Лазеры на атомных переходах инертных газов с электронной накачкой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

РГ О ОД 2 1 ЛЯГ 2303

российская академия наук

ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени П.Н. ЛЕБЕДЕВА

На правах рукописи УДК 621.373.826.038.823

ХОЛИН Игорь Васильевич

ЛАЗЕРЫ НА АТОМНЫХ ПЕРЕХОДАХ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ С ЭЛЕКТРОННОЙ НАКАЧКОЙ

01.04.21 - лазерная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико — математических наук

Москва-2000

Работа выполнена в Отделении квантовой радиофизики Физического института им. П.Н.Лебедева РАН.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация: Институт сильноточной электроники СО РАН

Защита диссертации состоится 5 июня 2000 года в 12 часов в конференц-зале Физического института им. П.Н.Лебедева РАН на заседании диссертационного совета Д 002.39.02 ФИАН, Москва, Ленинский проспект 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИАН.

Автореферат разослан 20 апреля 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного

совета д.ф.-м.н. А.П.Шотов

Доктор физико-математических наук Доктор физико-математических наук Доктор физико-математических наук

Ю.А.Быковский

Н.В.Чебуркин

С.ИЯковленко

1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Одним из наиболее важных направлений современной квантовой электроники, имеющим большое значение для развития лазерной технологии, методов разделения изотопов и стимулирования химических реакций, для медицины, локации, связи, ЛУТС и многих других важных приложений, является разработка и создание газовых лазеров высокого давления. Среди большого количества таких лазеров можно выделить ограниченный набор лазерных систем, резко выделяющихся своими высокими энергетическими характеристиками - наиболее важным параметром для целого ряда практических приложений. К этим лазерным системам относятся электроразрядные С02 - лазеры (с несамостоятельным [1,2] и самостоятельным [3] разрядом), являющиеся основой современной лазерной технологии, газодинамические С02 - лазеры, позволяющие получать мощности на уровне нескольких сотен киловатт [4], электроионизационные СО - лазеры с КПД до 40 % [5], ультрафиолетовые эк-симерные лазеры с удельным энергосъемом до 40 Дяс/л при КПД- 10 % [6], йодный лазер с фотодиссоционной накачкой, позволяющей возбуждать огромные объемы и обеспечивающей рекордные энергии в импульсе излучения [7] и, наконец, химические лазеры, дающие возможность на каждый джоуль электрической энергии получать ~ 10 джоулей лазерного излучения [8].

В то же время следует сказать, что обладая набором столь привлекательных свойств, каждая из перечисленных лазерных систем в отдельности не свободна от тех или иных недостатков. Среди этих недостатков следует упомянуть высокую агрессивность или токсичность компонентов лазерных смесей или продуктов химических реакций (химические, йодные, эксимерные и СО —лазеры), большие трудности принципиального характера при создании лазеров замкнутого цикла (газодинамические и химические лазеры), деградация рабочей смеси в лазерах с замкнутым циклом (эксимерные, С02 — и СО -лазеры), необходимость использования криогенной техники (СО —лазеры), невысокая спектральная плотность излучения (СО - лазеры). Кроме того, обладая достаточно разнообразным набором длин волн в широком спектральном диапазоне от УФ до средней ИК области спектра, эти лазеры не перекрывают конечно же весь этот диапазон полностью. Таким образом представляется весьма актуальным поиск мощных лазерных систем, свободных от указанных недостатков и расширяющих диапазон генерируемых линий большой мощности.

К перспективным кандидатам на роль таких лазеров можно отнести лазеры на атомных переходах инертных газов видимой и ближней ИК областей спектра. Вообще говоря, лазеры этого типа составляют в настоящее время один из наиболее изученных классов лазерных систем. Напомним, что именно к ним относится первый газовый лазер на смеси гелия с неоном, созданный в 1961 году Джаваном, Беннетом и Эрриотом [9], который и сейчас является наиболее известным и широко распространенным представителем данного класса. Дальнейшие исследования 60-х годов привели к созданию многих других лазеров низкого давления с накачкой тлеющим разрядом на нескольких сотнях переходов атомов неона, аргона, криптона и ксенона в видимой и ИК областях спектра [10]. Несмотря на низкий КПД (~10'5) и весьма невысокие энергетические характеристики, широкий диапазон длин волн генерации, полная химическая инертность активной среды и ее высокая стабильность при длительной работе обеспечивают этим лазерам самое широкое применение в различных областях науки, техники и медицины. Позднее значительно более высокие энергетические характеристики были реализованы в лазерах на инертных газах с давлением активной среды до атмосферы и выше. После открытия этих лазеров в начале 70-х годов [11,12] в течение нескольких лет был получен ряд важных результатов при использовании электроразрядного метода возбуждения. Энергия генерации была доведена с долей миллиджоуля в первых публикациях до нескольких десятков миллиджоулей [13, 14], а КПД с 10"2% до ~ 1 % [15, 16]. Был реализован импульсно - периодический режим работы с частотой следования импульсов до 10 кГц [17, 18] и средней мощностью излучения до ~ 10 Вт [19 - 21]. Отмечались такие важные свойства лазеров на инертных газах, как удачный набор длин волн генерации ближнего ИК диапазона, лежащий в области прозрачности кварцевого стекла, нетоксичность лазерных смесей и их способность работать в замкнутом цикле без заметной деградации в течение весьма длительных отрезков времени [17].

Несмотря на обилие полученных данных результаты, опубликованные к началу настоящей работы в 1981 году, показывали необходимость дальнейших исследований, поскольку широкое использование лазеров на инертных газах высокого давления в качестве мощных лазерных систем ограничивалось невысокими, все-таки, удельными (до 0,75 Дж/л [22]) и абсолютными (до 0,2 Дж [16]) энергетическими характеристиками, а также отсутствием надежных методов организации устойчивого разряда при накачке значительных объемов инертных газов. В то же время, обнаруженная в работе [16] принципиальная возможность реализации в лазерах на ксеноне с аргоном в качестве буферного газа КПД на уровне до 20 % при накачке лазерных переходов из высоколежащих метастабильных состояний ксенона и продемонстрированная

в работах [23,24] возможность накачки лазерных переходов потоками заряженных частиц, позволяли надеяться на успешную реализацию новых эффективных методов накачки значительных объемов инертных газов и на качественное увеличение энергетических параметров обсуждаемых лазерных систем.

Цель работы

Цель настоящей работы заключалась в создании электроннопучковых и электроионизационных лазеров (лазеров с электронным возбуждением) высокого давления на атомных переходах инертных газов видимой и ближней ИК областей спектра с высокими энергетическими параметрами выходного излучения.

Научная новизна и ценность работы

В рамках поставленной задачи в данной работе проведено детальное систематическое исследование лазеров с электроннопучковой и электроионизационной накачкой на атомных переходах ксенона, криптона, аргона и неона, стимулировавшее подобные исследования у нас в стране и за рубежом и выведшее, в конечном итоге, этот, прежде достаточно скромный класс лазеров на уровень наиболее мощных из известных лазерных систем. При этом был получен ряд новых и важных научных результатов.

Так, впервые осуществлена эффективная квазинепрерывная накачка лазерных переходов атомов инертных газов электроионизационным разрядом большой длительности. Решение этой задачи оказалось возможным благодаря предложенному и экспериментально реализованному в данной работе новому подходу к известному ранее [16] методу накачки лазеров высокого давления на атомных переходах ксенона электрическим разрядом из возбужденных состояний рабочего газа. Новизна предлагаемого подхода заключается в использовании внешнего источника ионизации для наработки и поддержания необходимой концентрации возбужденных атомов в активной среде лазера в течение всего импульса накачки. Это дает возможность осуществить объемный сильноточный электроионизационный разряд, сохраняющий устойчивость в течение по крайней мере нескольких микросекунд. Такой разряд позволяет увеличить более чем на порядок значения энерговклада и реализовать накачку лазерных переходов атома ксенона в Аг — Хе смеси с физическим КПД более чем 5 %. Методом абсорбционной спектроскопии получено прямое экспериментальное подтверждение самой, выдвинутой в [16] гипотезы о накачке лазерных переходов ксенона не из основного, а из возбужденных состояний рабочего газа, наработанных в нашем случае под действием пучка быстрых электронов.

Экспериментально показано, что при электроионизационном возбуждении активной среды Аг - Хе лазера в плазме электроионизационного разряда существует эффективный механизм размножения электронов за счет ионизации возбужденных атомов активной среды электронами проводимости. Этот механизм обеспечивает высокую проводимость активной среды и высокую скорость рекомбинационного потока на верхние лазерные уровни атомов рабочего газа. При этом обнаружен эффект саморегулирования параметра Е / р на разрядном промежутке, обеспечивающий необходимую устойчивость электроионизационного разряда. Показано также, что при возбуждении смесей инертных газов, в частности активной среды лазера на Аг - Хе, в плазме электроионизационного разряда существует механизм увеличения времени жизни совокупности ионизованных и возбужденных состояний атомов рабочего газа, обеспечивающий эффективную работу лазера в условиях низкой интенсивности внешней ионизации и открывающий перспективу создания лазеров с высокой средней мощностью излучения.

При систематическом исследовании энергетических возможностей элек-троннопучкового и электроионизационного методов возбуждения для лазеров на атомных переходах инертных газов впервые запущены электроннопучко-вые лазеры ближней ИК области спектра на переходах атомов аргона и криптона и электроионизационный лазер на ИК переходах аргона. Для лазеров, известных и до проведения настоящей работы, впервые в активной среде высокого давления получена генерация на переходе 5с1[5/2]| - 6р[5/2]3 атома ксенона с длиной волны излучения X = 2,84 мкм, а в лазере на неоне получена генерация на двух неизвестных ранее (в том числе и в активных средах низкого давления) видимых лазерных переходах Зр[1/2]х - 3з[3 / 2]^ и Зр[1/2][ -3в[3 / 2]° с длинами волн X = 703 и 725 нм соответственно. Показано, что в лазерах с электроннопучковым возбуждением возможно существенное увеличение энергии генерации на ряде спектральных линий за счет использования двухкомпонентных буферных смесей.

Впервые для лазеров высокого давления на атомных переходах инертных газов проведено исследование динамики усиления слабого сигнала на отдельных спектральных линиях по классической усилительной методике и прямое измерение методом абсорбционного зондирования временного хода наведенного (горячего) поглощения в спектральных диапазонах, соответствующих линиям генерации видимого диапазона длин волн. Проведенные эксперименты позволили составить представление о процессах конкуренции на лазерных переходах, имеющих общие верхние, либо нижние лазерные уровни и выявить основные закономерности динамики развития генерации на отдельных спек-

тральных составляющих, систематическое экспериментальное исследование которой для данного класса лазеров на всех известных лазерных переходах и в широком диапазоне экспериментальных условий проведено в рамках данной работы также впервые.

Методом абсорбционного зондирования проведено также измерение констант скоростей 34-х плазмохимических реакций, причем для некоторых реакций, играющих весьма важную роль в процессах расселения нижних уровней лазерных переходов и формирования инверсии населенности в лазерах на ксеноне и неоне, такие измерения проведены впервые.

Практическая ценность работы

Проведенное в работе систематическое исследование энергетических и спектральных характеристик лазеров с электроннопучковым возбуждением на электронных переходах атомов ксенона, криптона, аргона и неона ближней ИК и видимой областей спектра позволило для всех этих лазеров достигнуть рекордных на момент их получения энергетических характеристик выходного излучения при расходимости на уровне дифракционного предела. На основе имеющих и самостоятельную практическую ценность результатов по исследованию динамики усиления и генерации на отдельных спектральных составляющих проведены оценки величин ударного уширения лазерных переходов в Аг-Хе смеси. Ценность относительно простых экспериментов с электронно-пучковой накачкой определяется также тем, что их результаты могут быть с успехом использованы для анализа процессов в существенно более трудоемких экспериментах с ядерной и электроионизационной накачкой.

Исследование электроионизационного способа возбуждения показало большую практическую значимость предложенного в работе нового подхода к накачке из возбужденных состояний атомов рабочего газа применительно к наиболее эффективному из рассматриваемого класса лазеров - лазеру на смеси Аг-Хе. Осуществление в большом объеме (10 л) несамостоятельного разряда, управляемого электронным пучком большой длительности (~ 5 мкс), позволило более чем на порядок увеличить значение удельных (до 8 Дж/л) и более чем на два порядка абсолютных (до 80 Дж) энергетических характеристик электроразрядных лазеров на инертных газах и довести при этом эффективность преобразование запасенной в конденсаторной батарее электрической энергии в лазерное излучение до 3,2 %. При энергосъемах, близких к максимальным, достигнута расходимость излучения на уровне 310"5 рад.

Проведение в работе измерений констант скоростей плазмохимических реакций имеет фундаментальное значение. Для целей диссертации их ценность определяется также тем, что полученные впервые или уточненные значения этих констант необходимы для построения уточненных кинетических

моделей лазеров на атомных переходах инертных газов. Кроме того они могут оказаться полезными при анализе кинетических процессов в активных средах эксимерных лазеров различных модификаций.

Основная же ценность настоящей работы с практической точки зрения заключается в том, что анализ полученных в ней результатов позволяет получить физическое обоснование и сформулировать условия реализации и принципы построения мощных импульсно — периодических электроионизационных лазеров для приложений. Так в работе показана принципиальная возможность создания импульсно — периодических электроионизационных лазеров высокого давления на смеси Ar-Хе с длиной волны излучения ~к= 1,73 мкм, объемом активной области Юл, удельным энергосъемом 0,5-1,0кВт/л и КПД на уровне 2,0 — 3,2 %. Показано также, что в случае использования традиционных импульсно - периодических электроионизационных лазерных установок атмосферного давления можно рассчитывать на получение средней удельной мощности генерации ~ 200 Вт/л при условии обеспечения высокой степени чистоты газодинамического контура и применения импульсно - периодической системы коммутации конденсаторной батареи питания разряда. Среди перспективных практических приложений следует отметить возможность использования лазера с длиной волны X = 1,73 мкм, совпадающей с одним из окон прозрачности земной атмосферы, в системах локации и связи. Упомянем также, что осуществленный в настоящей работе устойчивый несамостоятельный объемный разряд в инертных газах высокого давления с длительностью импульса в несколько микросекунд и разрядным током до 100 кА может быть применен в высоковольтных малоиндуктивных коммутаторах, предназначенных для использования в быстрых и сильноточных разрядных цепях.

Созданная в рамках настоящей работы экспериментальная электроионизационная лазерная установка с нагревным катодом электронной пушки по совокупности параметров отвечает современному уровню достижений в данной области лазерной техники и может быть использована в качестве основы для построения импульсно - периодических Аг - Хе лазеров. Некоторые узлы установки являются оригинальными техническими разработками, составившими предмет самостоятельных исследований.

Апробация работы и публикации

Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на 13-й Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Минск, 1988), Международной конференции "Оптика лазеров '93" (С.-Петербург, 1993), 26-м Международном коллоквиуме по спектроскопии (София, 1989), 21-й Европейской

конференции по взаимодействию лазерного излучения с веществом (Варшава, 1991) 12-й Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Москва, 1985), 6-й Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1990), Всесоюзном семинаре "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов" (Ленинград, 1988), и опубликованы в работах [25 - 79].

Объем работы

Диссертация состоит из Введения, семи Глав, Приложения и Заключения. Общий объем диссертации - 265 страница текста, включая 155 рисунков и 21 таблицу. Список литературы содержит 343 наименования.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обсуждаются актуальность рассматриваемых вопросов, изложена цель работы, рассмотрены новизна, научная и практическая ценность полученных результатов.

