Импульсно-периодический электроионизационный CO-лазер с криогенным охлаждением тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

На правах рукописи

ПОПКОВ Геннадий Николаевич

ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННЫЙ СО-ЛАЗЕР С КРИОГЕННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

01 04 21 - Лазерная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

003178004

САМАРА - 2007

003178004

Работа выполнена в Физическом институте им ПН Лебедева Российской Академии наук, Самарском филиале

Научный руководитель кандидат физико-математических наук Казакевич Владимир Станиславович

Официальные оппоненты

Доктор физико-математических наук, профессор Грасюк Аркадий Захарьевич, заведующий лабораторией применения лазеров Физического института им П Н Лебедева Российской Академии наук

Кандидат физико-математических наук, Козлов Николай Петрович, доцент кафедры «Оптика и спектроскопия» Самарского государственного университета

Ведущая организация Самарское государственное НПО «Автоматических систем» (ГУП «КБАС»)

Защита состоится ^ у/1^ 2007 года на заседании диссертационного совета Д 212 218 01 при Самарском государственном университете по адресу 443011, г Самара, ул Академика Павлова 1, зал заседаний,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного университета

Автореферат разослан чЛОу, Н^-сЛ-^-/1 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Жукова В А

Актуальность темы. Рост спроса на лазерные технологии стимулирует развитие различных типов лазеров Один из них - электроразрядный лазер на окиси углерода

Созданный практически одновременно с С02-лазером на схожей элементной базе, электроразрядный СО-лазер для практической реализации своего более высокого квантового КПД требует охлаждения рабочей среды до криогенных температур В начале становления лазерной технологии, в период быстрого развития и совершенствования С02-лазеров, работающих при комнатной температуре, это было существенным недостатком Именно поэтому, в то время как электроразрядные С02-лазеры широко использовались в лазерной технологии, разработка СО-лазеров ограничивалась лишь созданием лабораторных макетов

К концу 70-х годов прошлого века в некоторых лабораториях, в основном США и СССР, был выполнен ряд исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию мощных электроразрядных СО-лазеров с высокими выходными параметрами Однако, открытый рабочий цикл электроразрядных СО-лазеров принципиально не позволял говорить о них, как о технологических лазерах

Работа по созданию опытного образца технологического электроразрядного лазера на окиси углерода в Самарском ( Куйбышевском ) филиале ФИАН началась в 1984 году Она являлась продолжением работ по СО-лазерам, в частности, по электроионизационным СО-лазерам, проводимых в лаборатории КРФ в Физическом институте им П Н Лебедева с 1972г На основе экспериментальных данных, полученных в ФИАНе, по моноимпульсным криогенным электроионизационным СО-лазерам в филиале к 1985г была спроектирована, а к 1987г изготовлена установка с импульсно-периодическим режимом излучения

После создания этой установки появилась возможность провести экспериментальную проверку многих предложений по практической реализации уникальных особенностей импульсного электроионизационного СО-лазера В первую очередь это касалось мощностных и спектральных характеристик

Данный лазер обладает рядом особенностей, главными из которых являются следующие

1 Отсутствие резкого пика мощности излучения в начале импульса генерации, что позволяет обрабатывать материал без образования плазменного факела, значительно снижающего долю энергии лазерного излучения, идущую на нагрев обрабатываемого материала!

2 На СО-лазерах возможно получать длинные импульсы излучения (1000-3000 мкс), что позволяет работать без оптических пробоев в диапазоне энергий до ЮкДж в импульсе,

3 Широкий спектр излучения на основной частоте и обертоне в диапазоне от 2 5 до 7 мкм, возможность работы на выделенной длине волны в пределах этого диапазона дает богатые возможности по

использованию излучения СО-лазера для исследовательских и технологических применений Цель диссертационной работы.

Разработка и создание импульсно-периодического

электроионизационного СО-лазера с криогенным охлаждением Для перфорации, резки и сварки тонколистовых материалов, использования в лазерохимии с приемлемыми производительностью и эффективностью лазер должен иметь следующие основные параметры

Энергия излучения -ЗООДж,

частота следования импульсов до 10Гц,

длительность импульсов генерации 100-3000мкс, Задачи, которые было необходимо решить для достижения цели

1) Определить механизм возникновения «провала» в импульсе излучения СО-ЭИЛ при возбуждении от емкостного накопителя энергии,

2) Определить условия оптимальной накачки ИП-СО-ЭИЛ,

3) Определить тип источника питания основного разряда лазера,

4) Исследовать энергетические и спектральные характеристики лазера

5) Оценить технологический потенциал установки Научная новизна.

1 Выявлено и определено влияние ударов второго рода, происходящих в активной среде СО-ЭИЛ, которые приводят к обратной передаче энергии от колебательно-возбужденных молекул СО электронам разряда и, следовательно, к снижению эффективности накачки На основе анализа временных характеристик излучения в условиях, типичных для работы СО-ЭИЛ, определена средняя энергия Ее электронов в разряде Для обеспечения эффективной накачки предложено использовать разряд формирующей ЬС-линии на согласованную нагрузку, что позволит выполнить условие Те>Т„ (Те -электронная температура, - колебательная температура) и избежать снижения эффективности накачки из-за ударов второго рода в течение всего импульса накачки

2 Создан импульсно-периодический электроионизационный СО-лазер замкнутого цикла с криогенным охлаждением

3 Установлено, что применение в источнике питания основного разряда формирующей ЬС-линии позволяет получить наибольший электрооптический КПД (22%) СО-ЭИЛ для безгелиевых газовых смесей при рабочей температуре Т=140К

4 Установлено, что применение формирующей ЬС-линии в совокупности с прокачкой газовой смеси позволяет увеличить наработку на отказ фольгового узла электронной пушки и, следовательно, всего лазера на 5 порядков, по сравнению с известными моноимпульсными электроионизационными лазерами

Практическая значимость работы.

1 Лазер использовался для отработки технологического процесса прошивки отверстий в панелях звукопоглощающих конструкций

2 Лазер использовался для отработки технологического процесса раскроя листовых углепластиковых композитных материалов

3 Созданный лазер использовался для проведения работ по разложению (3 -дикетонатов металлов, которые показали возможность применения данного лазера в нанотехнологиях (были получены частицы с размерами менее 1 мкм)

4 Данная установка является удобным макетом для быстрой адаптации к решению различных задач и апробации различных решений по улучшению ее физико-технических и эксплуатационных характеристик

5 Электронная пушка лазера с уникальным набором параметров является эффективным инструментарием для разнообразных целей

На защиту выносятся положения.

