- №5. - С.76 - 86

222. Бычков Ю. И., Иванов Н. Г., Лосев В. Ф., Рыжов В. В., Турчановский И. Ю., Ястремский А. Г. Влияние состава смеси на характеристики мощного XeCI лазера, возбуждаемого электронным пучком // Квант. Электрон. -1990. Т. 17. - №3.- С.300 - 303

223. Ivanov N., Losev V., Naats Е., Ryzhov V., Turchanovskii I., Yastremsky A. Wide aperture efficient laser with stable photo triggered discharge // Quantum Electron. 1997. - V.27. - №8. -C.670 - 672

224. Bychkov Yu., Kostyrya I., Makarov M., Suslov A., Yastremsky A. Wide aperture efficient excimer laser with a stable photo triggering discharge pumping // SPIE Pros. 1994. - V.2206. - P.307 - 313

225. Бычков Ю. И. Пантелеев В. П., Суслов А. И., Ястремский А.Г. Устойчивость самостоятельного разряда в эксимерных смесях // Физика Плазмы. 1989.- Вып. 3. Т. -15. - С.330 - 334

226. Бычков Ю. И., Мельченко С. В., Месяц Г. А., Суслов А. И., Тарасенко В. Ф., Федоров А. И., Ястремский А. Г., Квазистационарный режим возбужденияэлектроразрядных эксиплексных лазеров // Квантовая Электроника. 1982. - Т.9 - №12. - С.2423 - 2431

227. Bychkov Yu., Yampolskaya S., Yastremsky A, Influence of Q-factor value of optical resonator on spatial discharge structure and output characteristics of long pulse XeCl laser // SPIE Pros. 2001. - V.4747. - C. 93 - 98

228. Bychkov Yu., Gortchakov S., Yampolskaya S., Yastremsky A Effect of pre-ionization border on development of inhomogeneities in electrical discharge pumped XeCI laser // SPIE Pros. 2001. - V.4747. - C. 106-112

229. Bychkov Yu, Gortchakov S., Lacour В., Pascuiers S., Pastel C., Puech V., Yastremsky Single hot spot discharge in SF6 gas and in the mixture SF6/C2H6 // SPIE Pros. 2002. - V.4747. - C.262 - 272

230. Bychkov Yu., Baksht E., Panchenko A., Tarasenko V., Yampolskaya S., Yastremsky A. Formation of pumping discharge of XeCl laser by means of semiconductor opening switch // SPIE Pros. 2001. - V.4747. - C.99 - 105

231. Bychkov Yu, Gortchakov S., Lacour В., Pascuiers S., Puech V., Yastrmsky Two-step ionization in non-equilibrium SF6 discharges at high current density // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. - V.36. - P.380 - 384

232. Bychkov Yu., Yampolskaya S., Yastremsky A. Two-dimensional simulation of initiation and evolution a plasma channel in the XeCl laser pumping discharge // Laser and Particle Beams. 2003. - V.21. - P.233 -243

233. Bychkov Yu, Losev V. F., Panchenko Yu. I, Yampolskaya S. A., Yastremsky A., Peculiarities of short pulse electrical discharge XeCl laser // SPIE Pros. 2003. -V.5483.-C.60-66

234. Bychkov Yu. I., Balbonenko Yu. N., Losev V. F., Panchenko Yu. N., Yastremsky A. G., Yampolskaya S.A. Short Pulse Discharge XeCl Laser // Proc. The 7-th Russian-Chinese Symp. On Las. Phys. And Las. Tech. . 2004. - p. 247 -250

235. Bychkov Yu. I., Losev V. F., Panchenko Yu. N., Yastremsky A.G., Yampolskaya S.A. Research of Short Pulse Discharge XeCl Laser // SPIE Pros. -2004.-V.5777.-C.558-561

236. Panchenko Yu. N., Balbonenko Yu. N. Bychkov Yu. I., Losev V. F., Yastremsky A.G. Research of 30 ns Discharge Laser // Изв. ВУЗов -Физика, 2006-№. 11- Приложение С. С.492 - 495.

237. Bychkov Yu. I., Yampolskaya S. A., Yastremsky A. G., Kinetic Processes in the Electric discharge in SF6 // Изв. ВУЗов -Физика, 2006- №.11- Приложение С. -С.496 500.

238. Бычков Ю. И., Ямпольская С. А., Ястремский А. Г. Кинетические процессы в неоднородной разрядной плазме в газовых смесях на основе SFg // Изв. ВУЗов ФИЗИКА, 2007. Т.50. - № 9, стр.236 -240