Первая Глава носит обзорный характер. В § 1.1 дан обзор методов накачки ИК лазеров высокого давления на инертных газах, а также прослежены основные этапы наращивания энергетических характеристик лазеров и приведен сводный график рекордных параметров этих лазеров по годам с момента их появления. В обзоре отдельно рассмотрены лазеры с поперечным разрядом

(1.1.1), рекомбинационные лазеры с накачкой продуктами ядерных реакций

(1.1.2), фотоионизационно - рекомбинационные лазеры (1.13) и лазеры с СВЧ накачкой (1.1.4). Кратко описаны электроннопучковый (1.1.5) и электроионизационный (1.1.6) методы возбуждения, являющиеся предметом подробного исследования в остальных Главах диссертации.

В разделе (1.1.5) отмечается, что весьма высокие значения КПД, достигнутые в ряде работ с использованием ядерной накачки, указывали на перспективность применения весьма близкого по физике процессов возбуждения метода накачки пучками быстрых электронов, широко используемого для накачки эксимерных лазеров. При этом следовало иметь в виду, что современная техника создания электронных пучков большой энергии не накладывает принципиальных ограничений на величину возбуждаемого лазерного объема и позволяет легко достигать значительно больших пиковых мощностей накачки, чем в случае использования ядерных реакций, инициируемых нейтронным потоком реактора. Тем не менее длительное время электроннопучковый метод возбуждения лазеров на атомных переходах инертных газов не являлся предметом самостоятельных исследований. В~то же время, заслуживающие внимания результаты были получены в работах [15, 22], посвященных исследованию электроразрядных лазеров высокого давления с поперечной накачкой. В

этих работах электронный пучок вводился в лазерную камеру перпендикулярно оптической оси лазера и использовался для стабилизации разряда. Часть экспериментов проводилась при накачке исследуемых активных сред только пучком быстрых электронов без включения разрядной батареи. При этом при накачке смеси Аг - Хе электронным пучком с энергией электронов ~ 150 кэВ, длительностью импульса электронного тока ~ 200 не и плотностью тока за разделительной фольгой —1,5 А/см2 была достигнута энергия генерации 8 мДж [15], а при накачке такой же смеси импульсами длительностью ~ 50 не и плотностью тока ~ 25 А/см2 была получена эффективность генерации на уровне 0,3 % [22].

Качественно новый уровень в развитии электроннопучковых лазеров на ИК переходах атомов ксенона был достигнут в данной диссертации [25] и в выполненных практически одновременно и независимо работах [80, 81]. В работе [80] на электроннопучковых лазерных установках, созданных для исследования лазеров на галогенидах инертных газов, были также проведены эксперименты по накачке Аг — Хе смесей в двух различных режимах, отличающихся длительностью и амплитудой импульса тока накачки. В первом режиме при энергии электронов —350 кэВ, длительности импульса накачки - 25 не и плотности электронного тока — 150 А/см2 КПД лазера, рассчитанный от энергии, вложенной в активный объем лазерной кюветы, составил — 0,3 %. Во втором, существенно более выгодном режиме с длительностью импульса электронного тока — 1 мке, энергией электронов — 600 кэВ и плотностью электронного тока в десятки А/см2, при использовании смеси Аг:Хе = 100:1 давлением 3,0 атм был реализован рекордный энергосъем на уровне 25 Дж. Объем активной области составлял при этом 30 л. Генерация наблюдалась на нескольких переходах 5(1 - бр атома ксенона с существенным преобладанием лазерной линии с длиной волны X = 1,73 мкм.

В работе [25], являющейся первой из цикла работ, вошедших в настоящую диссертацию, и также посвященной исследованию лазера на смеси Аг - Хе с длиной волны Х = 1,73 мкм, накачка активной среды высокого давления осуществлялась электронным пучком с энергией электронов — 220 кэВ, плотностью электронного тока за разделительной фольгой электронной пушки -6 А/см2 и длительностью импульса - 0,7 мкс. Объем активной области лазера составлял 9 л. При использовании лазерной смеси с соотношением компонентов Аг:Хе = 75:1, оптимальной для заданного значения плотности электронного тока, и давлении 2,5 атм был реализован энергосъем на уровне 6 Дж. Максимальный удельный энергосъем - 0,9 Дж/л был достигнут при давлении лазерной смеси 3,5 атм. Генерация носила квазинепрерывный характер, длительность импульса генерации примерно соответствовала длительности им-

пульса накачки. В области максимальных энергосъемов был реализован весьма высокий КПД на уровне 1,5 %.

В работе [81] при возбуждении Аг- Хе смеси объемом 3,5 л пучком электронов с энергией -150 кэВ и током за фольгой ~ 10 А/см2 удельный энергосъем был доведен до значения 2,3 Дж/л. Как и в работе [25] генерация наблюдалась в течение всего импульса накачки длительностью ~ 2 мкс. Максимальная энергия генерации ~ 7 Дж была получена на смеси Аг:Хе = 100:1 при давлении 2,5 атм. Реализованный КПД при этом несколько уступал значению из работы [25] и составил 1 %. Исследование генерации в смесях Кг — Хе, № - Хе, Не - Хе и в чистом ксеноне показало, что при замене аргона на другие газы энергия излучения лазера уменьшается на порядок и более.

В дальнейшем заметная доля экспериментальных результатов по исследованию ИК лазеров с электроннопучковым возбуждением была получена в настоящей работе и представлена в четвертой и седьмой Главах диссертации.

В разделе (1.1.6) указывается, что в лазерах на ИК переходах инертных газов максимальные энергетические параметры достигнуты за счет применения предложенного в настоящей работе квазинепрерывного электроионизационного метода накачки лазерных переходов (т.е. несамостоятельным разрядом) из возбужденных состояний рабочего газа. На развитие этого метода значительное идеологическое влияние оказали упоминавшиеся выше работы [15, 16], в которых накачка Ж переходов атома ксенона осуществлялась при использовании самостоятельного электрического разряда. В этих работах для стабилизации объемного разряда газовая смесь в разрядном промежутке между электродами ионизировалась электронными пучками с энергией электронов в сотни киловольт и длительностью импульса в сотню наносекунд. После окончания электронного импульса к электродам прикладывалось напряжение от конденсаторной батареи. Уже в первой работе, где использовался этот метод [15], на переходах 5с1-6р атома ксенона была реализована генерация с КПД ~ 1 %, что на порядок превысило КПД из более ранних работ. В работе же [16] при давлении Аг — Хе смеси 3 атм с активного объема ~ 0,5 л был достигнут энергосъем ~ 0,4 Дж/л при рекордном КПД генерации ~ 1,3 %. Длительность импульса излучения составляла ~ 1,5 мкс и примерно соответствовала характерному времени затухания осцилляций разрядного тока.

В работе [16] впервые было обращено внимание на роль метастабильных 6э уровней атома ксенона в процессе возбуждения лазерных переходов электрическим разрядом (из-за пленения излучения резонансные бе уровни можно также считать метастабильными). По интерпретации авторов, на переднем фронте импульса разрядного тока в условиях относительно низкой концентрации электронов и больших значений параметра Е / р в активной среде про-

исходит наработка значительной концентрации этих метастабилей непосредственно из основного состояния атома ксенона. Одновременно протекающие параллельно этому процессу реакции ступенчатой ионизации вызывают резкое возрастание электронной плотности и соответствующее падение параметра Е/р, после чего возбуждение из основного состояния перестает играть сколько-нибудь заметную роль. Таким образом, через достаточно короткое время после начала импульса разрядного тока реализуется ситуация, когда размножение электронов проводимости обеспечивается за счет ионизации ме-тастабильных состояний. А поскольку накачка лазерных уровней происходит за счет обратного процесса рекомбинации с последующей релаксацией в эти метастабильные состояния, последние, в конечном счете, начинают играть роль основного лазерного уровня. Авторы отмечали, что в цепочке рассмотренных кинетических процессов КПД лазера в принципе может достигать значения ~ 20 %, что и является объяснением высоких экспериментальных значений этого параметра.

В описываемых работах генерация носила принципиально импульсный характер, поскольку в активной среде высокого давления происходит распад метастабильных состояний атомов рабочего газа в столкновительных реакциях с образованием эксимерных молекул, а возможность длительной подпитки этих состояний разрядом из основного состояния (при соответствующем подборе параметров разрядного контура) ограничивается развитием ионизационной неустойчивости, приводящей к быстрому контрагированию разряда. Для осуществления квазинепрерывного режима и повышения устойчивости разряда в настоящей работе предложено создавать и поддерживать необходимую концентрацию возбужденных атомов в активной среде в течение всего импульса накачки с помощью внешнего источника возбуждения. Использование такого подхода открывает перспективы увеличения длительности импульса генерации и, соответственно, существенного повышения энергетических характеристик лазера.

Экспериментально эта идея была реализована в лазере на ксеноне при использовании в качестве внешнего источника возбуждения пучка быстрых электронов е (см. рис.1) с длительностью импульса до нескольких микросекунд. Воздействие электронного пучка на активную среду лазера в общих чертах сводится к ионизации невозбужденных атомов рабочего газа (тонкая стрелка вверх). При этом в процессе диссоциативной рекомбинации образующихся ионов происходит как первоначальное накопление атомов ксенона в метастабильных состояниях М, так и компенсация распада этих состояний в основное состояние (тонкая стрелка вниз). Подключение источника питания к подготовленной таким образом активной среде, обладающей определенной

концентрацией метастабилей, позволило организовать квазинепрерывную накачку лазерных переходов электрическим разрядом в циклическом процессе (толстые стрелки), включающем в себя ионизацию метастабилей электронами проводимости е (как прямую, так и ступенчатую), рекомбинацию ионов и накачку верхних лазерных уровней, генерацию и релаксацию в исходное мета-стабильное состояние. Обсуждаемый подход к организации электрического

Е, эВ

12 10 8

I с

X

т

□

5с1

Ьу

/ 6р бэ

Рис.1. Схема работы электроионизационного лазера на ксеноне, иллюстрирующая процессы ионизации атома ксенона из метастабилышх М состояний электронами проводимости, возбуждения лазерных переходов 5<1 — бр при рекомбинации, генерации и ионизации атома ксенона быстрыми электронами пучка из основного в состояния, приводящая к наработке М состояний.

разряда ограничивает возможность развития в активной среде ионизационной неустойчивости. Действительно, количество атомов в возбужденных состояниях, которые могут принимать участие в процессе размножения электронов, определяется лишь мощностью электронного пучка и не зависит от параметров разряда. При этом в случае локального увеличения скорости ионизации атомов из метастабильных состояний происходит локальное уменьшение их концентрации, что и ограничивает нарастание электронной плотности.

Первые успешные эксперименты (Глава 2) были проведены на электроионизационной лазерной установке ТИР - 4 с объемом активной области 9 л, значительно превышающим объем известных электроразрядных лазеров на

инертных газах других модификаций. Уже в этих экспериментах при накачке Аг — Хе смеси давлением р = 3 атм были достигнуты рекордные удельные 2,1 Дж/л) энергетические характеристики лазера. В последующих экспериментах на установке "Тандем" энергосъем был доведен до 8 Дж/л (Глава 6).

К началу настоящей работы в большом числе экспериментальных групп был выполнен значительный объем исследований, посвященных лазерам высокого давления на пс!-(п+ 1)р переходах аргона, криптона и ксенона. В то же время заметно меньшее внимание уделялось "пеннинговским" лазерам высокого давления на Зр - Зб переходах атома неона, также являющихся предметом исследования в настоящей работе. В таких лазерах накачка верхних Зр уровней лазерных переходов осуществляется в селективных реакциях диссоциативной рекомбинации молекулярных ионов с электронами, а расселение нижних Зб уровней - за счет использования высокоэффективных реакций пен-нинг- и ассоциативной ионизации. Однако, хотя этот квазинепрерывный по своей природе механизм создания инверсии был предложен теоретически уже в 1970 году [82] (практически одновременно с запуском лазера высокого давления на 5с1- 6р переходах Хе1 [11]) и развит в работах [83, 84], впервые квазинепрерывная генерация на одном из Зр-Зэ переходов с длиной волны Я. = 585,3 нм была получена только в 1984 году [85].

К моменту постановки данной части работы в 1984 году, в значительной степени стимулированной упомянутыми публикациями и работами еще одной экспериментальной группы [86], также параллельно занимавшейся аналогичными исследованиями, объем экспериментальных результатов по лазерам на неоне был сравнительно невелик. Так, генерация была получена лишь на одном из Зр - Зб переходов атома неона, в то время как структура лазерных уровней позволяла надеяться на получение квазинепрерывной генерации еще на нескольких переходах. Не были полностью реализованы потенциальные энергетические возможности данной лазерной схемы. Не исследовались динамические характеристики лазера - такие как временной ход усиления и поглощения излучения на лазерных переходах. Отметим также, что несмотря на почти семидесятилетнюю историю исследования механизма пеннинговской ионизации [87], константы скоростей некоторых пеннинговских реакций оказались исследованными явно недостаточно и могли явиться предметом отдельного подробного исследования в диссертации. В § 1.2 предлагается обзор работ, имеющих отношение к лазерам видимого диапазона на Зр - Зэ переходах атома неона. При этом обсуждаются электроразрядные неоновые лазеры низкого давления (1.2.1), электроразрядные лазеры высокого давления на аналогичных р — б переходах тяжелых инертных газов (1.2.2) и лазеры высокого давления на неоне с электроннопучковой, ядерной и электроразрядной накач-

кой (1.2.3). Этот обзор касается работ, выполненных как до проведения настоящего исследования, так и позднее в параллельных экспериментах других авторов.

В § 1.3 рассмотрены основные плазмохимические реакции в смесях инертных газов, и на основе имеющихся литературных данных по константам скоростей этих реакций проведено качественное рассмотрение основных каналов миграции энергии возбуждения по различным ионизованным и возбужденным состояниям исследуемых лазерных сред.

Вторая Глава диссертации посвящена рассмотрению результатов первого этапа исследований, выполненных на установке "ТИР - 4", созданной ранее и не предназначенной специально для исследования лазеров на инертных газах. В § 2.1 дано описание этой установки, состоящей из электроионизационного газового лазера высокого давления (2.1.1) и диагностического комплекса (2.1.2). В состав лазера с объемом активной области 9 л и апертурой 9 х 10 см входит электронная пушка с острийным катодом, питание которой осуществлялось от высоковольтного генератора импульсных напряжений Аркадьева Маркса. В оптимальном режиме плотность электронного тока в лазерном объеме составляла 3 = 6 А/см2 при длительности импульса по полувысоте ~ 0,7 мкс и энергии электронов до 250 кэВ. При работе в электроионизационном режиме накачка рабочего газа осуществлялась разрядом двухсекционной конденсаторной батареи, коммутируемой двумя малоиндуктивными разрядниками. Часть экспериментов проводилась с использованием одной секции батареи емкостью 1,25 мкФ. Индуктивность разрядного контура составляла в этом случае 220 нГн. При использовании двух секций, работающих параллельно, емкость батареи и индуктивность разрядного контура составляли 2,5 мкФ и 146 нГн соответственно. Некоторая часть экспериментов проводилась с использованием двухсекционной батареи емкостью 4,8 мкФ и индуктивностью контура 121 нГн. Диагностический комплекс установки предназначался для исследования электрических параметров лазера, энергии, мощности и спектрального состава лазерного излучения. Регистрация электрических параметров лазера включала в себя временные измерения энергии быстрых электронов, электронного тока за разделительной фольгой электронной пушки, разрядного тока через лазерную кювету, производной разрядного тока и напряжения на разрядном промежутке. Измерения производились с использованием поясов Роговского, позволяющих устранить гальваническую связь между электрическими цепями лазера и измерительной аппаратурой. В данной Главе лазерные эксперименты проводились с использованием неселективных резонаторов с вынесенными зеркалами. Большая часть экспериментов была проведена на неустойчивых конфокальных резонаторах с эффективным про-

пусканием от 50 до 97 %. Применялись также плоскопараллельные резонаторы с пропусканием ~ 93 %, образованные глухим зеркалом с золотым покрытием и плоскими подложками из ЫаС1, ВаР2 или кварца КИ без покрытия. Для измерения энергии излучения использовались калориметры типа ТЛИ 2 - 5 с угольной приемной площадкой и высокочувствительные калориметры ВЧД —2. Паспортная чувствительность всех калориметров контролировалась по прибору ИМО —2. Величина абсолютной погрешности при измерении энергии составляла ~ 10 %, относительной ~ 5 %. В качестве детектора мощности использовался германиевый фотоприемник марки ФД- ЮГА. Для исследования спектрального состава лазерного излучения был собран спектрограф на основе отражательного плоского эшелетга размером 100 х 50 мм (100 штрихов/мм) и углом блеска ~30°. Точность определения длин волн генерации составляла АХ/Х&2-Ю"4.