1) При выборе режимов возбуждения рабочей среды импульсного электроионизационного СО-лазера необходимо учитывать влияние ударов второго рода (сверхупругих соударений), оказывающих существенное влияние на эффективность его работы,

2) Для эффективной накачки рабочей среды импульсного СО-ЭИЛ необходимо выполнение условия Те>Т„ в течение всего импульса возбуждения (Те -электронная температура, Ту - колебательная температура) Данное условие можно реализовать, используя разряд формирующей ¿С-линии на согласованную нагрузку,

3) При прочих равных условиях КПД СО-ЭИЛ для смеси СО N2= 1 9, использующего для накачки формирующую 1С-линию, выше КПД лазера с емкостными накопителями энергии, а спектр излучения шире и содержит большее количество спектральных линий ,

4) Применение формирующей ЬС-линии в совокупности с прокачкой газовой смеси позволяет увеличить наработку на отказ фольгового узла электронной пушки по сравнению с известными моноимпульсными электроионизационными лазерами

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных апробированных методик

Авторский вклад. Все результаты, изложенные в диссертации, получены при личном участии автора

Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на 3-ей конференции по химическим и газовым лазерам в г Смолячково Ленинградской области

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 7 статьях, одном сборнике тезисов докладов, защищены двумя авторскими свидетельствами об изобретении

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и пяти приложений Общий объем диссертации 145 страниц, в том числе 4 таблицы и 51 рисунок Список цитируемой литературы содержит 91 наименование

Содержание работы. Во введении кратко изложены особенности работы СО-лазеров, сформулированы цели диссертации, приведено краткое содержание глав диссертации и приложений

В первой главе изложены физические принципы работы СО-лазера В частности отмечается, что активная среда СО-лазера - существенно многоуровневая система Генерация может происходить между любой парой соседних колебательных уровней, причем заселяющийся в процессе генерации нижний уровень одного лазерного перехода может являться верхним для следующего перехода (каскадный процесс генерации) Приведен обзор литературы Изложено описание прототипа, которым являлся моноимпульсный электроионизационный СО-лазер с криогенным охлаждением Приводится описание работы по расчету энергии электронов в плазме разряда импульсного электроионизационного СО-лазера на основе анализа временных характеристик (см рис 1) его излучения В этой работе используется термодинамический подход, при котором описание импульсной лазерной системы основано на первом и втором законах термодинамики, с помощью которого выводится следующее выражение

6 ...... ....

где е,Ш - заряд и масса электрона, - напряженносгь электрического

поля, Ут - частота столкновений электронов с молекулами, А Р (/) . мощность, отбираемая электронами разряда у колебательно-возбужденных молекул СО в ударах второго рода, п- число электронов в плазме, д -коэффициент потерь, Е0 (/) - средняя энергия электрона, определяемая электрическим полем, АЕе{{) - превышение средней энергии электрона, определяемое ударами второго рода Также представлен график зависимости средних энергий электрона АЕе(/) (1) и (2), электронной температуры

Те (3) и колебательной температуры Ту (4) для перехода V-» у-1 = 10 -> 9 от времени для смеси СО N2= 1 9 (см рис 2) Делается важный в практическом отношении вывод оптимальная накачка возможна лишь при выполнении для всех колебательных уровней условия Те)Ту, которое при использовании емкостных накопителей энергии не выполняется в СО-ЭИЛ в течение всего импульса возбуждения, а наилучшим является режим питания СО-ЭИЛ при разряде формирующей ЬС-линии на согласованную нагрузку

Вторая глава посвящена вопросам расчета, создания и отработки узлов излучателя лазера В том числе описаны процессы оптимизации разрядной камеры, разработки криогенного узла прокачки на основе вентилятора керосинового обогревателя К0-50 вертолета МИ-8, расчет и устройство криогенного теплообменника, изготовленного посредством

Рис. 1. Форма импульсов излучения СО-ЭИЛ при длительности импульсов накачки Т = 55 (а), 60 (б) и 70 мкс (в). Развертка 25мкс/дел., смесь СО : = 1 :9; N = 0,5 Амага, Т=90 К

Рис.2. Зависимости средних энергий электрона Ее (1) и Е0е (2), электронной температуры Те (3) и колебательной температуры Ту (4) для перехода V-» V-1 = 10 9 от времени для смеси СО : N2= 1:9, N = 0.5 Амага, Т= 90К, ЕеГ/N=1,06 Т0"16В-см, п ~ 10|2см"3

доработки серийного теплообменника типа 2904 АТ, используемого в авиационной технике; выбор типа и расчет оптического резонатора; процесс отработки и конструкция электронной пушки с термокатодом (см. рис.3). Также приведены схема системы криогенного охлаждения лазера, компановка газовакуумной системы СО-ЭИЛ. Внешний вид лазера представлен на рис.4.

I I

1-корпус

2-фланец

3-окно

4-высоковольтный вакуумный ввод

5-фланец

6-дисковый изолятор

7-жила кабеля

8-наконечник

9-токоввод

10-жила кабеля

11-корпус

12-опора

13-токоввод

14-керамический изолятор

15-прокладка

16-клиновое уплотнение

17-экран в виде полусферы

18-высоковол ьтн ы й коаксиальный кабель

19-зажим

20-корпус

21-штуцер

22-штуцер

23-фланец

24-опорная решетка

25-фольга

26-прижимной фланец 13-токоввод

27-керамический изолятор

28-основание

29-усеченный цилиндр

30-трубки

31 -накладки

32-гнутый профиль

33-изоляторы

34-формирующий электрод

35-регулировочные нержавеющие столбики 36, 37-изоляторы

38-танталовые пружины-зажимы

39-катоды

40-изоляторы

41-сетка

42, 43, 44, 45-уплотнительные кольца

Рис.3.Поперечное сечение электронной пушки

Рис.4. Внешний вид электроионизационного СО-лазера (теплоизоляционный кожух снят)

В третьей главе приведена блок-схема лазерной установки, представленная на рис 5, где 1-электронная пушка, 2-разрядная камера, 3- пульт управления, 4,5- регулирующие трансформаторы, 6-высоковольтный источник питания электронной пушки, 7-источник питания разрядной камеры, 8-пучок электронов, 9- газовакуумная система, 10- системы криогенного охлаждения, 11- прокачивающее устройство, 12- пульт управления Описан процесс разработки и оптимизации системы электрического питания лазера, которая включает в себя систему питания основного разряда (см рис 6) и систему питания электронной пушки На рис 7 представлен внешний вид формирующей ЬС-линии системы питания основного разряда Система питания электронной пушки, в свою очередь, включает в себя систему ускоряющего напряжения, систему накала, систему управления сеточным напряжением

Рис 5 Блок-схема системы электрического питания лазера

Рис.6. Принципиальная электрическая схема источника питания разрядной камеры

Рис.7. Формирующая линия с импульсным тиратроном источника питания разрядной камеры

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований энергетических (рис 8, 9, 10) и спектральных (рис 11) характеристик излучения созданного ИП СО-лазера.

1 6)

8)

Рис 8 Форма импульсов излучения СО-ЭИЛ с питанием от формирующей ЬС-линии при длительностях накачки тр = 21 (а), 42 (б) и 63 мкс (в) Смесь СО N2 = 1 9, Т =140 К, Р1П =26 кВт/см3хАмага, развертка - 50 мкс/дел

О (Дж/л*Амага)

/ _I * N N

-У / 1/ 1 / \

Рис 9 Зависимости удельной энергии импульсов излучения С>ои, от длительности импульсов возбуждения тр при начальном напряжении на формирующей ЬС-линии и0=31 (1) и 27кВ (2) (смесь СО N2=1 9, Т=140К)

Рис.10. Зависимость электрооптического кпд от энергии накачки

Причем, при одинаковом пороговом коэффициенте усиления спектр излучения СО-ЭИЛ-ЬС оказывается существенно шире по сравнению со спектром СО-ЭИЛ-С, и это расширение происходит в коротковолновую область спектра. Максимум распределения энергии по спектру также сдвинут в сторону меньших длин волн. В экспериментах, выполненных на СО-ЭИЛ-ЬС, генерация наблюдалась на сорока одном колебательно-вращательном переходе в спектральном диапазоне 1779^-2021 см"1, что соответствовало колебательным переходам у->у-1: 4—»3,..., 13—>12.