В § 2.2 описаны исследования лазеров на ИК переходах атома ксенона с электроннопучковой накачкой. Получены зависимости энергетических параметров лазеров от экспериментальных условий для Аг-Хе смесей (2.2.1) и смесей ксенона с другими буферными газами (2.2.2). Проведены спектральные измерения, позволившие определить распределение выходной лазерной энергии по отдельным линиям генерации, существенным образом зависящее от сорта используемого буферного газа (2.2.3). Наилучшие результаты были получены при использовании Аг-Хе смесей с соотношением компонентов АпХе = 75:1. Максимальная энергия генерации достигалась при давлении р = 2,5 атм и составляла 5,8 Дж, что соответствует удельному энергосъему 0,65 Дж/л. Мощность генерации составляла в этом случае 8 МВт. Максимальный удельный энергосъем достигался при давлении р = 3,5 атм достигал значения 0,9 Дж/л. Оценка максимального КПД от энергии электронного пучка дала значение (0,8 ± 0,3) %. При ИСПОЛЬЗОВАНИИ 1> качестве буферного газа более легкого гелия выходная энергия значительно уступала значениям, полученным в смесях с аргоном. Основная причина заключается, очевидно, в резком уменьшении энергии накачки из-за увеличения пробега электронов. Максимальный энергосъем был зарегистрирован при максимальном в данных экспериментах давлении р = 3,5 атм и составил 1,3 Дж. При использовании в качестве буферного газа криптона, а также в чистом ксеноне энергия генерации была еще меньше, чем в гелиевой смеси, и не превышала 0,13 Дж для криптоновой смеси и 0,08 Дж для чистого ксенона. В № - Хе смеси генерация отсутствовала. В спектрах генерации было зафиксировано 9 линий, принадлежащих переходам 5с1 - 6р и 7р - 7 б атома ксенона. Спектральный состав излучения существенным образом зависел от сорта буферного газа. В случае Не-Хе смеси в спектре генерации было обнаружено четыре линии переходов 5ё - 6р

и 7р - 7$. Около 70 % лазерной энергии высвечивалось на переходе 5с][3/ 2],° -6р[3/2]1 с Я. = 2,03 мкм, являющемся одним из наиболее интенсивных переходов и в лазерах низкого давления [10]. При использовании Аг —Хе смеси лазерное излучение было зарегистрировано на пяти переходах 5(1 — 6р. Относительная интенсивность линии с Х = 2,03 мкм уменьшалась до 0,2 %, и превалирующую роль начинал играть переход с того же верхнего лазерного уровня 5с1[3/2]° - 6р[5/2]2 (длина волны X = 1,73 мкм), на долю которого приходилось около 90 % лазерной энергии. В Кг — Хе смеси спектр выходного излучения обеднялся и состоял всего из двух линий. Около 90 % энергии генерации было сосредоточено в линии 5£1[5/2]2 - бр[5/2]2 с X = 2,63 мкм. Более слабая линия 5с1[5/2]| - 6р[5/2]3 с X = 2,48 мкм была характерна только для лазера на криптоновой смеси. В случае накачки чистого ксенона спектр генерации также состоял из двух линий. При этом около 85 % лазерной энергии было сосредоточено в линии 5(1[7/2]з - 6р[5/2]2 с X = 3,51 мкм.

В § 2.3 исследуется электроионизационный метод возбуждения. На основе электрических измерений параметров разряда в Аг - Хе смеси (2.3.1) сделаны количественные выводы о балансе энергии возбуждения и эффективности преобразования вложенной в разряд электрической энергии в лазерное излучение (2.3.2). Исследованы возможности электроионизационного метода при накачке смесей Кг - Хе, Не - Хе, Ые — Хе и чистого ксенона (2.3.3).

Для определения характеристик разряда в каждой лазерной вспышке производилась одновременная регистрация осциллограмм разрядного тока, производной тока и напряжения, а также формы импульса лазерного излучения. На рис.2, показан ход обработки этих осциллограмм для наиболее изученной Аг - Хе смеси. В описываемых экспериментах напряжение от конденсаторной батареи подавалось на анод лазерной камеры за 0,7 мкс до начала импульса электронного тока (рис.2,д). Включение электронного пучка приводило к ионизации рабочей смеси, появлению проводимости и резкому уменьшению напряжения на аноде. При достаточно больших зарядных напряжениях на конденсаторной батарее и<> сопротивление активной среды становилось заметно меньше критического. Разряд при этом носил ярко выраженный колебательный характер (рис.2,а), однако генерация имела место только в течение первого полупериода разрядного тока (рис.2,б). В течение второго и последующих полупериодов тока (но не в нуле тока) наблюдалось скачкообразное изменение параметров разрядного промежутка, выражающееся в изломе на осциллограммах напряжения и производной тока (рис. 2,в). При этом проводимость в разряде сохраняется в течение многих микросекунд после окончания импуль-

са электронного тока, то есть заведомо много дольше характерного времени диссоциативной рекомбинации электронов в плазме разряда.

На рис.2,в сплошной кривой проведена осциллограмма импульса напряжения на высоковольтных вводах в лазерную кювету. В режиме периодиче-

1„кА

И, 10" см

80 40 0 -40

3 4

I, МКС

3 4 1,мкс

Рис.2. Временные зависимости параметров элекгроионизационного разряда в смеси Аг:Хе = 75:1 при давлении 3 атм (емкость батареи - 1,25 мкФ, зарядное напряжение - 32 кВ):

а - осциллограмма разрядного тока; б - осциллограмма импульса генерации (пунктирная кривая) и временной ход мощности генерации за счет электрического разряда (сплошная кривая); в - осциллограмма импульса напряжения на вводах в кювету (сплошная кривая) и временной ход напряжения на индуктивности кюветы (пунктирная кривая); г - временной ход параметра Е / р; д - временной ход электронной плотности; е - временной ход мощности накачки; ж - временной ход энергии накачки (сплошная кривая) и потерь энергии в элементах разрядного контура (пунктирная кривая); з - временной ход сопротивления разрядного промежутка.

ского разряда заметная часть этого напряжения падает на индуктивности лазерной камеры. Таким образом, для определения падения напряжения на активной составляющей сопротивления разрядного промежутка необходимо измерять падение напряжения на индуктивности лазерной кюветы. Это напря-

жение, равное L dl/dt и вычисленное по известному значению L и осциллограмме производной разрядного тока, представлено на рис.2,в пунктиром. Разница в значениях сплошной и пунктирной кривых, нормированная на поперечный размер разрядного промежутка (9 см) и давление рабочей смеси, представляет собой параметр Е / р разряда, временной ход которого представлен на рис.2,г. Отметим, что равенство нулю этого параметра в момент нуля импульса тока свидетельствует о корректности проделанной процедуры. На основе полученных данных была проведена оценка концентрации электронов в разряде. В каждый момент времени по известному Е / р определялось значение дрейфовой скорости электронов в аргоновой смеси [16] и устанавливалось соответствие между величиной разрядного тока и концентрацией электронов Ne (рис.2,д). По известным значениям тока и напряжения определялась также текущая величина мощности накачки (рис.2,е) и сопротивления разряда (рис.2,з) (здесь следует отметить тот факт, что во втором полупериоде, когда генерация отсутствовала, мощность накачки от электрического поля могла быть выше, чем в первом полупериоде разрядного тока). Для определения баланса энергии вычислялся энерговклад в активную среду к данному моменту времени (сплошная кривая на рис.2,ж). Пунктирной кривой показаны паразитные потери электрической энергии в коммутирующих разрядниках, конденсаторах и других элементах разрядного контура, которые определялись по затуханию тока в цепи с закороченным разрядным промежутком.

Наложение электрического поля на активную среду, возбуждаемую пучком быстрых электронов, приводило к заметному увеличению энергии генерации лазера. Для всех рабочих давлений р = 1 - 3 атм наблюдался монотонный рост выходной энергии при увеличении зарядного напряжения на конденсаторной батареи. При достижении же некоторого порогового напряжения в активной среде развивался пробой, что приводило к шунтированию разряда и резкому спаду генерации. Максимальная выходная энергия достигалась в случае использования батареи емкостью 4,8 мкФ и составляла 19Дж при удельном энергосъеме 2,1 Дж/л. Мощность излучения превышала в этом случае 13 МВт. Проведенные измерения электрических параметров показали, что эффективная накачка верхних лазерных уровней с энергией ~ 10 эВ реализуется при весьма малой величине параметра Е / р, лежащей в диапазоне 0,1 - 0,2 В/см-Тор, которая слабо зависит от значения зарядного напряжения батареи и давления рабочей смеси. Был обнаружен также эффект саморегулирования рабочего напряжения на разрядном промежутке лазерной камеры в течении большей части первого полупериода разрядного тока. Измерения эффективности преобразования вложенной в разряд электрической энергии в лазерное излучение показали резкую зависимость эффективности накачки от

концентрации вторичных электронов в плазме разряда. При этом для разрядных токов больших 60 А/ем2 и соответствующих им Ые > 1015 см"3 был зафиксирован весьма высокий физический КПД лазера на уровне до 5,1 %. В то же время эффективность преобразования запасенной в конденсаторной батарее электрической энергии в лазерное излучение оказывается в четыре раза меньшей. Это связано с тем, что 25 % электрической энергии вкладывается в разряд во втором полупериоде разрядного тока, когда генерация отсутствует, а оставшиеся 50 % теряются в элементах разрядного контура. В Кг — Хе смеси как и при электроннопучковом методе возбуждения эффективность лазера была невысока. В то же время относительное увеличение энергии генерации было примерно в 1,5 раза выше, чем для смеси с аргоном.

В смесях ксенона с гелием и в чистом ксеноне наложение электрического поля приводило не к увеличению, а к значительному уменьшению выходной энергии. Исследования спектров выходного излучения показало, что во всех смесях генерация при электроионизационном способе возбуждения возникала на тех же переходах, что и при электроннопучковой накачке.

В § 2.4 обсуждаются основные кинетические процессы в активной среде лазеров при электроннопучковом (2.4.1) и электроионизационном (2.4.2) возбуждении. Кинетические процессы при электроннопучковой накачке смеси двух инертных газов включают в себя передачу энергии при столкновениях тяжелых частиц, образование эксимерных молекул, пеннинговскую и ассоциативную ионизацию, реакции перезарядки и диссоциативной рекомбинации, различные тушащие процессы. Для смесей с малым содержанием ксенона поглощение энергии электронного пучка связано, в основном, с ионизацией атомов буферного газа (К). На основании оценок скоростей плазмохимических реакций и полученных экспериментальных зависимостей делается вывод, что в исследуемых лазерных смесях формирование инверсии населенности происходит с существенным участием гетероядерных комплексов ИХе+, образующихся в цепочке реакций типа

Я + ё—+ё + е,

(1) (2)

(3)

(4)

11++2К-» 1^+11,

^ + Хе Хе+ +2Я, Хе+ + 211 —» ЯХе+ + Я

и рекомбинирующих затем по схеме

ЮСе+ + е —> Хе** + Я, ЯХе+ + Хе Хе£ + Я, Хе£ + е -> Хе** + Хе

(5)

(6) (7)

(здесь ё и е - электроны пучка и вторичные электроны соответственно). Поскольку известно [88 - 90], что рекомбинация Хе£ с электронами в реакции (7) приводит к образованию Хе*\ главным образом, в нижних лазерных состояниях 6р, можно сделать вывод, что заселение верхних лазерных уровней происходит в процессе диссоциативной рекомбинации (5) гетероядерного иона. Передачей возбуждения по каналу (5) естественным образом объясняется влияние состава лазерной смеси на спектр генерации, поскольку в случае использования буферного газа с меньшим атомным весом и большим потенциалом ионизации энергия комплекса ЯХе+ больше, и распад образующихся в процессе диссоциативной рекомбинации репульсивных состояний ЮСе** должен приводить к заселению более высоколежащих энергетических уровней атома ксенона.

Возбуждение лазерных переходов в электроионизационном разряде может осуществляться как в процессе ионизации и последующей рекомбинации атомов активной среды, так и путем прямого возбуждения верхних лазерных уровней электронным ударом. В пользу первого процесса говорит совпадение спектров генерации при электроионизационной и электроннопучковой накачке, косвенным образом свидетельствующее об идентичности механизмов заселения рабочих переходов в обоих случаях. Дополнительные данные дает исследование электрических параметров разряда, поскольку при накачке по ионному каналу увеличение энергии генерации должно сопровождаться увеличением концентрации ионов и электронов в активной среде. При возбуждении Аг - Хе смеси электронным пучком с плотностью тока j ~ 6 А/см2 электронная концентрация не превышает 5-1014 см'3. Сравнение же этого значения с электронной плотностью в первом полупериоде разрядного тока Ые > 1015 см"3 (см. рис.2) позволяет сделать вывод о существовании в разряде эффективного механизма размножения электронов, что свидетельствует в пользу рекомбинационного механизма накачки. Несмотря на размножение, исследуемый разряд является все же несамостоятельным, поскольку наложение электрического поля до начала электронного пучка не приводит к появлению проводимости в активной среде. Таким образом, ионизация невозбужденных атомов ксенона и аргона с потенциалом ионизации 12- 16 эВ, возникает только под действием пучка быстрых электронов. Однако при этом в активной среде происходит накопление возбужденных состояний ксенона с потенциалом ионизации < 4 эВ, ионизация которых "медленными" электронами проводимости (в прямом или ступенчатом процессах)

Хе*(> 6б) + е Хе+ + 2е

(8)

может приводить к размножению электронов и накачке лазерных переходов при рекомбинации образующихся ионов Хе+ в цепочке реакций (4) - (7). При этом ионизацию в реакции (8) и последующую рекомбинацию Хе+ в реакциях (4)-(7) можно считать циклическим процессом, который не приводит к уменьшению суммарной концентрации ксенона в возбужденных и ионизованных состояниях. Предельная эффективность накачки лазерных переходах в таком циклическом процессе может превышать 20 %. Реальная эффективность естественно должна быть ниже, поскольку рекомбинация Хе2 в реакции (7) и возбуждение электронным ударом из бе состояний

приводят к заселению нижних уровней лазерных переходов. К снижению эффективности приводят также потери на упругие столкновения электронов с тяжелыми частицами и перемешивание 5(1 и 6р состояний ксенона электронным ударом:

Высокую эффективность ионизации возбужденного ксенона электронами в реакции (8) при весьма умеренных значениях параметра Е / р можно объяснить эффектом "максвеллизации" функции распределения электронов за счет столкновений электронов с электронами и возбужденными атомами и появлением на хвосте распределения значительного числа электронов с энергией, превышающей потенциал ионизации возбужденного ксенона. Такое объяснение хорошо согласуется с наблюдаемым в эксперименте пороговым характером зависимости КПД от концентрации электронов.

Результатом обсуждения экспериментальных результатов является вывод, что при использовании как электроннопучкового, так и электроионизационного методов возбуждения накачка лазерных уровней осуществляется за счет механизма диссоциативной рекомбинации. В настоящее время эта точка зрения разделяется большинством исследователей. Тем не менее в § 2.5 обсуждаются альтернативные механизмы возбуждения лазерных переходов, включающие различные процессы рекомбинации (2.5.1), непосредственную передачу возбуждения с атомов буферного газа (2.5.2) и возбуждение вторичными электронами (2.5.3). В конце параграфа (2.5.4) автором формулируются основные положения рекомбинационной кинетической модели исследуемых лазеров, на основе которой проводится обсуждение экспериментального материала в последующих Главах диссертации (см. рис.3). Согласно этой модели в электроннопучковых лазерах накачка активной среды пучком быстрых

Хе(6з) + е -> Хе(6р) + е

(9)

Хе(6р) + е -» Хе(5с1) + е, Хе(5с1) + е -> Хе(6р) + е.

(Ю) (П)

электронов сопровождается ионизацией атомов буферного газа с быстрой передачей поглощенной энергии с буферного на рабочий газ. В результате баланса процессов диссоциативной рекомбинации ионов с электронами и экси-меризации возбужденных атомов в активной среде устанавливается достаточ-

Е, эВ

16

14

12

10

Аг + Хе

Генерация!

Хе(6р)

АГ.ЬУ

Хе

Хе

(IV

Хе

АгХе

2Аг Аг

' 1

Хе

Хе(6э)

Аг + Хе

Хе

Ьу

Аг

Рис.3. Схема основных кинетических процессов в активной среде лазера на Аг - Хе смеси.

но высокая неравновесная (относительно основного состояния) концентрация возбужденных состояний рабочего газа. Вторичные электроны за счет быстрых процессов перемешивания возбужденных состояний электронным ударом стремятся привести населенности лазерных уровней к равновесным больцма-

новским соотношениям как относительно друг друга, так и относительно нижних метастабильных уровней. Селективные процессы диссоциативной рекомбинации повышают, а селективные процессы тушения типа [91]

Хе" + И. —» Хе* + Я (12)

понижают населенности отдельных уровней относительно этих больцманов-ских значений, обеспечивая тем самым формирование инверсии на лазерных переходах. Поскольку некоторые процессы заселения и тушения протекают с участием атомов буферного газа (реакции типа (5), (12)), влиянием этих процессов можно естественным образом объяснить модификацию спектрального состава излучения при изменении сорта буферного газа. Дополнительная ионизация возбужденных атомов рабочего газа вторичными электронами в реакциях типа (8) в сочетании с селективными процессами диссоциативной рекомбинации может приводить к увеличению КПД накачки.

Наложение на активную среду внешнего электрического поля приводит к разогреву электронов и повышению скоростей как процессов ионизации (8) с последующей рекомбинацией (5), увеличивающих инверсную населенность, так и реакций электронного обмена типа (9) - (11), эту инверсию уменьшающих. В зависимости от соотношения скоростей этих двух типов процессов применение электроионизационной накачки может приводить как к увеличению (Аг - Хе и Кг — Хе лазеры), так и к уменьшению (Не - Хе лазер) энергии генерации.

Отмечается, что в рамках этой модели как при электроннопучковом так и при электроионизационном методах возбуждения вообще говоря возможна подкачка верхних лазерных уровней электронным ударом по таким из семейства разрешенных пс1-(п+ 1)р переходов, на которых из-за малой скорости тушения нижнего уровня инверсия населенности отсутствует.

Третья Глава диссертации, посвященная описанию двухкаскадной электроионизационной установки "Тандем", специально разработанной и построенной для исследования лазеров на инертных газах, предваряется изложением необходимых требований к такой установке, сформулированных на основании результатов предварительных экспериментов на установке "ТИР-4". Для расширения экспериментальных возможностей два близких по конструкции лазера установки с объемом активной области 10 л и апертурой 10 х 10 см каждый были выполнены в двух различных модификациях: с острийным и на-гревным катодами электронных пушек. В § 3.1 подробно описывается лазер с острийным катодом. Рассмотрена общая конструкция лазера (3.1.1), генератор импульсных напряжений (3.1.2), предназначенный для питания электронной пушки, приведены основные параметры электронного пучка (3.1.3). Отмечает-

ся, что в процессе создания установки удалось добиться весьма большой для пушек этого типа длительности импульса электронного тока за фольгой ~ 5 мкс по основанию при достаточно высоком напряжении на катоде пушки до 320 кВ и пиковой плотности тока 3 = 1,7 А/см2. Полная энергия электронного пучка достигала при этом также весьма высокого значения 1,5 кДж.

Высокие энергетические параметры электронной пушки с острийным катодом и грамотная конструкция разрядного контура с емкостью 4,8 мкФ и индуктивностью 130 нГн позволили получить рекордные энергетические характеристики выходного лазерного излучения практически на всех исследовавшихся в диссертации лазерных переходах. Однако, обладая уникальными характеристиками при работе в режиме однократных импульсов, пушки этого типа слабо приспособлены для работы в импульсно — периодических режимах с большой частотой следования импульсов генерации. По этой причине для расширения экспериментальных возможностей при моделировании этих режимов возбуждения, второй лазер установки "Тандем" был выполнен в модификации с нагревным катодом (§ 3.2). Поскольку оба лазера мало отличались друг от друга конструктивно и имели лазерные кюветы с идентичными электрическими параметрами разрядного контура, рассмотрены лишь те элементы лазерной пушки с нагревным катодом, которые отличают один лазер от другого. При конструировании этой электронной пушки (3.2.1) автор остановился на наиболее простой модификации - пушке диодного типа с прямонакальным вольфрамовым катодом. Этот выбор был обусловлен такими важными ее достоинствами, как возможность получения больших электронных токов, неприхотливость и надежность в работе. В то же время относительно высокая работа выхода у вольфрама потребовала создания мощного источника накального напряжения. Пушка запитывалась импульсами напряжения близкими к П-образной форме. Формирователь таких импульсов с регулируемой длительностью был выполнен на основе генератора импульсных напряжений Аркадьева—Маркса и высоковольтного управляемого разрядника, включаемого для формирования крутого спада П - образного сигнала. К достоинствам описанной электронной пушки следует отнести одновременное сочетание весьма высоких электрических параметров (ускоряющее напряжение 250 - 300 кВ, плотность тока до 0,6 А/см2) и большой площади поперечного сечения пучка электронов - 1000 см2. Пушка обладает хорошими эксплуатационными качествами, безотказна в работе и при небольших переделках может быть, по-видимому, с успехом использована и для работы в импульсно - периодическом режиме.

Лазер с нагревным катодом был оснащен оригинальной системой магнитной фокусировки электронного пучка (3.2.2), а вся установка "Тандем" - усо-

вершенствованным диагностическим комплексом, особенности которого рассмотрены в § 3.3.

Четвертая Глава диссертации посвящена детальному исследованию энергетических и динамических характеристик лазеров с электроннопучковым возбуждением на ИК переходах ксенона, криптона и аргона, как интегрально по спектру, так и на отдельных линиях генерации. Основная цель этой работы, связанной с исследованием большого числа различных смесей всех пяти инертных газов в разнообразных сочетаниях и различным соотношением компонентов, заключалась в максимальном расширении спектрального диапазона генерируемых длин волн и достижении максимальных энергосъемов на каждой из зарегистрированных линий генерации. В этих экспериментах проведена оптимизация ранее известных лазеров на ксеноне, позволившая увеличить до рекордных значений их энергетические параметры, впервые запущены лазеры на ИК переходах атомов криптона и аргона, а также проведены исследования динамических характеристик всех этих лазеров.

В §4.1 продолжено исследование высокоэффективного лазера на Аг-Хе смеси. Оптимизация его энергетических параметров позволила получить рекордный для всех электроннопучковых лазеров на атомных переходах инертных газов удельный энергосъем (3 Дж/л, смесь Аг:Хе = 200:1, давление 3,5 атм), а исследование спектральных зависимостей дало важную дополнительную информацию для понимания кинетики формирования инверсии на лазерных переходах (4.1.1).

В разделе 4.1.2 описаны эксперименты по исследованию динамики усиления слабого сигнала на отдельных лазерных линиях, проведенные по классической усилительной методике с использованием лазера с нагревным катодом в качестве задающего генератора. Показано, что для оптимизированной смеси большой коэффициент усиления слабого сигнала 0,1-0,25 см"1 характерен для всех исследуемых лазерных линий как с высокими (для X = 2,03, 2,65 3,37 мкм), так и с относительно низкими (для X = 1,73 и 2,63 мкм) вероятностями радиационного перехода. На самой интенсивной и имеющей наибольшее практическое значение линии с Я. = 1,73 мкм максимальное значение коэффициента усиления достигает величины 0,12 см"1. Результаты этих измерений, выполненных в широком диапазоне экспериментальных условий, обсуждаются на основе упрощенной кинетической модели, учитывающей процессы обмена электронным ударом и реакции тушения нижних лазерных уровней в атомных столкновениях. На основе результатов измерений коэффициентов усиления слабого сигнала с учетом того факта, что в лазере на смеси Аг - Хе четыре линии генерации имеют попарно общие верхние и нижние лазерные

уровни, в разделе 4.1.3 проведено вычисление методом наименьших квадратов ударного уширения соответствующих переходов. При этом использование теоретических значений для вероятностей переходов, вычленение дополнительного резонансного уширения верхнего лазерного уровня 5с1[3/2]° и учет данных экспериментальной работы [92] позволило получить оценки не только относительных, но и абсолютных значений этих уширений:

Лиз ® (14,5 + 2335) ГГц/атм, Л2,оз ~ (75 + 2336) ГГц/атм, Аг.бз ~ 65 ГТц/атм, Аз,37 ~ 81 ГГц/атм, где 6 = [Хе] / ([Аг] + [Хе]).

В разделе 4.1.4 представлены данные по динамике развития генерации на отдельных спектральных линиях для различных соотношений компонентов рабочих смесей, давлений активной среды и уровней накачки. На основе полученных результатов проводится обсуждение механизмов конкуренции лазерных линий в режиме свободной генерации на переднем и заднем фронтах импульса накачки. Анализ этих механизмов позволил, в частности, выполнить оценки величины ударного уширения еще одной лазерной линии:

Л2,65 ~ 60 ГТц/атм.

В § 4.2 исследуются лазеры на смесях ксенона с криптоном и неоном. Эти исследования показали невысокую практическую ценность рассматриваемых лазерных смесей, из-за чего при постановке экспериментов, предпринятых в объеме существенно меньшем, чем при исследовании эффективного Аг - Хе лазера, преследовались ограниченные цели, заключающиеся в накоплении экспериментальных данных для рассмотрения кинетических процессов в активных средах всех лазеров на инертных газах с единых позиций. При этом впервые получена генерация на смеси № - Хе и на одном из новых (для лазеров высокого давления) переходов атома ксенона 5с1[5/2]з - 6р[5/2]3 при использовании Кг - Хе смеси (А. = 2,84 мкм).

Развитие рассматриваемого класса лазерных систем первоначально было связано с исследованиями различных лазеров на электронных переходах атома ксенона. В то же время сходная структура энергетических уровней позволяла надеяться на получение интенсивной лазерной генерации на ИК переходах и других инертных газов. Постановка целенаправленных исследований в этом направлении дала возможность при использовании гелия в качестве буферного газа осуществить запуск лазеров на ряде атомных переходов аргона и

криптона. § 4.3 диссертации как раз и посвящен исследованию энергетических и спектральных характеристик лазеров на Не — Аг, Не - Кг и Не — Хе смесях. Основанием для совместного рассмотрения этих лазеров послужило качественное сходство полученных экспериментальных зависимостей, являющееся отражением сходного характера кинетических процессов во всех гелиевых смесях. Подробно исследованы энергетические (4.3.1) и спектральные (4.3.2) характеристики всех этих лазеров, а также динамика развития генерации и динамика коэффициентов усиления слабого сигнала на отдельных спектральных составляющих (4.3.3).

В § 4.4 приводятся экспериментальные данные по исследованию всех других бинарных смесей, генерация на которых, по-видимому, невозможна.

Исследования в § 4.3, показали что применение гелия в качестве буферного газа позволяет получать интенсивную генерацию на достаточно большом числе переходов ксенона, криптона и аргона в спектральном диапазоне X = 1,27 - 3,65 мкм с высоким физическим КПД на уровне 1-2 %. Однако выходная энергия таких лазеров не достигает высоких значений из-за малой поглощающей способности гелия и, следовательно, неполной утилизации энергии электронов накачки. В диссертации был предложен, оказавшийся весьма эффективным способ повышения удельных энерговкладов, заключающийся в использовании лазерных смесей с добавками второго, более тяжелого, буферного газа, исследованию которого и посвящен § 4.5 диссертации. Применение этого метода позволило значительно увеличить энергию генерации на ряде спектральных линий при использовании Не-N6 (4.5.1) и Не-Аг (4.5.2) буферных смесей и не привело к удовлетворительным результатам в случае смесей Не - Кг и Аг - Кг (4.5.3). В том же параграфе исследуется влияние добавок гелия и уровня накачки на выходные параметры Аг - Хе лазера с давлением активной среды порядка атмосферного (4.5.4). Эксперименты продемонстрировали негативное влияние на характеристики этого электроннопучкового лазера эффекта избыточной электронной плотности и позволили получить рекордный физический КПД = 4,5 %.

Пятая Глава диссертации посвящена исследованию лазеров на Зр-Зэ переходах атома неона с длинами волн X = 585, 703 и 725 нм. Описаны эксперименты по оптимизации энергетических параметров лазеров, направленные на достижение максимальных энергосъемов на каждой из лазерных линий, измерению спектральных ширин линий генерации и определению динамических характеристик лазеров, включающие в себя исследования временных профилей коэффициентов усиления слабого сигнала и коэффициентов поглощения в возбужденных лазерных средах (так называемое "горячее" поглощение). Методом абсорбционного зондирования измерены константы скоростей

столкновительных реакций, ответственных за дезактивацию нижних уровней лазерных переходов. Кроме того, для удобства изложения материала в данной Главе описаны также похожие эксперименты по исследованию процессов дезактивации атомов ксенона в Аг - Хе и Не - Хе смесях. Исследование энергетических характеристик лазеров проводилось в основном на лазере с острий-ным катодом электронной пушки, высокие энергетические параметры которого позволили достичь рекордной для данного класса лазеров энергии генерации Q = 1,5 Дж (X = 725 нм).

§ 5.1 посвящен оптимизации энергетических характеристик лазеров с длинами волн X = 585, 703 и 725 нм. В первом разделе (5.1.1) этого параграфа рассмотрена общепринятая кинетическая модель таких лазеров и изложены результаты предварительных исследований, которые привели к открытию двух новых интенсивных линий генерации в красной области спектра на переходе 3p[l/2]j- 3s[3/2]2 с длиной волны X = 703 нм и переходе 3p[l/2]j -3s[3/2]° с X = 725 нм, отсутствующих в лазерах низкого давления. В разделе 5.1.2 проведена оптимизация энергетических параметров двухкомпонентных "пеннинговских" смесей неона с тяжелыми инертными газами - аргоном, криптоном и ксеноном в широком диапазоне давлений вплоть до 10 атм. Использовалась кювета высокого давления с уменьшенным до 2,5 л активным объемом. Для всех смесей генерация развивалась при достижении некоторого давления, зависящего от состава смеси и лежащего в диапазоне 1,5-3,5 атм. При повышении давления выше этого порогового значения наблюдался быстрый рост энергии генерации, сменяющийся ее столь же быстрым падением при дальнейшем повышении давления. Как пороги возникновения генерации, так и максимумы энергетических зависимостей смещались при уменьшении относительного содержания рабочего газа в область более низких давлений. Наибольшая энергия генерации достигалась в смеси Ne:Kr»40:l при давлении около б атм. Для всех этих зависимостей основная доля лазерного излучения приходилась на линию с X = 725 нм (при высоких давлениях генерация наблюдалась также на конкурирующем переходе с X = 703 нм).

Замена в лазерной смеси криптона на аргон или ксенон приводила к значительному уменьшению абсолютных значений выходной энергии. При этом в обоих случаях основная доля лазерной энергии высвечивалась на переходе с длиной волны X = 703 нм, а максимум генерации достигался в смесях с соотношением компонентов Ne:R = 20:l давлением р = 2,0-2,5 атм (здесь R - пеннинговская добавка).