О Гге1айу.ипИ8] (М

1_С ЕВСО СО 1азег

¡: 10 9117 1510 1612 1713 17131611 161113 1213

У-УЛ « 5-4 6-5 7-6 8-7 9-8 10-9 11-10 12-И 13-12

У[ст

Рис. 11 .Спектр излучения СО-ЭИЛ-ЬС при С0^2=1:9, Т=140К

Максимальная выходная энергия в импульсе, достигнутая на данной установке в экспериментах к настоящему времени, составила С)=360Дж при электрооптическом кпд =22% (Т=140К, СО N2 =1 19)

В пятой главе рассматриваются вопросы надежности установки Для решения проблемы надежности работы фольгового узла выходного окна электронной пушки для импульсных электроионизационных СО-лазеров предлагается использовать согласованные по волновому сопротивлению формирующие линии для питания основного разряда С одной стороны, использование формирующих линий позволяет уменьшить по сравнению с емкостными накопителями общее количество запасенной в них энергии, что при контракции несамостоятельного объемного разряда снижает тепловую нагрузку на конструкционные элементы фольгового узла А с другой стороны, поскольку искровой канал пробоя - нештатная электрическая нагрузка для формирующей линии, то процесс пробоя разрядного промежутка приобретает характер периодических затухающих колебаний и растягивается на несколько сотен микросекунд В этом случае выделяемая в искровом канале мощность оказывается значительно меньше, чем при контракции разряда емкостного накопителя Все это ведет к снижению теплового воздействия на фольгу в процессе пробоя, и резко увеличивает надежность ее работы и всей лазерной установки в целом

Созданный лазер помимо своих широких возможностей может быть легко преобразован в С02-лазер, что еще больше повышает интерес к нему В Приложении 1 приведены экспериментальные данные при работе лазера на С02 Перевод лазера с СО-смеси на С02 производился простой заменой оптических элементов лазера с СаР2 на ЫаС1 На смеси С02 N2 Не=1 2 3 давлением 0,5 Амага была получена энергия излучения в импульсе 120 Дж При работе в импульсно-периодическом режиме на частотах до 10 Гц энергия в импульсе составляла 40-50 Дж при средней мощности излучения С02- лазера 400-500 Вт

В Приложении 2 описывается работа по разложению р - дикетонатов металлов излучением импульсно-периодического электроионизационного СО-лазера В зависимости от условий проведения экспериментов структура частиц, получающихся при разложении Си(асас)2, может быть различной При разложении ацетилацетоната меди в твердой фазе образующиеся частицы имели аморфную структуру и размер порядка 1 мкм Разложение ацетилацетоната меди в газовой фазе приводило к образованию частиц с кристаллической структурой и размерами менее 1 мкм

В Приложении 3 освещаются особенности работы на лазерной установке Как известно, электроионизационные лазеры имеют важную особенность с точки зрения организации условий безопасной работы по сравнению с другими типами лазеров работе электроионизационного лазера сопутствует тормозное рентгеновское излучение Для нашего случая размеры источника рентгеновского излучения следующие длина - 1 м, ширина - до 0,2м В случае электроионизационного лазера речь идет о потоке электронов с

энергией до 150 КэВ, вызывающем тормозное рентгеновское излучение с той же энергией Для измерений вместо пропускающей электроны титановой или алюминиевой фольги была установлена бронзовая лента толщиной 0,1 мм, не пропускающая электроны с данной энергией На этой ленте происходило полное торможение пучка электронов Измерение доз рентгеновского излучения производилось прибором типа ДРГЗ-04, датчик которого был установлен в разрядном промежутке разрядной камеры Измерения проводились в диапазоне напряжений на катоде электронной пушки от 70 до 140 кВ при токах накала от 10 до 13 А

Приложения 4 и 5 - это копии авторских свидетельств Основные результаты и выводы.

1 Выявлено и определено влияние ударов второго рода, происходящих в активной среде СО-ЭИЛ , которые приводят к обратной передаче энергии от колебательно-возбужденных молекул СО электронам разряда и, следовательно, к снижению эффективности накачки На основе анализа временных характеристик излучения определена средняя энергия электронов в разряде, оказавшаяся равной 0,7эВ

2 Установлено и экспериментально доказано, что для обеспечения эффективной накачки, возбуждение СО-ЭИЛ следует осуществлять разрядом формирующей LC-линии на согласованную нагрузку, что позволит выполнить условие Те>Ти (Те - электронная температура, Tv - колебательная температура) и избежать снижения эффективности накачки из-за ударов второго рода в течение всего импульса накачки

3 В результате проведенных работ создан импульсно-периодический электроионизационного СО-лазера с криогенным охлаждением со следующими характеристиками

энергия излучения в импульсе . до 360 Дж,

спектральный диапазон импульса излучения 5 - 5,7 мкм,

частота повторения импульсов до 10 Гц,

энергия излучения в импульсе в импульсно-периодическом режиме при частоте 10 Гц . не менее 100 Дж,

электрооптический кпд лазера при температуре рабочей смеси на входе в разрядный

промежуток 140 К . . 22 %,

4 Экспериментально установлено, что при прочих равных условиях КПД СО-ЭИЛ, использующего формирующую ¿С-линию (77= 22% при Т = 140 К для смеси СО N2 = 1 9), выше КПД лазера с емкостными накопителями энергии (~ 15%),

5 Выявленные различия в спектрах излучения электроионизационных СО-лазеров, в которых используются разные схемы импульсного питания, могут быть объяснены влиянием ударов второго рода Большая приведенная напряженность электрического поля при работе СО-ЭИЛ-ЬС по сравнению с СО-ЭИЛ-С позволяет уменьшить влияние ударов второго рода и, соответственно, достичь большей колебательной температуры уровней В

выполненных экспериментах эффективная колебательная температура 6>", характеризующая триноровское распределение молекул СО по колебательным уровням, оказалась равной 4500К для СО-ЭИЛ-ЬС и 1700 К для СО-ЭИЛ-С

6 Результаты экспериментов позволяют утверждать, что использование формирующей 1С -линии дает возможность в ряде случаев перейти к технически более простым фреоновым холодильникам при сохранении достаточно высокой эффективности генерации,

7 Экспериментально установлено, что использование формирующей LC-линии позволяет значительно (до 105 раз) увеличить наработку на отказ (разрушение разделительной фольги в процессе пробоя) и тем самым существенно увеличить надежность работы СО-ЭИЛ-ЬС по сравнению с СО-ЭИЛ-С,

8 Разработаны уникальные источники питания лазера

Источник питания электронной пушки обеспечивает следующие характеристики

Напряжение - 150 кВ,

Ток накала катода электронной пушки- до 18 А, Длительность импульса тока электронного пучка - до 100 мкс Частота следования импульсов - до 25 Гц, Ток электронного пучка - до 30 А Источник питания основного разряда имеет следующие характеристики Напряжение - до 50 кВ, Мощность - до 80 кВт, Частота следования импульсов - до 25 Гц, Длительность импульса - до 100 мкс

Полученные данные не только позволяют говорить о надежной работе источников питания в целом, но также делать выводы о надежности и ресурсе работы каждого из применяемых в схеме элементов Публикации по теме диссертации.