При работе в красной области спектра введение небольших добавок гелия в оптимизированные двухкомпонентные смеси приводило к заметному увели-

чению энергии генерации. В разделе 5.1.3 проведена оптимизация трехкомпо-нентных смесей с гелием в качестве буферного газа, в результате которой был достигнут максимальный для этих лазеров энергосъем на уровне 1,5 Дж (0,15 Дж/л) в смеси He:Ne:Kr = 7:25:1 при давлении р = 4 атм на длине волны X = 725 нм. Физический КПД лазера составил при этом величину 0,2 %. Рост энергетических характеристик лазера при введении в активную среду буферного газа естественным образом объясняется влиянием добавок гелия на температуру вторичных электронов. Понижение Те за счет упругих соударений электронов с легкими атомами гелия приводит к уменьшению констант скоростей неупругих и сверхупругих столкновений этих электронов с возбужденными атомами рабочего газа и уменьшению паразитного эффекта перемешивания лазерных уровней электронным ударом.

Как уже отмечалось, первые пеннинговские лазеры были запущены на переходе с длиной волны X = 585 нм. Характерной особенностью этих лазеров является использование рабочих смесей с большим содержанием гелия. Максимальный энергосъем на желтой линии генерации достигался у нас в смеси He:Ne:Kr = 40:2:1 и составлял 110 мДж при КПД « 0,1 %. Из-за малой плотности активной среды утилизация энергии электронного пучка оказывается при этом невысокой, вследствие чего и энергетические характеристики лазеров с X = 585 нм всегда значительно уступали аналогичным характеристикам лазеров с X = 725 нм. Из-за меньшей мощности накачки и, соответственно, плотности вторичных электронов, а также меньшей температуры этих электронов, лазер с X = 585 нм менее чувствителен к перемешиванию лазерных уровней вторичными электронами.

Применение электроионизационного метода возбуждения во всех случаях приводило лишь к уменьшению энергии генерации.

Одним из важных параметров лазера является спектральная ширина выходного излучения. В настоящей работе в § 5.2 для определения этого параметра применялась стандартная методика с использованием высокодобротного эталона Фабри-Перо ИТ 51 - 30 с расстоянием между зеркалами 10 мм. Для оптимизированных лазерных смесей с длинами волн генерации Х = 125 и 585 нм были получены зависимости спектральных ширин линий генерации от давления. Для лазерной линии с X = 725 нм увеличение давления смеси в диапазоне р = 1 — 4 атм сопровождалось монотонным ростом спектральной ширины линии с у = 1,2 до 4,4 ГГц. Для линии с X = 585 нм величина у изменялась в том же диапазоне давлений в пределах у = 2,0 - 4,5 ГГц, причем максимальное значение у было зарегистрировано на оптимальном по энергосъему давлении р = 2,5 атм.

В § 5.3 при использовании классической усилительной схемы впервые получены временные профили коэффициентов усиления слабого сигнала на исследуемых лазерных переходах. В экспериментах исследовались различные двух и трехкомпонентные смеси, оптимизированные для генерации с X = 725 и 585 нм. Пиковые коэффициенты усиления при оптимальных давлениях достигали уровня 1,7-10'2 и 1,0-10'2 см"1 на длинах волн X = 725 и 585 нм соответственно. Отмечалось значительное влияние процессов перемешивания лазерных уровней вторичными электронами.

Хорошо известно, что возбужденные тем или иным способом смеси инертных газов могут обладать весьма высоким уровнем наведенного или, иначе говоря, "горячего" поглощения в ближнем ИК, видимом и ближнем УФ спектральных диапазонах. Механизм такого поглощения связывают с фотопоглощением на димерных, а в случае высокого давления и на тримерных ионах, с фотоионизацией возбужденных атомов, а также с фотоионизацией эксимер-ных комплексов или поглощением на связанно-связанных переходах этих комплексов. В § 5.4 рассмотрены вопросы, связанные с наличием в исследуемых активных средах "горячего" поглощения.

Данные по амплитудным значениям коэффициентов усиления и поглощения в предшествующих работах других авторов были получены методом так называемого "Ригрод-анализа", основанного на измерениях зависимости энергии генерации лазера от коэффициента отражения выходного зеркала резонатора и последующей подгонки значений насыщающей мощности, коэффициентов начального усиления и поглощения для наилучшего согласования этой экспериментальной зависимости с теоретическим распределением. Такая процедура чревата, как известно, значительными ошибками. По этой причине в настоящей работе исследование поглощения впервые производилось методом прямого абсорбционного зондирования, позволяющим производить измерения во времени и на любой интересующей нас длине волны X. В качестве источника зондирующего сигнала применялся широкополосный источник света ИСИ— 1 с длительностью импульса излучения —20 мкс в сочетании со светосильным монохроматором МДР - 2. Измерения показали, что в смесях с ксеноном (в качестве пеннинговской добавки) коэффициенты поглощения на лазерных линиях составили довольно заметные величины (0,15 - 0,31)-10'2 см"1, что и является причиной малой эффективности лазеров на таких смесях. Примерно аналогичная картина наблюдается в №-Аг смесях на длинах волн красного диапазона. Напротив, в N6 - Кг смесях на всех переходах и в N6 - Аг смесях на X = 585 нм поглощения зафиксировано не было, что и объясняет достаточно высокую эффективность лазеров на этих смесях.

Основные трудности, возникающие на пути создания мощных квазинепрерывных лазеров высокого давления на нижних p-s переходах атомов инертных газов связаны с невысокой эффективностью расселения в традиционных лазерных смесях s-уровней, состоящих из двух метастабильных (3Ро и 3Р2) и двух резонансных ('Pi и 3Pi) состояний, также фактически являющихся обычно метастабильными из-за пленения излучения. Применительно к лазерам на Зр — 3s переходах атома неона проблема расселения нижних лазерных уровней была, как мы видим, успешно решена за счет использования в лазерной смеси добавок еще одного газа R, обеспечивающего дезактивацию неона в быстрых реакциях пеннинговской

Ne(3s) + R Ne + R+ + е (13)

и ассоциативной

Ne(3s) + R NeR+ + е (14)

ионизации. Однако, при интерпретации уже полученных экспериментальных результатов мы наталкиваемся на определенные трудности, связанные с недостатком данных по константам скоростей ряда элементарных процессов. В частности, в литературе практически отсутствуют достоверные данные по процессам тушения резонансного 'Pi состояния, являющегося нижним лазерным уровнем наиболее коротковолнового лазера с X = 585,3 нм. Для восполнения этого пробела в § 5.5 методом абсорбционного зондирования измерены суммарные константы скоростей реакций (13), (14) при столкновениях Ne('Pi) (а также и остальных 3s состояний) с аргоном, криптоном и ксеноном, константы скоростей эксимеризации

Ne(3s) + 2Ne -> Nej + Ne, (15)

и произведена оценка сверху констант скоростей внутримультиплетной релаксации 3 s состояний

Ne(3s) + Ne Ые(другие 3s) + Ne. (16)

В разделе 5.5.1 дан краткий обзор по исследованию процессов пеннинговской ионизации в предшествующих работах других авторов. В разделе 5.5.2 описывается используемая в настоящей работе методика, основанная на определении характерных времен распада 3 s состояний атома неона в послесвечении электронного пучка при исследовании методом абсорбционном зондировании динамики поглощения просвечивающего импульса на длине волны какого-либо из Зр —3 s переходов, соответствующих этому исследуемому состоянию. Наработка необходимых для наблюдения концентраций исследуемых 3s состояний осуществлялась электронным пучком с плотностью тока j = 1,5 А/см2. Поскольку спектральное разрешение аппаратуры было соизмеримо

с полушириной используемых оптических переходов, обработка осциллограмм импульсов поглощения производилась с использованием модифицированной формы закона Ламберта - Бера, связывающую измеренный коэффициент пропускания Т с коэффициентом поглощения к, пропорциональным концентрации исследуемого состояния, соотношением

1п(Т"1) = (кЬУ, (17)

где измеряемый в эксперименте безразмерный фактор у в зависимости от соотношения ширин линий поглощения и разрешения монохроматора может принимать значения от 1 до 0,5. В разделе 5.5.3 получены значения констант скоростей дезактивации Зэ состояний в двух- и трехчастичных процессах в чистом неоне, а также в реакциях пеннинговской ионизации аргона, криптона и ксенона. Использование этой эффективной методики позволило также провести измерения констант скоростей двух- и трехчастичных процессов дезактивации состояний атома ксенона в столкновениях с атомами рабочего и буферных газов в активных средах Аг - Хе и Не - Хе лазеров (§ 5.6).

Уже на стадии предварительных исследований стало ясно, что наиболее важным результатом настоящей работы является практическое осуществление метода накачки несамостоятельным электроионизационным разрядом большой длительности из возбужденных состояний атомов рабочего газа. По этой причине после выполнения экспериментов на установке ТИР —4 основные усилия были направлены на конструирование, создание и наладку совершенно новой установки "Тандем", специально предназначенной для реализации потенциальных возможностей именно этого метода. В последующих экспериментах, описанных в шестой Главе диссертации, исходные посылки, сформулированные перед созданием установки, полностью подтвердились. При этом был реализован квазинепрерывный режим возбуждения с длительностью импульса генерации ~ 5 мкс, позволивший получить рекордный энергосъем на уровне 80 Дж (8 Дж/л), а также реализовать режимы с малой плотностью тока электронного пучка, необходимые для создания мощных импульсно - периодических установок с высокой средней мощностью излучения. В § 6.1 описаны эксперименты по оптимизации квазинепрерывной генерации лазера путем оптимизации параметров пушки с острийным катодом, параметров разрядного контура и состава лазерной смеси. Отмечается, что высокие энергетические параметры, достигнутые в этих экспериментах вывели лазеры на инертных газах на уровень наиболее мощных из известных лазерных систем.

В экспериментах на установке ТИР - 4 на основе электрических измерений (§ 2.4) было обнаружено, что наложение внешнего электрического поля приводит к увеличению эффективного времени жизни совокупности ионизо-

ванных и возбужденных состояний атома ксенона по сравнению со случаем чисто пучковой накачки. В § 6.2 предпринято более подробное исследование этого явления. В разделе 6.2.1 с помощью широко используемого в диссертации метода абсорбционного зондирования, на этот раз эксимерных состояний ксенона, проведено исследование динамики населенности этих эксимеров в Аг-Хе смеси. Эксперимент заключался в измерении временной зависимости коэффициента пропускания зондирующего излучения от импульсного широкополосного источника света ИСИ — 1 на длине волны полосы поглощения эк-симера Хе2.

Измерения показали, что при включении разрядного тока в активной среде лазера наблюдается уменьшение концентрации эксимерных состояний Хе2 по сравнению с их концентрацией при электроннопучковой накачке. Степень уменьшения связана с величиной разрядного тока в данный момент времени. Поскольку радиационный распад эксимеров Хе2 является "узким горлом" всех многочисленных релаксационных процессов, полученный результат является прямым экспериментальным подтверждением существования в электроионизационном разряде механизма накачки из возбужденных состояний рабочего газа (6.2.2). В разделе рассмотрены две возможные ситуации и следствия из них.

1. При электроионгоационной накачке основным лазерным уровнем служит основное состояние атома ксенона. В этом случае по мере увеличения скорости возбуждения лазерных переходов в разряде должна увеличиваться и скорость возвращения атомов ксенона в основное состояние. В эксперименте это соответствует увеличению коэффициента поглощения по мере нарастания разрядного тока.

2. Накачка разрядом производится из наработанных под действием электронного пучка возбужденных состояний. В этом случае концентрация в разряде возбужденных состояний атома ксенона и соответственно концентрация эксимеров должна сначала уменьшаться по мере нарастания разрядного тока, а затем вновь увеличиваться. При этом в нулях разрядного тока будут наблюдаться релаксационные всплески концентрации Хе \..

Поскольку в эксперименте реализуется именно вторая ситуация, можно считать доказанным, что в электроионизационном разряде накачка лазерных переходов осуществляется не из основного, а из возбужденных состояний атомов рабочего газа. Обнаруженный эффект уменьшения скорости дезактивации активной среды при наложении внешнего электронного тока (в 50 - 100 раз при плотности электронного тока } = 0,17 А/см2) приводит к увеличению эффективного времени жизни совокупной концентрации возбужденных и ио-

низованных состояний рабочего газа в электроионизационном разряде и к накоплению этих состояний, что является предпосылкой к созданию электроионизационных лазеров с низким уровнем предыонизации (6.2.3).

В § 6.3 применение метода абсорбционного зондирования для исследования динамики эксимеров аргона при электроннопучковой накачке активной среды импульсами П-образной формы (6.3.1) позволило провести измерение радиационного времени жизни состояния 32 этих эксимеров (6.3.2), константу скорости передачи возбуждения с эксимеров на ксенон (6.3.3) и константу скорости перемешивания состояний 3£ и '2 электронным ударом (6.3.4).

§ 6.4 диссертации посвящен детальному исследованию электроионизационных Аг - Хе лазеров с низким уровнем предыонизации. Отмечается, что работа с малыми ] дает возможность, с одной стороны, уменьшить уровень тепловой нагрузки на разделительную фольгу электронной пушки и осуществить за счет этого большую частоту следования импульсов генерации, с другой стороны, применять электронные пушки с нагревными катодами, позволяющими эту большую частоту реализовать практически. Осуществление устойчивых режимов горения электроионизационного разряда в инертных газах с большим разрядным усилением (отношение электрической мощности, вкладываемой в разряд, к мощности, вкладываемой от электронного пучка) является важной задачей и для ряда нелазерных приложений. В разделе 6.4.1 проводится оптимизация энергетических характеристик лазера как при электроннопучковой, так и при электроионизационной накачке в широком диапазоне плотностей электронного тока. Исследовались Аг - Хе смеси с относительным содержанием ксенона в пределах 5 = 10"1 - 10"4 при общем давлении от р = 1 до 4 атм. Максимум выходной энергии достигался при наибольшей плотности тока пучка ] = 1,7 А/см2. В случае электроннопучковой накачки снижение $ сопровождалось монотонным уменьшением выходной энергии, в то время как энергия генерации за счет разряда, определяемая как разность между полным и полученным при чисто пучковом возбуждении энергосъемами, оставалась на неизменном уровне ~ 50 Дж при уменьшении ] до 0,17 А/см2. Максимальный "практический" КПД лазера, определяемый как отношение энергии генерации лазера к запасенной в конденсаторной батарее электрической энергии суммируемой с полной энергией электронного пучка, достигался при } = 0,55 А/см2 и составил 3,8 %. С точки зрения создания достаточно эффективного импульсно — периодического лазера наиболее перспективен диапазон умеренных значений ] = 50 - 200 мА/см"2, обеспечивающий при достаточно высоких значениях КПД лазера г| = 2,0 - 3,2 % высокую эффективность использования электронного пучка £ = (20- 10) Вт/л (определяется как от-

мкА/см

ношение удельного энергосъема к заряду, прошедшему через единицу площади разделительной фольги электронной пушки за время импульса накачки). Диапазон указанных значений импульсного тока соответствует заштрихованной области на диаграмме рис.4, представляющей собой пересчитанную из эксперимента зависимость предельной мощности лазера в импульсно — периодическом режиме от среднего тока электронной пушки. На этой диаграмме лучи, сходящиеся к началу координат, представляют собой линии постоянных значений j и КПД лазера, причем увеличение угла наклона луча соответствует увеличению Е, и соответствующему уменьшению j и т|. Численная оценка, средней мощности выходного излучения для импульсно — периодической лазерной установки с рабочим объемом Юл, оснащенной электронной пушкой со средней плотностью электронного тока jcp = 50 мкА/см2, приводит для границ заштрихованной области к значениям Wq, = 5 кВт при т] = 3,2 % и Wq, = 10 кВт при г] = 2,0 %. Результаты модельных экспериментов, проведенных на лазере с холодным катодом электронной пушки, были полностью подтверждены в экспериментах с использованием нагревного вольфрамового катода, позволяющего при необходимости реализовать эти импульсно - периодические режимы работы практически,

В данной серии экспериментов отдельно (6.4.2) исследовались энергетические возможности лазера при давлении активной среды порядка атмосферного, характерном для достаточно широко распространенных электроионизационных лазерных установок на углекислом газе. Показано, что при использовании таких установок можно рассчитывать на получение средних удельных мощностей генерации 180 Вт/л с КПД - 1 % (при условии обеспечения вакуумной плотности и высокой степени чистоты газодинамического контура, а также применения импульсно - периодической системы коммутации конденсаторной батареи питания разряда, рассчитанной на разрядные токи в десятки ампер на квадратный сантиметр; невыполнение этих требований приведет к снижению возможных энергетических характеристик более чем на порядок).