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах, определенных ВАК

1 Н А Климов, К В Морозов, Г Н Попков, Высоковольтный кабельный ввод для электронной пушки с термокатодом, ПТЭ , 1989, № 2, с 200-201

2 В И Игошин, В С Казакевич, К В Морозов, А Л Петров, Г Н Попков, В Б Черновая, Расчет энергии электронов в плазме разряда импульсного электроионизационного СО-лазера на основе анализа временных характеристик его излучения, Квантовая электроника, 1994, т 21, №5, с 429-432

3 ВС Казакевич К В Морозов, А Л Петров, Г Н Попков, Использование формирующей LC-линии для питания разряда в импульсном электроионизационном СО-лазере, Квантовая электроника, 1994, т21, №5, с 467-470

4 ВС Казакевич, К В Морозов, А Л Петров, Г Н Попков, Высоковольтный источник питания электронной пушки, ПТЭ, 1994, №5, стр 213-214

1,-с

5 В С Казакевич, К В Морозов, A JI Петров, Г Н Попков, Электронная пушка с термокатодом для импульсно-периодического электроионизационного лазера, ПТЭ, 1994, №5, стр 211-212

6 Г В Жуков, В С Казакевич, К В Морозов, A JI Петров, Г Н Попков Спектр излучения импульсного электроионизационного СО-лазера с питанием от формирующей LC - линии, Квантовая электроника, 1997, т 24, № 3, с 206-208

7 ВС Казакевич, К В Морозов, A JI Петров, Г Н Попков, Особенности работы электроионизационного СО-лазера с возбуждением от формирующей LC-линии, Изв Самарского научного центра, РАН, №1, январь-июнь 1999г, с 27-38

Работы, опубликованные в других журналах и изданиях

1 В С Казакевич, Н А Климов, К В Морозов, Г Н Попков, Выходное окно для вывода ускоренных частиц, авторское свидетельство № 1271284 от 15 07 1984

2 А И Воронов, В С Казакевич Н А Климов, К В Морозов, Г Н Попков, Устройство для лазерной обработки, авторское свидетельство № 1452008 от 15 09 1988

3 ВС Казакевич, Г В Крючкова, К В Морозов, A JI Петров, Г Н Попков, Разложение ацетилацетоната меди под действием излучения импульсно-периодического электроионизационного СО-лазера, Тезисы международной конференции "Кристаллизация в наносистемах" (Иваново, 10-12 сентября, 2002г), стр 110

Подписано в печать 9 ноября 2007 г Формат 60x80/16 Бумага офсетная Печать оперативная Объем 1,0 п л Тираж 100 экз Заказ № 1453 443011 г Самара, ул Академика Павлова, 1 Отпечатано УОП СамГу

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФИЗИКА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО - ЛАЗЕРА.

1.1 Элементарные процессы, протекающие в активной среде импульсного электроионизационного СО-лазера. 1.2. Электроразрядные СО-лазеры замкнутого цикла.

1.3 Моноимпульсный электроионизационный СО-лазер с криогенным охлаждением.

1.4 Расчет энергии электронов в плазме разряда импульсного электроионизационного СО-лазера на основе анализа временных характеристик его излучения.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА.

2.1.Создание излучателя импульсно-периодического электроионизационного СО- лазера.

2.1.1 .Оптимизация разрядной камеры.

2.1.2. Разработка узла прокачки рабочей смеси, работающего при криогенной температуре.

2.1.3. Расчет и устройство криогенного теплообменника. 2.1 .4. "Выбор типа и расчет резонатора.

2.1.5. Отработка электронной пушки.

2.2. Разработка системы криогенного охлаждения активной среды лазера.

2.3 Компановка газовакуумной системы лазера.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНО - ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА ЗАМКНУТОГО ТИПА.

3.1. Блок-схема системы электрического питания лазера.

3.2.Разработка системы питания электронной пушки.

3.2.1. Система ускоряющего напряжения.

3.2.2. Система накала.

3.2.3. Система управления сеточным напряжением.

3.3. Выбор и оптимизация системы питания разрядной камеры.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНО- 106 ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА.

4.1.Энергетические характеристики импульсно-периодического 106 электроионизационного СО-лазера.

4.2. Спектральные характеристики импульсно-периодического 112 электроионизационного СО-лазера.

ГЛАВА 5. ПРОБЛЕМА НАДЕЖНОСТИ ИМПУЛЬСНО- 116 ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОГО СО-ЛАЗЕРА. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Среди мощных электроразрядных лазеров замкнутого рабочего цикла основная роль до настоящего времени принадлежит электроразрядным СО2 -лазерам. Созданные в конце 60-х годов 20-го века и непрерывно совершенствуемые, они широко используются в различных областях науки и техники. Высокие выходные характеристики в сочетании с относительной простотой устройства на долгие годы обеспечили постоянный интерес к этим лазерам. Однако рост спроса на лазерные технологии является причиной развития других типов лазеров. Одним из перспективных может оказаться электроразрядный лазер на окиси углерода.

Созданный практически одновременно с СО2 -лазерами на базе однотипной техники, электроразрядный СО-лазер для практической реализации своего более высокого квантового КПД требует охлаждения рабочей среды до криогенных температур. В начале становления лазерной технологии, в период быстрого развития и совершенствования СО2 -лазеров, работающих при комнатной температуре, это было существенным недостатком. Именно поэтому, в то время как электроразрядные С02-лазеры широко использовались в лазерной технологии, разработка СО-лазеров ограничивалась лишь созданием лабораторных макетов.

Основная задача исследователей того времени состояла в изучении кинетики этого лазера и достижении максимальных энергии, мощности и спектра перестройки. К концу 70-х годов прошлого века в некоторых лабораториях, в основном США и СССР, был выполнен ряд исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию мощных электроразрядных СО-лазеров с высокими выходными параметрами. Однако, открытый рабочий цикл электроразрядных СО-лазеров принципиально не позволял говорить о них, как о технологических лазерах.

Работа по созданию опытного образца технологического электроразрядного лазера на окиси углерода в Самарском ( Куйбышевском ) филиале ФИАН началась в 1984 году. Она являлась продолжением работ по СО-лазерам, в частности, по электроионизационным СО-лазерам, проводимых в лаборатории КРФ в Физическом институте им. П.Н.Лебедева с 1972г. На основе экспериментальных данных, полученных в ФИАНе, по моноимпульсным криогенным электроионизационным СО-лазерам в филиале к 1985г. была спроектирована, а к 1987г. изготовлена установка с импульсно-периодическим режимом излучения.

После создания этой установки появилась возможность провести экспериментальную проверку многих предложений по практической реализации уникальных особенностей электроионизационного СО-лазера, которые высказывались в литературе. В первую очередь это касалось мощностных и спектральных характеристик.

Данный лазер обладает рядом особенностей, главными из которых являются следующие:

1. Отсутствие резкого пика мощности излучения в начале импульса генерации, что позволяет обрабатывать материал без образования плазменного факела в зоне воздействия излучения. (Возникновение факела плазмы в начале импульса излучения приводит к тому, что большая часть энергии импульса излучения поглощается и отражается этой плазмой, сильно снижая тем самым эффективность лазерного воздействия на обрабатываемый материал).

2. На СО-лазерах возможно получать длинные импульсы излучения (1000-3000мкс), что позволяет работать без оптических пробоев в диапазоне энергий до ЮкДж в импульсе.

3. Широкий спектр излучения на основной частоте и обертоне в диапазоне от 2.5 до 7 мкм, возможность работы на выделенной длине волны в пределах этого диапазона дает богатые возможности по использованию излучения СО-лазера для исследовательских и технологических применений.

Целью данной работы являлось следующее:

Разработка и создание импульсно-периодического электроионизационного СО-лазера с криогенным охлаждением.

Для перфорации, резки и сварки тонколистовых материалов, использования в лазерохимии с приемлемыми производительностью и эффективностью лазер должен иметь следующие основные параметры:

Энергия излучения.~300Дж; частота следования импульсов.до 10Гц; длительность импульсов генерации.100-3000мкс;

Задачи, которые было необходимо решить для достижения цели:

1)Определить механизм возникновения «провала» в импульсе излучения СО-ЭИЛ при возбуждении от емкостного накопителя энергии;

2)Определить условия оптимальной накачки ИП-СО-ЭИЛ;

3) Определить тип источника питания основного разряда лазера;

4) Исследовать энергетические характеристики лазера.

5) Исследовать спектральные характеристики лазера.

6) Исследовать технологические возможности установки.

Научная новизна.

1. Выявлено и определено влияние ударов второго рода, происходящих в активной среде СО-ЭИЛ, которые приводят к обратной передаче энергии от колебательно-возбужденных молекул СО электронам разряда и, следовательно, к снижению эффективности накачки. На основе анализа временных характеристик излучения в условиях, типичных для работы СО-ЭИЛ, определена средняя энергия Ее электронов в разряде. Для обеспечения эффективной накачки предложено использовать разряд формирующей LC-линии на согласованную нагрузку, что позволит выполнить условие Те>Ти (Те -электронная температура, Tv - колебательная температура) и избежать снижения эффективности накачки из-за ударов второго рода в течение всего импульса накачки.

2.Создан импульсно-периодический электроионизационный СО-лазер замкнутого цикла с криогенным охлаждением.

3.Установлено, что применение в источнике питания основного разряда формирующей LC-линии позволяет получить наибольший электрооптический КПД (22%) СО-ЭИЛ для безгелиевых газовых смесей при рабочей температуре Т=140К.

4.Установлено, что применение формирующей LC-линии в совокупности с прокачкой газовой смеси позволяет увеличить наработку на отказ фольгового узла электронной пушки и, следовательно, всего лазера на 5 порядков, по сравнению с известными моноимпульсными электроионизационными лазерами.

Практическая значимость работы.

1.Лазер использовался для отработки технологического процесса прошивки отверстий в панелях звукопоглощающих конструкций.

2.Лазер использовался для отработки технологического процесса раскроя листовых углепластиковых композитных материалов.

3. Созданный лазер использовался для проведения работ по разложению Р -дикетонатов металлов, которые показали возможность применения данного лазера в нанотехнологиях (были получены частицы с размерами менее 1 мкм).

4.Данная установка является удобным макетом для быстрой адаптации к решению различных задач и апробации различных решений по улучшению ее физико-технических и эксплуатационных характеристик. 5.Электронная пушка лазера с уникальным набором параметров является эффективным инструментарием для разнообразных целей.

Основные положения, выносимые на защиту.

1) При выборе режимов возбуждения рабочей среды импульсного электроионизационного СО-лазера необходимо учитывать влияние ударов второго рода (сверхупругих соударений), оказывающих существенное влияние на эффективность его работы;

2) Для эффективной накачки рабочей среды импульсного СО-ЭИЛ необходимо выполнение условия Те>Т„ в течение всего импульса возбуждения (Те - электронная температура, Tv - колебательная температура). Данное условие можно реализовать, используя разряд формирующей ZC-линии на согласованную нагрузку;

3) При прочих равных условиях КПД СО-ЭИЛ для смеси CO:N2= 1:9, использующего для накачки формирующую LC -линию, выше КПД лазера с емкостными накопителями энергии, а спектр излучения шире и содержит большее количество спектральных линий ;

4) Применение формирующей LC-линии в совокупности с прокачкой газовой смеси позволяет увеличить наработку на отказ фольгового узла электронной пушки по сравнению с известными моноимпульсными электроионизационными лазерами.

Структура и объем диссертации.

Данная диссертация состоит из введения, представленного выше, пяти глав, заключения и пяти приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выявлено и определено влияние ударов второго рода, происходящих в активной среде СО-ЭИЛ, которые приводят к обратной передаче энергии от колебательно-возбужденных молекул СО электронам разряда и, следовательно, к снижению эффективности накачки. На основе анализа временных характеристик излучения определена средняя энергия электронов в разряде, оказавшаяся равной 0.7эВ.

2.Экспериментаьно установлено, что для обеспечения эффективной накачки, возбуждение СО-ЭИЛ следует осуществлять разрядом формирующей LC-линии на согласованную нагрузку, что позволит выполнить условие T<>TU (Тс - электронная температура, Tv - колебательная температура) и избежать снижения эффективности накачки из-за ударов второго рода в течение всего импульса накачки.

3. В результате проведенных работ впервые создан импульсно-периодический электроионизационный СО-лазер с криогенным охлаждением со следующими характеристиками: энергия излучения в импульсе.до 360 Дж; спектральный диапазон импульса излучения.5-5,7 мкм; частота повторения импульсов.до 10 Гц; энергия излучения в импульсе в импульсно-периодическом режиме при частоте 10 Гц.не менее 100 Дж; электрооптический кпд лазера при температуре рабочей смеси на входе в разрядный промежуток 140 К.22 % ;

4. Экспериментально установлено, что при прочих равных условиях КПД СО-ЭИЛ, использующего формирующую LC -линию (7 = 22% при Т = 140 К для смеси СО : N2 = 1:9), выше КПД лазера с емкостными накопителями энергии (~ 15%);

5. Выявленные различия в спектрах излучения электроионизационных СО-лазеров, в которых используются разные схемы импульсного питания, могут быть объяснены влиянием ударов второго рода. Большая приведенная напряженность электрического поля при работе СО-ЭИЛ-ЬС по сравнению с СО-ЭИЛ-С позволяет уменьшить влияние ударов второго рода и, соответственно, достичь большей колебательной температуры уровней. В выполненных экспериментах эффективная колебательная температура 0\, характеризующая триноровское распределение молекул СО по колебательным уровням, оказалась равной 4500К для СО-ЭИЛ-ЬС и 1700 К для СО-ЭИЛ-С.

6. Результаты экспериментов позволяют утверждать, что использование формирующей LC -линии дает возможность в ряде случаев перейти к технически более простым фреоновым холодильникам при сохранении достаточно высокой эффективности генерации;

7. Экспериментально установлено, что использование формирующей 1С -линии позволяет значительно (на 5 порядков) увеличить наработку на отказ (разрушение разделительной фольги в процессе пробоя) и тем самым существенно увеличить надежность работы СО-ЭИЛ-LС по сравнению с СО-ЭИЛ-С;

8. Разработаны уникальные источники питания лазера.

Высоковольтный источник питания электронной пушки обеспечивает следующие характеристики :

Напряжение - 150 кВ;

Ток накала катода электронной пушки- до 18 А;

Длительность импульса тока электронного пучка - до 100 мкс

Частота следования импульсов - до 25 Гц;

Ток электронного пучка - до 30 А. Источник питания основного разряда имеет следующие характеристики:

Напряжение - до 50 кВ;

Мощность - до 80 кВт;

Частота следования импульсов - до 25 Гц;

Длительность импульса - до 100 мкс.

Не известны источники подобного класса, работающие с такими временными характеристиками в импульсно-периодическом режиме. Эти данные не только позволяют говорить о надежной работе источников питания в целом, но также делать выводы о надежности и ресурсе работы каждого из применяемых в схеме элементов.

Выражаю огромную благодарность моим руководителям и соавторам печатных работ Петрову АЛ. и Казакевичу B.C. за грамотную и четкую организацию процессов создания СО-лазера и проведения исследований, соавторам Морозову К.В., Климову Н.А., Воронову А.И., Жукову Г.В., Черновой В.Б за внесенный вклад в создание лазера и проведение экспериментов.