Wco, кВт

^ мкА/см2

Рис.4. Диаграмма расчетных зависимостей средней мощности генерации лазера на Аг-Хе при работе в импульсно - периодическом режиме от средней плотности тока электронной пушки .¡ср.

В разделе 6.4.3 исследуется влияние экспериментальных условий на спектрально - временные характеристики Аг - Хе лазера. Сделан вывод, что увеличение мощности накачки как за счет увеличения плотности электронного тока при электроннопучковой накачке, так и за счет увеличения мощности электроионизационной накачки сказывается на ходе спектральных зависимостей выходного излучения одинаковым образом. Такое совпадение не является случайным и находит объяснение в рамках обсуждаемой в работе рекомби-национной модели.

В рамках настоящей работы были впервые запущены Не-Аг и Ие-Аг электроионизационные лазеры (§ 6.5), существенно уступающие, однако, по своим энергетическим характеристикам и практической значимости подробно изучаемому лазеру на смеси Аг - Хе.

Седьмая Глава диссертации посвящена исследованию пространственной структуры выходного излучения рассматриваемых лазерных систем. Высокие энергетические параметры делают лазеры на атомных переходах инертных газах, особенно лазер на смеси Аг-Хе, достаточно перспективными для использования в технологических и иных приложениях. Их возможные преимущества по сравнению с наиболее распространенными молекулярными лазерами в значительной степени связаны с малой длиной волны излучения, позволяющей использовать высококачественные оптические системы из негигроскопичных материалов с высокой лучевой прочностью оптических элементов. Излучение с длиной волны X = 1,73 мкм характеризуется также малыми потерями при транспортировке на большие расстояния по гибким стекловолокон-ным световодам и через атмосферу.

Для большинства практических применений важной характеристикой лазерной системы является ее интегральная сила излучения, определяемая энергией излучения в единицу телесного угла. В принципе, уменьшение длины волны позволяет увеличить силу излучения лазера, поскольку предельная, то есть дифракционная, расходимость лазерного излучения пропорциональна X. Возможность практической реализации этого преимущества коротковолновых лазеров определяется пространственной однородностью возбужденной активной среды, поскольку расходимость излучения широкоапертурного лазера большой мощности может ограничиваться не столько дифракцией на апертуре, сколько рефракцией и рассеиванием на оптических неоднородностях активной среды. В активных средах на инертных газах ухудшение расходимости по сравнению с дифракционной может возникать из-за рассеяния излучения на градиентах электронной плотности, которая при электроионизационной накачке характеризуется весьма высокими значениями Ме > 1015 см"3. Понятно, что неоднородности активной среды особенно велики при максимальной

энергии накачки. Важно поэтому выяснить, в какой мере возможно приблизиться к дифракционной расходимости излучения без существенного снижения выходной энергии лазера.

В § 7.1 описана аппаратура и приведена оптическая схема экспериментов по измерению пространственной структуры излучения лазеров при использовании неустойчивых резонаторов с различными увеличениями М (М = 2, 2,5, 4, и 6). Длина резонаторов составляла ~ 6 м, их качество контролировалось в луче Не лазера. При этом были обнаружены дефекты оптической поверхности по краям всех выпуклых зеркал. Для устранения влияния этих дефектов на качество формируемого лазерного пучка применялась диафрагма диаметром 80 мм, обеспечивающая экранирование лучей, отраженных от периферической области зеркала.

Регистрация лазерного излучения осуществлялась за счет термического воздействия излучения на фотоэмульсию предварительно засвеченной и проявленной фотопластинки. Угловое распределение излучения, соответствующее распределению в дальней зоне, исследовалось в фокальной плоскости фокусирующего зеркала с фокусным расстоянием Бф = 10,5 м. Применялся автокалибровочный [93] метод измерения углового распределения с использованием воздушного клина, расщепляющего исходный пучок на ряд пучков с последовательно уменьшающейся интенсивностью [94]. Изображение, сформированное зеркалом, регистрировалось на черной фотопластинке в виде последовательности светлых пятен уменьшающегося диаметра. Воздушный клин был образован поверхностями подложки с непрозрачным золотым покрытием и подложки с полупрозрачным диэлектрическим покрытием. Ослабление излучение на выходе клина, определяемое коэффициентами отражения его поверхностей, составляло 2,35 на длине волны X = 1,73 мкм. Высокая точность изготовления подложек ~Х/50 позволяла избежать искажения волнового фронта излучения при многократных отражениях. В § 7.2 изложен экспериментальный материал, связанный с исследованием структуры излучения лазеров в ближней зоне в условиях различных давлений лазерной смеси. Основным же итогом эксперимента является получение в § 7.3 распределения выходного излучения в дальней зоне. При этом показано, что при электронно-пучковом возбуждении расходимость излучения определяется исключительно дифракцией излучения на выходной апертуре лазера (рис.5) и составляет в наших условиях величину 2,5-10"5 рад (по уровню половины энергии, рис.6). При включении электроионизационного разряда расходимость несколько увеличивается. Однако максимальная осевая сила излучения реализуется все же при электроионизационной накачке в режиме, обеспечивающем наибольшую эффективность преобразования запасенной электрической энергии в лазерное

излучение. В этом режиме (на рис.6 распределение при зарядном напряжении на конденсаторной батарее 110 22 кВ) энергосъем составлял 0,8 от своего максимального значения, а расходимость - 3-10"5 рад. При дальнейшем повышении зарядного напряжения и, соответственно, мощности накачки осевая сила излучения несколько уменьшалась.

1(0)/1(0 = 0)

1,0 -

0,5 -

0,0 -

510"4 рад

25 30 0,10"5 рад

Рис.5. Поле излучения электроннопучкового лазера на Аг - Хе в дальней зоне: а - изображение последовательности фокальных пятен с ослаблением 2,35; б - теоретическое (кривая) и экспериментальное (точки) распределения интенсивности в дальней зоне (правая часть распределения приведена с последовательным увеличением масштаба в 10,100 и 1000 раз).

В конце параграфа отмечается, что относительно малая длина волны Х= 1,73 мкм и высокая направленность излучения позволяют лазеру на Аг - Хе смеси при уже достигнутых в настоящей работе энергетических параметрах успешно конкурировать с наиболее распространенными СОг лазерами в силе излучения. В настоящее время по удельной мощности генерации электроионизационные СОг лазеры высокого давления превышают обсуждаемый лазер не более чем в 10 раз (на установке "Тандем" удельная энергия генерации СОг лазера составляла ~ 50 Дж/л при длительности генерации в несколько микросекунд). Таким образом, даже при одинаковой степени отличия расхо-

Оа, отн. ед. димости от дифракционной, сила

излучения электроионизационного лазера на Аг — Хе смеси оказывается примерно в О-со2 /Я)2/Ю, то есть в три раза выше, чем у лазера на углекислом газе.

В Приложении приведены литературные данные по параметрам кинетических процессов в смесях инертных газов (§ п.1) и дано описание расчетов динамики плазменных параметров в активных средах лазеров на № - Кг и Аг - Хе смесях с электроннопучковой накачкой (§ п.2). Расчеты выполнены путем численного моделирования кинетических процессов в рабочих смесях таких лазеров с использованием как литературных, так и собственных (полученных в § 5.5 и § 5.6 диссертации) данных по константам скоростей плазмохимических реакций.

В Заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертации.

1.0

0,5

0,0

а, 10 рад

Рис.6. Интегральное распределение излучения лазера на смеси Аг - Хе в дальней зоне: 1 - элекгроннопучковая накачка; 2 - электроионизационная накачка при 11о = 22 кВ; 3 - то же при и0 = 32 кВ.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные выводы и результаты диссертации

1. Предложен и экспериментально реализован новый подход к известному и ранее [16] методу накачки газовых лазеров высокого давления на атомных переходах инертных газов электрическим разрядом из возбужденных состояний рабочего газа. Новизна предложенного подхода заключается в использовании внешнего источника ионизации для наработки и поддержания необходимой концентрации возбужденных атомов в активной среде лазера в течение всего импульса накачки. При этом оказывается возможным осуществление объемного сильноточного электроионизационного разряда, сохраняющего устойчивость в течение по крайней мере нескольких микросекунд. Показано, что при электроионизационном возбуждении активной среды Аг-Хе лазера в плазме электроионизационного разряда существует эффективный механизм размножения электронов за счет ионизации возбужденных атомов активной

среды электронами проводимости. Этот механизм обеспечивает высокую скорость рекомбинационного потока на верхние лазерные уровни атомов рабочего газа и позволяет реализовать накачку лазерных переходов атома ксенона с физическим КПД более чем 5 %. Осуществление электроионизационного разряда, управляемого электронным пучком большой длительности (~ 5 мкс), значительно превышающей характерные времена рекомбинационных и релаксационных процессов в активной среде лазера, и в большом объеме (10 л) позволило более чем на порядок увеличить значение удельных (до 8 Дж/л) и более чем на два порядка абсолютных (до 80 Дж) энергетических характеристик электроразрядных лазеров на инертных газах и довести при этом эффективность преобразование запасенной в конденсаторной батарее электрической энергии в лазерное излучение до 3,2 %. При энергосъемах, близких к максимальным, достигнута расходимость излучения на уровне 3-10"5 рад.

2. Обнаружено также, что при возбуждении смесей инертных газов, в частности активной среды лазера на Ar-Хе, в плазме электроионизационного разряда существует механизм увеличения эффективного времени жизни совокупности ионизованных и возбужденных состояний атомов рабочего газа, обеспечивающий эффективную работу лазера в условиях низкой интенсивности внешней ионизации. Исследование таких режимов показало принципиальную возможность создания импульсно - периодических электроионизационных лазеров высокого давления на смеси Аг - Хе с длиной волны излучения X = 1,73мкм, объемом активной области Юл, удельным энергосъемом 0,5 - 1,0 кВт/л и КПД на уровне 2 - 3 %. Показано также, что в случае использования традиционных импульсно - периодических электроионизационных лазерных установок атмосферного давления можно рассчитывать на получение средней удельной мощности генерации ~ 200 Вт/л при условии обеспечения высокой степени чистоты газодинамического контура и применения импульсно — периодической системы коммутации конденсаторной батареи питания разряда.

3. При систематическом исследовании энергетических возможностей электроннопучкового и электроионизационного методов возбуждения для лазеров на атомных переходах инертных газов впервые запущены электронно-пучковые лазеры ближней ИК области спектра на переходах атомов аргона и криптона и элекгроионизационный лазер на ИК переходах аргона. При исследовании лазеров, известных и до проведения настоящей работы, впервые в активной среде высокого давления получена генерация на переходе 5d[5/2]j-бр[5/2]3 атома ксенона с длиной волны излучения X = 2,84 мкм, а в лазере на неоне получена генерация на двух неизвестных ранее (в том числе и в актив-

ных средах низкого давления) видимых лазерных переходах Зр£ 1 / 2],—3з[3 / 2]^ и Зр[1/2],-35[3/2]° с длинами волн X = 703 и 725 нм соответственно. Показано, что в лазерах с электроннопучковым возбуждением возможно существенное увеличение энергии генерации на ряде спектральных линий за счет использования двухкомпонентных буферных смесей.

4. Проведенное в работе систематическое исследование энергетических и спектральных характеристик лазеров с электроннопучковым возбуждением на электронных переходах атомов ксенона, криптона, аргона и неона ближней ИК и видимой областей спектра позволило для всех этих лазеров достигнуть рекордных на момент их получения энергетических характеристик выходного излучения при расходимости на уровне дифракционного предела. Впервые для данного класса лазеров проведено исследование динамики усиления слабого сигнала на отдельных спектральных линиях по классической усилительной методике и прямое измерение методом абсорбционного зондирования временного хода наведенного поглощения в спектральных диапазонах, соответствующих линиям генерации видимого диапазона длин волн. Проведенные эксперименты позволили составить представление о процессах конкуренции на лазерных переходах, имеющих общие верхние, либо нижние лазерные уровни и выявить основные закономерности динамики развития генерации на отдельных спектральных составляющих.

5. При использовании абсорбционной методики временных измерений концентраций эксимерных и атомных состояний инертных газов получено прямое экспериментальное доказательство выдвинутой в [16] гипотезы, согласно которой при электроионизационном возбуждении Аг-Хе смеси накачка лазерных переходов ксенона осуществляется не из основного, а из возбужденных состояний рабочего газа, наработанных в нашем случае под действием пучка быстрых электронов. Применение абсорбционной методики позволило также провести измерение или уточнение констант скоростей 34-х плазмохимических реакций, весьма важных для понимания кинетики процессов формирования инверсии населенности в активных средах на атомных переходах ксенона и неона.

В заключение отмечается, что появление уже первых публикаций, входящих в цикл работ, положенный в основу настоящей диссертации, в значительной мере способствовало возрождению в середине 80-х годов интереса к лазерам высокого давления на атомных переходах инертных газов. Это стимулировало появление значительного числа публикаций, посвященных как экспериментальному, так и теоретическому исследованию данного класса лазеров с использованием электроннопучковой, электроионизационной и ядерной на-

качки в большом числе авторских коллективов как у нас в стране, так и за рубежом. В целом полученные во всех этих работах за последние полтора десятилетия результаты вывели лазеры на атомных переходах инертных газов на качественно новый уровень и поставили их по целому ряду наиболее важных параметров в один ряд с наиболее перспективными из известных лазерных систем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Басов Н.Г., Беленов Э.М., Данилычев В.А., Сучков А.Ф.. Импульсный С02-лазер с высоким давлением газовой смеси. - Квантовая электроника, 1971, в.З, с.121-122.

2. Аверин А.П., Басов Н.Г., Глотов Е.П., Гуров В.В., Данилычев В.А., Малыш М.М., Мехряков В.Н., Перлов С.Г., Сажина H.H., Снигирева Н.И., Сорока A.M., Фадюшин И.М., Югов В.И.. Использование импульсно-периодического режима генерации С02-ЭИЛ для лазерной сварки. - ДАН СССР, 1982, т.226, №4, с.884-847.

3. Baranov V.Yu., Kazsakov S.A., Malyuta DD., Mezhevov V.S., Napartovich A.P., Nisiev V.G., Orlov M.Yu., Starodubtsev A.I., Starostin A.N.. Average power limitation in high-repetition rate pulsed gas lasers at 10,6 and 16 |im. - Appl. Optics, 1980, V.19, No.6, p.930-936.

4. Лосев С. А.. Газодинамические лазеры. - M.: Наука, 1977.

5. Аверин А.П., Басов Н.Г., Глотов Е.П., Данилычев В.А., Керимов О.М., Матвеев И.Н., Сорока А.М., Устинов Н.Д., Югов В.И., Чебуркин Н.В.. Универсальный технологический элекгроионизационный С02-С0-лазер. - Известия АН СССР, серия физ., 1983, т.47, № 8, с.1519-1526.

6. Tisone G.C., Patterson E.L. Rice J.K.. Studies of 80-J KrF oscillator at excitation rates of 2-7 MW/sm. - Appl. Phys. Lett., 1979, v.35, No.6, p.437-439.

7. Басов Н.Г., Зуев B.C., Катулин B.A., Любченко А.Ю., Носач Б.Ю., Петров A.A.. Исследование физических параметров йодного усилителя с накачкой излучением открытого сильноточного разряда. - Квантовая электроника, 1979, т.6, №2, с.311-316.