Исследование характеристик излучения лазера при работе на С02

Спроектировав и изготовив лазер для работы на окиси углерода, трудно было удержаться и не испытать его на смесях с С02 , не требующих криогенного охлаждения. Работы проводились на смесях C02:N2:He=l:2:3 при плотности, на которой мы работали и с СО-смесями, т.е. 0,5 Амага. Поскольку режим накачки импульсного электроионизационного С02 -лазера значительно отличается от режима требуемого для аналогичного СО-лазера, приходилось перемонтировать формирующую линию источника основного разряда. Если для СО-лазера были использованы 13 последовательно соединенных LC-секций, обеспечивающих длительность накачки 90-100 мкс, то для С02 -лазера наилучшие результаты были получены при использовании двух параллельных ветвей по 6 LC-секций каждая. Такая конфигурация формирующей линии обеспечивала длительность накачки 40-45 мкс. Изменять длительность пучка электронов пушки, которой мы могли варьировать в пределах 25-200 мкс, необходимости не было, т.к. длительность накачки определялась длительностью разрядки формирующей линии источника питания основного разряда. В результате, при работе с тем же резонатором, который использовался для работы на СО, с единственным отличием, что были заменены разделительные и выходное окна с CaF2 на NaCl, была получена энергия в импульсе 120 Дж. Т.к. описываемая установка не рассчитана на охлаждение водой, то работы на С02 -смесях проводились вообще без охлаждения. При работе в импульсно-периодическом режиме на частоте 10 Гц в таких условиях в начальный период работы была зафиксирована энергия в импульсе порядка 50 Дж, которая в течение 30 мин. снижалась до порядка 10 Дж за импульс. Понятно, что это понижение энергии импульса излучения было вызвано повышением температуры рабочей смеси на входе в разрядный промежуток, а также ее деградацией. Охлаждение смеси в таком режиме работы лазера обеспечивалось только за счет теплоемкости стенок газодинамического тракта излучателя. После того, как мы обеспечили охлаждение рабочей смеси посредством подачи в теплообменник небольшого потока жидкого азота, удалось стабилизировать энергию в импульсе излучения в пределах 50-40 Дж при работе на частоте до 10 Гц в течении 30-40 мин. Время работы определялось условиями экономии жидкого азота. Т.е. средняя мощность излучения лазера при работе на С02 -смесях составляла 400-500 Вт.

Интересно, что работая при комнатных температурах, при которых разделительная фольга находится в гораздо более тяжелых температурных условиях по сравнению с режимом с криогенным охлаждением, не было отмечено различия в надежности работы фольгового узла при этих, та к сильно отличающихся (на 200К ! ) температурных режимах.

Кроме того, работа на смесях с С02 позволяла провести проверку и тренировку всех узлов лазера в рабочих режимах без затрат жидкого азота и тем самым подготовить лазер к работе на окиси углерода.

Разложение Р - дикетонатов металлов излучением импульсно-периодического электроионизационного СО-лазера

В последнее время методы лазерной термохимии успешно применяются для высокотемпературного синтеза ультрадисперсных порошков (пудр) химических элементов, простых соединений, а также различных смесей. Такие порошки используются при разработке новых материалов с повышенными механическими, термическими и химическими свойствами. Речь идет, прежде всего, о создании конструкционных композитных материалов. Свойства материалов этого класса резко изменяются при внедрении в матрицу исходного материала частиц, сильно воздействующих на параметры межзеренных границ. Отсюда вытекает необходимость иметь частицы с характерными размерами 3-г300 нм при практически сферической форме с малым разбросом диаметров. Требуемые характеристики порошков достигаются, когда химические реакции разложения или синтеза проводятся непосредственно в объеме газовой фазы, и в условиях, когда происходит нуклеация (образование кластеров) твердофазных продуктов реакции.

Кристаллизация широко используется при получении ультрадисперсных материалов для техники и медицины. Требования к таким материалам сводятся к тому, чтобы нанокристаллы, составляющие материал, имели заданное распределение по массе, параметрам формы, составу и дефектности. В случае конструкционных и пленочных материалов добавляется требование к определенному взаимному расположению нанокристаллов в пространстве, т.е. к заданной текстуре продукта кристаллизации. В связи с этим возникает вопрос, в какой мере всю совокупность требований к материалу можно удовлетворить непосредственно в процессе кристаллизации, не прибегая к последующему модифицированию продукта. Литературные данные убеждают в том, что это возможно в реакторах сложной конструкции при прецизионном управлении режимом кристаллизации и при наличии информации обо всех элементарных процессах в кристаллизаторе. Вместе с тем опыт показывает, что ультрадисперсное вещество целесообразно получать в реакторах с неоднородньм реакционным объемом, причем, чем больше градиенты концентрации и температуры в объеме, тем больше вероятность сформировать и сохранить вещество в нанодисперсной форме. Для образования нанокристаллов необходимы высокие пересыщения, которые невозможно создать в больших объемах среды. Вместе с тем, чтобы нанокристаллы сохранили нанометровые размеры, они должны находиться в зоне высокого пересыщения малое время. Данные требования может выполнить "градиентный" кристаллизатор на основе использования импульсного лазерного излучения.

Разложение порошка ацетилацетоната меди импульсно-периодическим излучением СО-ЭИЛ [90] проводилось в камере, изображенной на рис.48 в атмосфере гелия при комнатной температуре при давлении 1.5атм. В этом случае в качестве проходного окна камеры использовалась пластина 1 из флюорита. Применялось импульсно-периодическое излучение на выделенной частоте 1975.5 см'1 с энергией в импульсе 5Дж при длительности импульса ~ 200мкс. Излучение фокусировалось в пятно 0 2мм на поверхности порошка. Плотность мощности лазерного излучения в фокусе линзы составляла 0.8МВт/см2.

1 - Проходное окно из Si (прозрачно в области длин волн 1-] 1мкм);

2 - Штуцер подачи газообразного Си(асас)2;

3 - Штуцер отбора продуктов разложения Си(асас)2;

4 - Основание, на котором размещался Си(асас)2 при проведении экспериментов по разложению ацетилацетоната меди в твердой фазе;

5 - Область лазерной фокусировки при проведении экспериментов по разложению Си(асас)2 а газовой фазе.

После облучения порошок ацетилацетоната меди и твердые продукты разложения растворялись в хлороформе. Нерастворимые химические вещества, находящиеся в осадке, двукратно промывались хлороформом и высушивались. Анализ этого вещества показал, что это окись меди. Этот порошок окиси меди состоял из сферических частиц субмикронного размера аморфной структуры (см. Рис.49)

Рис.49 Вид частиц окиси меди, полученных при разложении порошка Си(асас)2 под воздействием лазерного излучения ИП-СО-ЭИЛ [90]

Разложение ацетилацетоната меди в газовой фазе. Эксперименты по разложению Си(асас)2, находящегося в газовой фазе, в поле лазерного излучения проводились по следующей методике. Слой порошка (2мм) Си(асас)2 насыпался на дно камеры (Рис.48) и закрывался сверху стальной пластиной 035x2. Камера вакуумировалась до давления ОЛмм.рт.ст. При нагреве камеры до t=l 50 С давление в камере повышалось до Р=0.07атм. Лазерное излучение фокусировалось в центр камеры. Средняя энергия импульса ~20Дж. Количество импульсов - 20. Учитывая френелевское отражение от поверхности проходного окна , которое в этом эксперименте было выполнено из Si (см.Рис.48), полная энергия лазерного излучения, вложенная в кювету, составила ~200Дж. Плотность мощности лазерного л излучения в фокусе составила ~1 МВт/см После окончания лазерного воздействия камера охлаждалась до комнатной температуры. После охлаждения камеры давление в ней было равным Р=0,03 атм. Твердые продукты разложения Си(асас)2 бурого цвета, осевшие на стальной пластине, собирались и подвергались электронномикроскопическим и рентгенографическим исследованиям (Рис.50, Таблица №4). Анализ продуктов разложения Си(асас)2 в этом случае показывал, что в их состав входят частицы Си и СиО с кристаллической структурой.

Рис.50. Вид осажденных на стальной подложке частиц, полученных при лазерном разложении газообразного Си(асас)2[90]

Проведенные эксперименты показали, что в зависимости от условий проведения экспериментов структура частиц получающихся при разложении Си(асас)2 может быть различной: при разложении ацетилацетоната меди в твердой фазе образующиеся частицы имели аморфную структуру, в то время как разложение ацетилацетоната меди в газовой фазе приводило к образованию частиц с кристаллической структурой. Данный факт может быть объяснен разными временами конденсации и образования частиц в атмосфере гелия и газовой атмосфере ацетилацетоната меди.

В литературе отсутствует единая схема разложения ацетилацетонатов. Предложено несколько механизмов разложения ацетилацетоната меди (II), одна из схем включает радикальный механизм:

Cu(acac)2=(acac)Cu'+(acac)' (acac)Cu'=Cu+(acac)'

1. В.С.Алейников, В.И.Масычев. Лазеры на окиси углерода. Москва, Радио и связь, 1990, с. 18-19.

2. Манн.М.М. Электроразрядные СО-лазеры. Ракетная техника и космонавтика, 1976, т. 14, № 5, с.8-31.

3. Treanor С.Е., Rich J.W., Rehm R.G. Vibrational relaxation of anharmonic oscillators with exchange-dominated collision. J.Chem.Phys.l968. v.48. pp. 17981807.

4. Соболев H.H., Соковиков B.B., «Лазер на окиси углерода. Механизм образования инверсной населенности», 1973, т.110, вып.2, стр. 191-212.

5. Итоги науки и техники, Радиотехника т.12, под редакцией И.А.Болошина, МЛ 977, стр.22-47.

6. Bhaumik M.L., Lacina W.B., Mann М.М. Characteristics of CO Laser/ IEEE J of Quant. Electron., 1972, vol. QE-8,12.-pp.l50-160.

7. MannM.M. CO Electric Disharge Lasers/ AIAA J., 1976, vol.14,1 5.-pp.549-567.

8. Н.Г.Басов, В.А.Данилычев, А.А.Ионин, И.Б.Ковш. Экспериментальное исследование импульсных электроионизационных лазеров на окиси углерода, Тр. Физического ин-та им.П.Н.Лебедева.-М.: Наука, 1980, с.54-97.

9. Г.М.Григорьян, Б.М.Дымшиц, Г.В.Иванов и др. Некоторые результаты оптимизации состава активных сред и рабочих параметров газоразрядного СО-лазера, Квантовая электроника, 1978, Т.5, № 1 l-c.2459-2461.

10. J.W.Rich, H.M.Thompson, C.E.Treanor, J.W.Daiber, Appl. Phis. Lett. 1971, vol.19, pp.230-232.

11. J.W.Rich, R.C.Bergman, J.A.Lordi Experimental and Theoretical Investigation of the Electrically Exited, Supersonic Flow Carbon Monoxide Laser, AIAA J, 1975, vol.13,1 1, pp.95-101.

12. H.T.Kan, J.A.Stregack, W.S.Watt: Appl.Phis.Lett, 1972, vol.20, pp.137-139.

13. F.Maisenhalder: In Proc. Intern. Symp. on Gasdynamic and Chemical Lasers, ed. by M.Fiebig, H.Hugel(DFVLR-Press, -Koln-Porz, Germany) Koln 1976, pp.279297.

14. Р.Ц.Аджемян, Г.А.Баранов, Н.Л.Болгаров и др. Непрерывный электроразрядный СО-лазер замкнутого цикла с криогенным охлаждением активной среды, Письма в ЖТФ, том 7, вып.17, с.1049-1053,1981.

15. Г.М.Григорьян, Б.М.Дымшиц, Г.В.Иванов и др., Некоторые результаты оптимизации составов активных сред и рабочих параметров газоразрядного СО-лазера, Квантовая электроника, 1978, 5, №11, с.2459-2461.

16. M.Iyoda, Y.Imai, S.Sato et al., High-power Closed-Cycle cw ТЕ CO Laser at Relativly High Temperature, Applied Physics В 28, 2/3, XHth Intern. Quantum electronics Conf. 1982.

17. S.Sato, M.Kiyota, T.Fujioka et al., Improved performance of a closed-cycle self-sustaned discharge-excited cw CO laser, J.Appl.Phys., vol.58(l 1), 1 December 1985, pp.3991-3995.

18. А.П.Аверин, Н.Г.Басов, Е.П.Глотов и др., Исследование генерационных характеристик непрерывного электроионизационного технологического СО-лазера с мощностью генерации 10кВт, Квантовая электроника, 1982, 10, № 10, с.2090-2092.

19. Н.Г.Басов, И.К.Бабаев, В.А.Данилычев и др., Электроионизационный СОг-лазер замкнутого цикла непрерывного действия, Квантовая электроника, 1979, 6, №4, с.772.

20. Вальтер С., Ионин А., Майерхофер В., Цайфанг Э. Импульсно-периодический электроионизационный лазер на окиси углерода, работающий при комнатной температуре., Квантовая электроника, 1995, 22, № 9, с.883-886.

21. Н.Г.Басов, В.А.Данилычев, А.А.Ионин и др., Электроионизационная лазерная установка с охлаждаемой активной областью, Журнал технической физики, 1979, том 49, вып. 12, с.2629-2636.

22. Н.Г.Басов, В.А.Данилычев, А.А.Ионин и др. Охлаждаемый электроионизационный лазер на окиси углерода с активным объемом 5л, Письма в ЖТФ,. 1977, т. 3, стр.385-389.

23. Казакевич B.C., Михайлов Ф.Г., Петров А.Л., Сидоренко И.Г. Критерий оптимальной длительности накачки импульсного электроионизационного СО-лазера, Препринт ФИАН, 1990, 197, с. 1-17.

24. Данилычев В.А., Керимов О.М., Ковш И.Б. Итоги науки и техники, сер.Радиотехника, 1977, Т.12. -М.:ВИНИТИ, стр.126-164

25. Конев Ю.Б.б Кочетов И.В., Марченко В.С.и др. Основные характеристики электрического разряда в плазме СО-лазеров. Москва, Препринт ИАЭ-28106 М.,1977.

26. Райзер Ю.П. Физика газового разряда .-М.: Наука. 1987.

27. Mann MM. CO Electrical discharde Lasers.-AIAA 13th Aerospase Sciences Meeting (Pasadena Calif./ January 20-22, 1975:AIAA Paper, No.75-34.

28. Басов Н.Г., Данилычев B.A., Ионин A.A. и др. Исследование охлаждаемого электроионизационного СО-лазера. 1.Генерация на чистой окиси углерода. Квантовая электроника, 1979. Т.6, №6, с.1208-1214.

29. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Ионин А.А. и др. Исследование охлаждаемого электроионизационного СО-лазера. Н.Генерация на смесях СО с буферными газами, Квантовая электроника, 1979, т.6, №6, стр. 1215-1222.

30. Mann М.М, Rice D.K.,Eguchi R.G. An Experimental Investigation of High Energy CO lasers. IEEE,J Quant. Electron,1974, QE-10,pp.682-685.

31. Kazakevich V.S.,Mikhailov F.G., Petrov A.L., Sidorenko I.G. Criteria of optimal pump pulse length jf a CO elektroionization laser, Journal of Soviet Laser Research, 1991, 12, № 4, p.335.

32. Ben-Shaul A., Kafri 0./. Chem. Phys.36, 307 (1979).

33. Ярив А. Квантовая электроника (M., Сов.радио, 1980).

34. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры (М.Наука, 1980).

35. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. Пер. с англ. под ред. Д.А.Франк-Каменецкого (М., Атомиздат, 1961).

36. Dutton J. J.Phys.Chem. Ref. Data, 4, 577 (1975).

37. Казакевич В. С. Автореф. канд. дисс. ФИАН, М.,1984.