8. Башкин A.C., Коношенко А.Ф., Ораевский А.Н., Томашев В.Н., Юрышев H.H.. Эффективный химический HF-лазер на электронном пучке с высоким удельным энергосъемом. - Квантовая электроника, 1978, т.5, № 7, с. 1608-1610.

9. Беннет В. Газовые лазеры. - М.: Мир, 1964.

10. Справочник по лазерам / Под редакцией А.М.Прохорова. - М.: Сов. радио, 1978, т.1.

И. Schwarz S.E., DeTemple Т.A., Targ R.. High-pressure pulsed xenon laser. - Appl. Phys. Lett., 1970, v. 17, No.7, p.305-306.

12. Wood D.R., Burkhardt E.G. Pollack M.A., Bridges T.I.. High pressure laser action in 13 gases with transverse excitation. - Appl. Phys. Lett., 1971, v.18, No.6, p.261-264.

13. Collier F., Lacour В., Maillet M., Michon M.. High-pressure infrared xenon laser exited by a UV preionized discharge. - J. Appl. Phys., 1981, v.52, No. 10, p.6021-6024.

14. Collier F., Labastie P., Maillet M., Michon M.. High efficiency infrared xenon laser excited by a UV preionized discharge. - IEEE J. Quant. Electron., 1983, v.QE-19, No.6, p.l 129-1133.

15. Newman L.A., DeTemple T.A.. High pressure infrared Ar-Xe laser system: lonizer-sustainer mode of excitation. - Appl. Phys. Lett., 1975, v.27, No. 12, p.678-680.

16. Lawton S.A., Richards J.B., Newman L.A., Specht L., DeTemple T.A.. The high-pressure neutral infrared xenon laser. - J. Appl. Phys., 1979, v.50, No.6, p.3888-3898.

17. Olson R.A., Grosjean D., Sarka В., Garscadden A., Bletzinger P. High-repetition-rate closed-cycle rare gas electrical discharge laser. - Rev. Sci. Instrum., 1976, v.47, No.6, p.677-683.

18. Olson R.A., Sarka В., Garscadden A., Bletzinger P.. Closed cycle annular-flow-return laser. - Rev. Sci. Instrum., 1981, v.52, p.984-988.

19. Targ R., Sasnett M.W.. Xenon-helium laser at high pressure and high repetition rate. -Appl. Phys. Lett., 1971, v.19, No.12, p.537-539.

20. Targ R. Sasnett M.W.. High-repetition rate xenon laser with transverse excitation. -IEEE J. Quant Electron., 1972, v.QE-8, No.2, p.166-169..

21. Fahlen T.S., Targ R.. High-average-power xenon laser. - IEEE J. Quant. Electron., 1973, v.QE-9, No.6, p.609.

22. Лосев В.Ф., Тарасенко В.Ф.. Генерация в смеси Ar-Xe при комбинированной накачке. - Квантовая электроника, 1980, т.7, № 3, с.663-664.

23. Helmick Н.Н., Fuller J.L., Schneider RT.. Direct nuclear pumping of a helium-xenon laser. - Appl. Phys. Lett., 1975, v.26, No.6, p.327-328.

24. Воинов A.M., Довбыш JI.E., Кривоносов B.H., Мельников С.П., Подмошеский И.В., Синянский А.А.. Инфракрасный лазер с ядерной накачкой на смесях Не+Хе и АН-Хе. - Письма в ЖТФ, 1981, т.7, в.16, с.1016-1020.

25. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Генерация на длине волны X = 1,73 мкм в смеси Ar-Xe при накачке электронным пучком. - Письма в ЖТФ, 1982, т.8, в. 10, с.590-593.

26. Basov N.G., Chugunov A.Yu., Danilychev V.A., Kholin I.V., Ustinovsky N.N.. Powerful electroionization laser on Xe infrared atomic transition. - IEEE J. Quant. Electron., 1983, v.QE-19, No.2, p.126-128.

27. Басов Н.Г., Данилычев B.A., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Мощный электроионизационный лазер на инфракрасных переходах атома Хе с объемом активной среды 9 л. - М.: ФИАН, 1984. -(Препринт № 36).

28. Баранов В.В., Басов Н.Г., Данилычев В.А., Дудин А.Ю. Заярный Д.А., Устинов-ский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Элекгроионизационный лазер на метаста-билях атома Хе. - Письма в ЖЭТФ, 1984, в.9, с.426-428.

29. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Дудин А.Ю. Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Электроионизационный ИК лазер на атомах Хе. - Квантовая электроника, 1984, т.11, № 9, с.1722-1736.

30. Баранов В.В., Басов Н.Г., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный ДА., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Квазинепрерывный электроионизационный лазер на метастабилях атома Хе с выходной энергией 60 Дж. - М.: ФИАН, 1985.-(Препринт № Ю9).

31. Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. О возможности генерации импульсов длительностью в сотни микросекунд при возбуждении электронным пучком лазера высокого давления на смеси Аг-Хе. - Письма в ЖТФ, 1985, т.11, в.З, с.173-176.

32. Басов Н.Г., Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Мощный лазер высокого давления на переходах 3p-3s Nel с длинами волн 703 и 725 нм. - Квантовая электроника, 1985, т.12,№ 7,с.1521-1524.

33. Basov N.G., Baranov V.V., Chugunov A.Yu., Danilychev V.A., Dudin A.Yu., Kholin I.V., Ustinovskii N.N., Zayarnyi D.A.. Infrared electroionization laser on Xe atomic metastables. - M.: P.N.Lebedev Phys. Inst, 1985. - (Preprint No.235).

34. Basov N.G., Baranov V.V., Chugunov A.Yu., Danilychev V.A., Dudin A.Yu., Kholin I.V., Ustinovskii N.N., Zayarnyi D.A.. 60 J quasistationaiy electroionization laser on Xe atomic metastables. - IEEE J. Quant. Electron., 1985, v.QE-21, No.ll, p.1756-1760.

35. Басов Н.Г., Баранов B.B., Данилычев B.A., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Лазер высокого давления на электронных переходах атома Кг с накачкой электронным пучком. - Квантовая электроника, 1986, т.13, № 1, с.189-191.

36. Басов Н.Г., Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Элекгроионизационный лазер высокого давления на ИК переходах Arl. - Квантовая электроника, 1986, т.13, №3, с.482-487.

37. Басов Н.Г., Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. О влиянии Ne на энергетические характеристики лазеров высокого давления с накачкой электронным пучком на смесях Не-Ar, Кг, Хе. - Квантовая электроника, 1986, т.13, № 3, с.488-492.

38. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Холин И.В.. Электроионизационные лазеры на электронных переходах атомов инертных газов. - Известия Академии наук СССР, серия физ., 1986, т.50, № 4, с.779-785.

39. Басов Н.Г., Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Ржевский A.B., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. О возможности создания импульсно-периодического лазера большого объема на ИК переходах атома Хе с удельной мощностью генерации 0,5-1,0 Вт/см3. - Квантовая электроника, 1986, т.13, № 8, с.1543-1544.

40. Басов Н.Г., Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Меркулов Д.Г., Романов A.B., Семенова JI.B., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Мощный электроионизационный лазер на Аг-Хе с расходимостью излучения (2,5-5)-10"5 рад. -Квантовая электроника, 1987, т.14, № 9, с.1739-1747.

41. Басов Н.Г., Баранов В.В., Белоглазов A.A., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Королев А.Г., Романов A.B., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Электроионизационный Аг-Хе лазер на основе электронной пушки с на-гревным катодом. - Квантовая электроника, 1988, т.15, № 3, с.453-454.

42. Дудин А.Ю., Холин И.В.. Лазеры с электронной накачкой на ИК переходах Хе1 с использованием Ne, Ar и Кг в качестве буферных газов. - М.: ФИАН, 1988. -(Препринт № 193).

43. Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Романов A.B., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. О влиянии внешней ионизации на характеристики электроионизационного Аг-Хе лазера высокого давления. - ЖТФ, 1988, т.58, в.11, с.2187-2193.

44. Баранов В.В., Белоглазов АА., Дудин А.Ю., Перлов СТ., Романов A.B., Устиновский H.H., Холин И.В.. Высоковольтный управляемый разрядник с искажением электрического поля. -ПТЭ, 1989, № 2, с.123-124.

45. Перлов С.Г., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов АЛО.. Ar-Xe-ЭИЛ атмосферного давления. - Квантовая электроника, 1989, т.16, № 6, с.1132-1134.

46. Баранов В.В., Белоглазов АЛ., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Перлов С.Г., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Электронная пушка с сечением пучка 1000 см2 и плотностью тока до 0,6 А/см2. - ПТЭ, 1989, № 6, с.41-43.

47. Устиновский H.H., Холин И.В.. Динамика населенности эксимерных состояний в активной среде лазера на Xel. - Квантовая электроника, 1989, т. 16, №6, с.1190-1197.

48. Устиновский H.H., Холин И.В.. Константа3 скорости перемешивания состояний 31* и '1ц эксимера Ar j электронным ударом. - ЖТФ, 1990, т.60, № 7, с.96-105.

49. Заярный Д.А., Холин И.В.. Энергетические характеристики и динамика генерации лазера высокого давления на Nel. - М.: ФИАН, 1990. - (Препринт № 88).

50. Заярный Д.А., Королев А.Г., Сажина H.H., Устиновский H.H., Холин И.В.. О влиянии мощности накачки на спектрально-временные характеристики Аг-Хе-лазера. - Квантовая электроника, 1991, т.18, № 5, с.538-544.

51. Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чу-гунов А.Ю.. Лазеры с электроннопучковой накачкой на смесях Не-Хе, Кг, Ar. -Квантовая электроника, 1991, т. 18, № 8, с.921 -925.

52. Сажина H.H., Устиновский H.H., Холин И.В.. Дезактивация состояний 6s атома Хе в Аг-Хе смесях высокого давления. - Квантовая электроника, 1991, т.18, № 9, с.1047-1051.

53. Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чу-гунов А.Ю.. Лазеры с электроннопучковой накачкой на смесях Хе, Кг и Ar с двухкомпонентными буферными газами. - Квантовая электроника, 1991, т. 18, № 11, с.1290-294.

54. Дудин А.Ю., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В.. Динамические характеристики лазеров на ИК переходах инертных газов с электроннопучковой накачкой. М.: ФИАН, 1991. - (Препринт № 20).

55. Dudin A.Yu., Semenova L.V., Ustinovskii N.N., Kholin I.V., Chugunov A.Yu.. Energy and spectral characteristics of electron-beam pumped lasers on Xel transitions using Ne, Ar, and Kr as buffer gases. - J. Sov. Las. Res., 1992, v.13, No.5, p.374-389.

56. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Система импульсной магнитной фокусировки электронных пучков для электроионизационных лазеров. - ПТЭ, 1993, № 2, с.137-140.

57. Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Динамика усиления и генерации лазера на смеси Аг-Хе с электронно-пучковой накачкой. - Квантовая электроника, 1993, т.20, № 7, с.669-676.

58. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Столкновительное тушение уровня 'Р, атома Ne в чистом Ne и его смесях с Ar, Кг и Хе. - Квантовая электроника, 1993, т.20, № 9, с.851-855.

59. Заярный Д.А., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Дезактивация Зв-уровней атома неона при столкновениях с неоном, аргоном, криптоном и ксеноном. - Квантовая электроника, 1995, т.22, № 3, с.233-238.

60. Заярный Д.А., Холин И.В.. Оптимизация энергетических характеристик пеннин-говских лазеров на переходах 3p-3s атома Ne с электроннопучковой накачкой. -Квантовая электроника, 1995, т.22, № 9, с.887-891.

61. Заярный Д.А., Холин И.В.. Динамика усиления слабого сигнала в активных средах пеннинговских лазеров на Nel. - Квантовая электроника, 1995, т.22, № 9, с.913-918.

62. Заярный Д.А., Холин И.В.. Динамика нестационарного поглощения в активных средах пеннинговских лазеров на Nel. - Квантовая электроника, 1995, т.22, № 9, с.919-922.

63. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Столкновительная дезактивация состояний 6s' атома Хе в активной среде Аг-Хе-лазера высокого давления. - Квантовая электроника, 1997, т.24, № 11, с.987-990.

64. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Дезактивация атомов ксенона в метастабильном состоянии 6s при столкновениях с атомами ксенона и гелия. — Квантовая электроника, 1998, т.25, № 3, с.229-232.

65. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. О влиянии мощности накачки и добавок гелия на энергетические параметры Ar -Хе лазера высокого давления с электронно-пучковой накачкой. - Квантовая электроника, 1998, т.25, № 6, с.493-500.

66. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Холин И.В.. Электроионизационные лазеры на электронных переходах атомов инертных газов. - Программа 12-й Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Москва, 26-29 августа 1985, с.71.

67. Заярный Д.А., Холин И.В.. Динамика генерации лазера на Nel при накачке электронным пучком с плотностью тока 1,7 А/см2. - Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов", Ленинград, 23-26 мая 1988, с. 170.

68. Устиновский H.H., Холин И.В.. Динамика релаксации возбужденных состояний в электроионизационном лазере на Аг-Хе. - Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов", Ленинград, 23-26 мая 1988, с. 186.

69. Холин И.В.. Энергетические возможности лазеров на атомных переходах инертных газов. - Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов", Ленинград, 23-26 мая 1988, с.187.

70. Холин И.В.. Кинетика возбуждения мощных лазеров на инертных газах. - Тезисы докладов 13-й Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, ч.З, Минск, 6-9 сентября 1988, с.57-58.

71. Kholin I.V., Ustinovskii N.N.. Absorption-spectroscopy method for measuring the electron mixing rate constant of 'Z* states of the rare gas excimers. - Abstracts of the 26 colloquium spectroscopicum internationale, v.2, Sofia, 1989, p.26.

72. Устиновский H.H., Холин И.В.. О скорости перемешивания эксимерных состояний инертных газов в лазерах с электронной накачкой. - Тезисы докладов 6-й всесоюзной конференции "Огтгика лазеров", Ленинград, 2-7 марта 1990, с.114.

73. Холин И.В.. Инфракрасный ксеноновый лазер высокого давления. - Тезисы докладов 6-й всесоюзной конференции "Оптика лазеров", Ленинград, 2-7 марта 1990, с.119.

74. Заярный Д.А., Сажина H.H., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов АЛО.. Спектрально-временные характеристики мощного Аг-Хе-лазера. - Тезисы докладов 14-й Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, часть II, Ленинград, 24-27 сентября 1991, с.60-61.

75. Dudin A.Yu., Kholin I.V., Semenova L.V., Zayamyi DA.. Experimental and theoretical study of gain temporal profiles in electron-beam pumped high-pressure Ar-Xe and

He-Ne-Kr lasers. - Book of Abstracts 21-st European Conference on Laser Interaction with Matter, Warsaw, October 21-25,1991,p.P-84.

76. Sazhina N.N., Ustinovsky N.N., Kholin I.V., Chugunov A.Yu.. Pump-dependent spectral distribution and time behavior measurements in high power Ar-Xe laser under e-beam and e-beam sustained discharge pumping. - Book of Abstracts 21-st European Conference on Laser Interaction with Matter, Warsaw, October 21-25, 1991, p.P-85.

77. Sazhina N.N., Ustinovsky N.N., Kholin I.V.. Decay and formation rates of Xe* (3P,, 3P2) and Xej (3£„) for Ar-Xe high pressure laser mixtures. - Book of Abstracts 21-st European Conference on Laser Interaction with Matter, Warsaw, October 21-25, 1991, p.P-87.

78. Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чу-гунов А.Ю.. Усиление слабого сигнала и уширение лазерных переходов в активной среде Ar-Xe лазера высокого давления. Тезисы докладов Международной конференции "Оптика лазеров '93" (часть 1), С.-Петербург, 21-25 июня 1993, с. 154.