38. Kays W.M., London A.L. Compact Heat Exchangers. New York : McGrow-Hill, 1964.

39. Greswick F.A., Talbert S.G.,Bloemer J.W. Compact Heat-Exchanger Study, Final Technical Rept., DA-44-099, AML-313 (X), March 31, 1964.

40. Mondt J.R., Slegla D.C. Performance of Perforated Heat-Exchanger Surfaces, J. Eng. Power , vol.96, pp.81-86, 1974.

41. Shah R.K. Perforated Heat Exchanger Studies, Part 1, Flow Phenomena, Noise and Vibration, ASME Paper 75-WA/HT-8.

42. Shah R.K. Perforated Heat Exchanger Studies, Part 2, Heat Transfer and Flow Friction Characteristics, ASME Paper 75-WA/HT-9.

43. Liang C.Y., Yang WJ. Heat Transfer and Friction Loss Performance of Perforated Heat Exchanger Surfaces, J. Heat Transfer, vol.97, pp.9-16, 1975.

44. Pucci P.F., Howard C.P., Piersall C.H. Jr. The Single Blow Transient Testing Technique for Compact Heat Exchanger Surfaces, J. Eng. Power, vol.89, pp.2939, 1967.

45. London A.L.,Shah R.K. Offset Rectangular Plate-Fin Surfaces-Heat Transfer and Flow Friction Characteristics, J. Eng. Power , vol.90, pp.218-288, 1968.

46. Sparrow E.M., Baliga R.R., Patankar S.V. Heat Transfer and Fluid Flow Analysis of Interrupted-Woll Channels, with Application to Heat Exchangers, J. Heat Transfer, vol.99, pp.4-11, February 1977.

47. Mochizuki S., Yagi Y. Hear Transfer and Friction Characteristics of Strip Fins, Heat Transfer, Jpn. Res., vol.6, pp.36-59,1977.

48. Dubrovskii E.V., Fedotova A.L. Investigation of Heat Exchanger Surfaces with Plate Fins, Heat Transfer Sov. Res., vol.4, pp.75-79,1972.

49. Shah R.K.,London A.L. Influence of Brazing on Very Compact Heat Exchanger Surfaces, ASME Paper 71-HT-29, 1971.

50. Smith M.C. Performance Analysis and Model Experiments for Louvered Fin Evaporator Core Development, SAE Paper 720078, 1972.

51. Wong L.T.,Smith M.C. Airflow Phenomena in the Louvered-Fin Heat Exchanger, SAE Paper 730237,1966.

52. Milton R.M. Heat Exchange System, U.S. Patent 3.384.154, May 1968.

53. Theophilus N.P., Wang D. Multiple Passage Heat Exchanger Utilizing Nucleate Boiling, U.S. Patent 3.457.990, July 1969.

54. Milton R.M. Heat Exchanger System with Porous Boiling Layer, U.S. Patent 3.587.730, June 1971.

55. Х.Уонг. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров, с.50, М.: Атомиздат.

56. С.С.Кутателадзе, Основы теории теплообмена, М., Атомиздат, 1979.

57. С.С.Кутателадзе, В.М.Боришанский, Справочник по теплопередаче, Госэнергоиздат, M.-JL, 1959.

58. Р.Рид, Дж.Праусниц, Т.Шервуд, Свойство газов и жидкостей, Пер. с англ. под редакцией Б.И.Соколова, Л.,Химия, 1982.

59. Справочник по физико-техническим основам криогеники, Под редакцией проф. М.П.Малкова, М., Энергоатомиздат, 1985.

60. А.А.Вассерман, В.А.Рабинович, Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов, М., Из-во стандартов.

61. Справочник. Таблицы физических величин, Под редакцией академика И.К.Кикоина. М., Атомиздат, 1976.

62. Отчет о научно-исследовательской работе. Исследование параметров элементов замкнутого контура технологического лазера с криогенным охлаждением. Ленинград, Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР, ЛТИХП, 1985.

63. Справочник по теплообменникам, т.2, М.: Энергоатомиздат, 1987.

64. Справочник по лазерной технике, Пер. с нем. под редакцией проф. А.П.Напартовича, М., энергоатомиздат, с.45-49,1991.

65. Siegman А.Е. Unstable Optical Resonators, In: Appl. Optics. 1974, 13, 2, s.353-367.

66. Siegman A.E. Unstable Optical Resonators for Laser Applications, In: Proc. IEEE, 1965, 53,3, s.277-287.

67. Kogelnik H., Li Т. Laser Beams and Resonators, In: Appl. Optics, 5, 10, s.l 550-1567, 1966.

68. Siegman A.E., Arrathoon R. Modes in Unstable Optical Resonators and Jens Waveguides, In: IEEE J. Quantum Electronics, QE-3, 3, s.l56-163, 1977.

69. Н.Г.Басов, Л.А.Васильев, В.С.Казакевич и др., Зависимость энергетических и временных характеристик импульсов излучения ЭИ СО лазера от мощности накачки, ЖТФ, 1983, т.53, № 8, с.1554-1559.

70. В.С.Казакевич К.В.Морозов, А.Л.Петров, Г.Н.Попков, Электронная пушка с термокатодом для импульсно-периодического электроионизационного лазера ПТЭ, 1994, №5, стр.211-212

71. Н.А.Климов, К.В.Морозов, Г.Н.Попков, Высоковольтный кабельный ввод для электронной пушки с термокатодом, ПТЭ, 1989, № 2, с.200-201.

72. Г.Н.Александров, В.Л.Иванов, Изоляция электрических аппаратов высокого напряжения, М.: Энергоатомиздат, 1984, с. 172.

73. А.И.Воронов, В.С.Казакевич, Н.А.Климов, К.В.Морозов, Г.Н.Попков, Устройство для лазерной обработки, авторское свидетельство № 1452008 от 15.09.1988.

74. В.С.Казакевич К.В.Морозов, А.Л.Петров, Г.Н.Попков, Высоковольтный источник питания электронной пушки, ПТЭ, 1994, №5, с.213-214.

75. А.Г.Костиков, И.Е.Никитин, Источники питания высокого напряжения, М.: Радио и связь, с. 41,1986.

76. В.С.Казакевич К.В.Морозов, А.Л.Петров, Г.Н.Попков, Использование формирующей LC-линии для питания разряда в импульсном электроионизационном СО-лазере, Квантовая электроника, 1994, т.21, №5, с.467-470.

77. В.С.Казакевич, К.В.Морозов, А.Л.Петров, Г.Н.Попков, Особенности работы электроионизационного СО-лазера с возбуждением от формирующей LC-линии, Изв. Самарского научного центра, РАН, №1, январь-июнь 1999г, с.27-38.

78. Басов Н.Г., Казакевич B.C., Ковш И.Б, Спектр излучения импульсного электроионизационного СО-лазера с селективным и неселективным резонаторами, Квантовая электроника, 1982, т.9, №4, с.763-771.

79. Г.В.Жуков, В.С.Казакевич, К.В.Морозов, А.Л.Петров, Г.Н.Попков, Спектр излучения импульсного электроионизационного СО-лазера с питанием от формирующей LC-линии, Квантовая электроника, т.24, № 3 (1997), с.206-208

80. Ионии А.А., Ковш И.Б., Соболев В.А. и др. Итоги науки и техники. Сер. Радиотехника, М., ВИНИТИ, 1984, т. 32.

81. Басов Н.Г., Долинина В.И., Сучков А.Ф. и др., Теоретическое исследование генерационных характеристик электроиони-зационного СО-лазера, Препринт ФИАН, 1976, №1,М., с. 1-20.

82. В.С.Казакевич и др. Выходное окно для вывода ускоренных частиц, авторское свидетельство № 1271284 от 15.07.1984.

83. Правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения, М., Наука, 1984.145145