79. Заярный Д.А., Семенова JI.B., Холин И.В., Чугунов А.Ю.. Столкновигельное тушение уровня 'Р, атома Ne в чистом Ne и его смесях с Аг, Кг и Хе. Тезисы докладов Международной конференции "Оптика лазеров '93" (часть 1), С.-Петербург, 21-25 июня 1993, с.155.

80. Adamovich V.A., Baranov V.Yu., Isakov I.M., Malyuta D.D., Novobranzev I.V., Smakovskii Yu.B., Streltzov A.P.. XeCl laser pumped by an intense short-pulse electron beam. - Proceedings of the international conference on lasers'81, USA, 14-18 December, 1981, p.964-967.

81. Бычков Ю.И., Лосев В.Ф., Тарасенко В.Ф., Тельминов Е.Н.. Мощная генерация в смеси Ar-Xe при возбуждении пучком электронов микросекундной длительности. - Письма в ЖТФ, 1982, т.8, в.14, с.837-840.

82. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И.. Формирование неравновесной заселенности в плазме в условиях ионизационного резонанса. - ЖЭТФ, 1970, т.59, в.5(11), с.1863-1871.

83. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И.. Плазменные лазеры. - М.: Атомиздат, 1978.

84. Яковленко С.И.. Плазма для лазеров. - В сб.: Физика плазмы. Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1982, т.З, с.57-118.

85. Бункин Ф.В., Держиев В.И., Месяц Г.А., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И.. Плазменный лазер на длине волны 585 нм с пеннинговской очисткой на плотных смесях с неоном, возбуждаемых электронным пучком. - Квантовая электроника, 1985, т.12, № 2, с.245-246.

86. Басов Н.Г., Александров А.Ю., Данилычев В.А., Долгих В.А., Керимов О.М., Мызников Ю.Ф., Рудой И.Г., Сорока A.M.. Мощный квазинепрерывный лазер высокого давления в видимой области спектра на p-s переходах атома Ne. -Квантовая электроника, 1985, т.12, № 1, с.228.

87. Penning F.M.. Uber ionisation durch metastabile atome. - Die Naturwissenschaften, 1927, v.15, p.818.

88. Иванов B.A. Диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов в плазме инертных газов. - УФН, 1992. т. 162, № 1, с.35-70.

89. Shiu Y.J., Biondi М.А. Sipler D.P.. Dissociative recombination in xenon: Variation of the total rate coefficient and excited state production with electron temperature. - Phys. Rev., 1977, V.A15, No.2. p.494-498.

90. Колоколов Н.Б., Кудрявцев A.A., Романенко B.A.. Спектроскопическое исследование рекомбинационного заселения 5р56р- и 5р^-состояниц атома Хе. - Оптика и спектроскопия, 1989, т.67, в.З, с.500-504.

91. Ku J.K., Setser D.W.. Collisional deactivation of Xe(5ps6p) states in Xe and Ar. -J. Chem. Phys., 1986, v.84, No.8, p.4304-4310.

92. Hebner G.A., Hays G.N.. Measured pressure broadening and shift rates of the 1.73 цт (5d[3/2]j - 6p[5/2]2) transition of xenon. - Appl. Phys. Lett., 1991, v.59, No.5, p.537-539.

93. Avizonis P.V., Doss T.T., Heimlich R.. Measurements of beam divergence of Q-switched ruby laser rods. - Rev. Sci. Instrument., 1967, v.38, No.3, p.331-334.

94. Рагульский B.B., Файзуллов Ф.С.. Простой метод измерения расходимости лазерного излучения. - Оптика и спектроскопия, 1969, т.27, в.4, с.707-708.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛАЗЕРЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА АТОМНЫХ ПЕРЕХОДАХ

ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ.

§ 1.1. Обзор методов накачки лазеров на ИК переходах инертных газов.

1.1.1. Лазеры высокого давления с поперечным разрядом.

1.1.2. Лазеры с накачкой продуктами ядерных реакций.

1.1.3. Фотоионизационно - рекомбинационные лазеры.

1.1.4. Лазеры с СВЧ накачкой.

1.1.5. Лазеры с накачкой пучком быстрых электронов.

1.1.6. Электроионизационный метод накачки лазеров на инертных газах.

§ 1.2. Лазеры на Зр - 3$ переходах неона.

1.2.1. Электроразрядные неоновые лазеры низкого давления.

1.2.2. Электроразрядные лазеры высокого давления на самоограниченных р - б переходах тяжелых инертных газов.

1.2.3. "Пеннинговские" лазеры высокого давления на Зр - Зб переходах N61.

§ 1.3. Кинетические процессы в смесях инертных газов.

1.3.1. Взаимодействие электронного пучка с активной средой.

1.3.2. Плазмохимические реакции между тяжелыми частицами.

1.3.3. Реакции с участием вторичных электронов.

1.3.4. Реакции с участием электромагнитных квантов.

Глава 2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ.

§ 2.1. Электроионизационная лазерная установка ТИР - 4.

2.1.1. Электроионизационный газовый лазер высокого давления.

2.1.2. Диагностический комплекс.

§ 2.2. Лазеры на ксеноне с электроннопучковой накачкой.

2.2.1. Лазер на Аг - Хе смеси.

2.2.2. Лазеры на смесях с другими буферными газами.

2.2.3. Спектральный состав лазерного излучения.

§ 2.3. Лазеры на ксеноне при электроионизационной накачке.

2.3.1. Электроионизационный разряд в Аг - Хе смеси.

2.3.2. Энергетические параметры электроионизационного лазера на Аг - Хе смеси.

2.3.3. Электроионизационная накачка других лазерных смесей.

§ 2.4. Кинетика возбуждения лазеров на ксеноне.

2.4.1. Кинетика возбуждения при электроннопучковой накачке.

2.4.2. Кинетические процессы и механизм образования проводимости в активной среде при электроионизационной накачке.

§ 2.5. Альтернативные механизмы возбуждения лазерных переходов.

2.5.1. Рекомбинационные механизмы возбуждения.

2.5.2. Непосредственная передача возбуждения с буферного газа.

2.5.3. Возбуждение вторичными электронами.

2.5.4. Резюме.

Глава 3. ДВУХКАСКАДНАЯ ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННАЯ ЛАЗЕРНАЯ

УСТАНОВКА "ТАНДЕМ".

§ 3.1. Электроионизационный лазер с острийным катодом электронной пушки.

3.1.1. Конструкция лазера.

3.1.2. Генератор импульсных напряжений (ГИН).

3.1.3. Энергетические параметры электронной пушки.

§ 3.2. Электроионизацнонный лазер с нагревным катодом электронной пушки.

3.2.1. Электронная пушка с вольфрамовым катодом.

3.2.2. Система магнитной фокусировки электронного пучка.

§ 3.3. Особенности диагностического комплекса установки "Тандем".

Глава 4. ЛАЗЕРЫ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА С ЭЛЕКТРОННОПУЧКОВОЙ

НАКАЧКОЙ.

§ 4.1. Высокоэффективный лазер на Аг - Хе смеси.

4.1.1. Энергетические и спектральные характеристики.

4.1.2. Динамика усиления слабого сигнала.

4.1.3. Уширение некоторых лазерных переходов в смеси Аг - Хе.

4.1.4. Динамика генерации.

§ 4.2. Лазеры на смесях ксенона с криптоном и неоном.

4.2.1. Лазер на Кг - Хе смеси.

4.2.2. Лазер на N6 - Хе смеси.

§ 4.3. Лазеры на смесях Не - Хе, Не - Кг и Не - Аг.

4.3.1. Энергетические характеристики лазеров.

4.3.2. Спектральные характеристики выходного излучения.

4.3.3. Динамические характеристики.

§ 4.4. Результаты исследования других бинарных смесей.

§ 4.5. Лазеры на трехкомпонентных смесях.

4.5.1. Лазеры на смесях с добавками неона.

4.5.2. Влияние добавок аргона на параметры Не - Хе и Не - Кг лазеров.

4.5.3. Влияние добавок криптона на параметры Не - Хе и Аг - Хе лазеров.

4.5.4. Влияние мощности накачки и добавок гелия на энергетические параметры

Аг - Хе лазера.

Глава 5. ЛАЗЕРЫ ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА НА АТОМНЫХ ПЕРЕХОДАХ

НЕОНА.

§ 5.1. Энергетические характеристики.

5.1.1. Лазеры с длинами волн X = 703 и 725 нм.

5.1.2. Безгелиевые двухкомпонентные смеси.:.

5.1.3. Оптимизация энергетических характеристик.

§ 5.2. Спектральные ширины линий генерации.

§ 5.3. Динамика усиления слабого сигнала.

§ 5.4. Динамика наведенного поглощения.

§ 5.5. Столкновительное тушение Зв уровней неона.

5.5.1. Процессы ионизации с участием атомов неона.

5.5.2. Экспериментальная методика.

5.5.3. Эксперимент.

ОГЛАВЛЕНИЕ

§ 5.6. Столкновительное тушение 6s уровней ксенона.

5.6.1. Методика измерений.

5.6.2. Обсуждение результатов измерений.

Глава 6. МОЩНЫЙ ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННЫЙ ЛАЗЕР НА Аг - Хе СМЕСИ.

§ 6.1. Реализация мощной квазинепрерывной генерации.

§ 6.2. Динамика возбужденных и ионизованных состояний ксенона в Аг - Хе смеси.

6.2.1. Динамика населенности эксимерных состояний.

6.2.2. Экспериментальное подтверждение существования механизма накачки из возбужденных состояний.

6.2.3. Предпосылки к созданию электроионизационного Аг - Хе лазера с низким уровнем предыонизации.

§ 6.3. Константы скоростей трех кинетических процессов в Аг - Хе смеси.

6.3.1. Методика измерений.

6.3.2. Дезактивация эксимера аргона в послесвечении.

6.3.3. Передача возбуждения с эксимера аргона на ксенон.

6.3.4. Перемешивание состояний 3£ и эксимера аргона электронным ударом.

§ 6.4. Электроионизационный Аг - Хе лазер с низким уровнем предыонизации.

6.4.1. Оптимизация энергетических характеристик лазера.

6.4.2. Электроионизационный Аг - Хе лазер атмосферного давления.

6.4.3. Влияние мощности накачки на спектрально - временные характеристики лазера.

§ 6.6. Электроионизационные лазеры на Не - Аг и Ne - Аг смесях.

Глава 7. РАСХОДИМОСТЬ ВЫХОДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРОВ НА

ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ.

§ 7.1. Оптическая схема эксперимента.

§ 7.2. Структура выходного излучения в ближней зоне.

§ 7.3. Структура выходного излучения в дальней зоне.

Актуальность работы

Одним из наиболее важных направлений современной квантовой электроники, имеющим большое значение для развития лазерной технологии, методов разделения изотопов и стимулирования химических реакций, для медицины, локации, связи, ЛУТС и многих других важных приложений, является разработка и создание газовых лазеров высокого давления. Среди большого количества таких лазеров можно выделить ограниченный набор лазерных систем, резко выделяющихся своими высокими энергетическими характеристиками - наиболее важным параметром для целого ряда практических приложений. К этим лазерным системам относятся электроразрядные СОг - лазеры (с несамостоятельным [1, 2] и самостоятельным [3] разрядом), являющиеся основой современной лазерной технологии, газодинамические СО2 - лазеры, позволяющие получать мощности на уровне нескольких сотен киловатт [4], электроионизационные СО -лазеры с КПД до 40 % [5], ультрафиолетовые эксимерные лазеры с удельным энергосъемом до 40 Дж/л при КПД ~ 10 % [6], йодный лазер с фотодиссоционной накачкой, позволяющей возбуждать огромные объемы и обеспечивающей рекордные энергии в импульсе излучения [7] и, наконец, химические лазеры, дающие возможность на каждый джоуль электрической энергии получать ~ 10 джоулей лазерного излучения [8].

В то же время следует сказать, что обладая набором столь привлекательных свойств, каждая из перечисленных лазерных систем в отдельности не свободна от тех или иных недостатков. Среди этих недостатков следует упомянуть высокую агрессивность или токсичность компонентов лазерных смесей или продуктов химических реакций (химические, йодные, эксимерные и СО - лазеры), большие трудности принципиального характера при создании лазеров замкнутого цикла (газодинамические и химические лазеры), деградация рабочей смеси в лазерах с замкнутым циклом (эксимерные, СОг-и СО-лазеры), необходимость использования криогенной техники (СО-лазеры), невысокая спектральная плотность излучения (СО - лазеры). Кроме того, обладая достаточно разнообразным набором длин волн в широком спектральном диапазоне от УФ до средней ИК области спектра, эти лазеры не перекрывают конечно же весь этот диапазон полностью. Таким образом представляется весьма актуальным поиск мощных лазерных систем, свободных от указанных недостатков и расширяющих диапазон генерируемых линий большой мощности.

К перспективным кандидатам на роль таких лазеров можно отнести лазеры на атомных переходах инертных газов видимой и ближней ИК областей спектра. Вообще говоря, лазеры этого типа составляют в настоящее время один из наиболее изученных классов лазерных систем. Напомним, что именно к ним относится первый газовый лазер на смеси гелия с неоном, созданный в 1961 году Джаваном, Беннетом и Эрриотом [9], который и сейчас является наиболее известным и широко распространенным представителем данного класса. Дальнейшие исследования 60-х годов привели к созданию многих других лазеров низкого давления с накачкой тлеющим разрядом на нескольких сотнях переходов атомов неона, аргона, криптона и ксенона в видимой и ИК областях спектра [10]. Несмотря на низкий КПД (~Ю"5) и весьма невысокие энергетические характеристики, широкий диапазон длин волн генерации, полная химическая инертность активной среды и ее высокая стабильность при длительной работе обеспечивают этим лазерам самое широкое применение в различных областях науки, техники и медицины. Позднее значительно более высокие энергетические характеристики были реализованы в лазерах на инертных газах с давлением активной среды до атмосферы и выше. После открытия этих лазеров в начале 70-х годов [11, 12] в течение нескольких лет был получен ряд важных результатов при использовании электроразрядного метода возбуждения. Энергия генерации была доведена с долей миллиджоуля в первых публикациях до нескольких десятков миллиджоулей [13, 14], а КПД с 10" % до ~ 1 % [15, 16]. Был реализован импульсно - периодический режим работы с частотой следования импульсов до 10 кГц [17, 18] и средней мощностью излучения до ~ 10 Вт [19-21]. Отмечались такие важные свойства лазеров на инертных газах, как удачный набор длин волн генерации ближнего ИК диапазона, лежащий в области прозрачности кварцевого стекла, нетоксичность лазерных смесей и их способность работать в замкнутом цикле без заметной деградации в течение весьма длительных отрезков времени [17].

Несмотря на обилие полученных данных результаты, опубликованные к началу настоящей работы в 1981 году, показывали необходимость дальнейших исследований, поскольку широкое использование лазеров на инертных газах высокого давления в качестве мощных лазерных систем ограничивалось невысокими, все-таки, удельными (до 0,75 Дж/л [22]) и абсолютными (до 0,2 Дж [16]) энергетическими характеристиками, а также отсутствием надежных методов организации устойчивого разряда при накачке значительных объемов инертных газов. В то же время, обнаруженная в работе [16] принципиальная возможность реализации в лазерах на ксеноне с аргоном в качестве буферного газа КПД на уровне до 20 % при накачке лазерных переходов из высоколе-жащих метастабильных состояний ксенона и продемонстрированная в работах [23, 24] возможность накачки лазерных переходов потоками заряженных частиц, позволяли надеяться на успешную реализацию новых эффективных методов накачки значительных объемов инертных газов и на качественное увеличение энергетических параметров обсуждаемых лазерных систем.

Цель работы

Цель настоящей работы заключалась в создании электроннопучковых и электроионизационных лазеров (лазеров с электронным возбуждением) высокого давления на атомных переходах инертных газов видимой и ближней ИК областей спектра с высокими энергетическими параметрами выходного излучения.

Научная новизна и ценность работы

В рамках поставленной задачи в данной работе проведено детальное систематическое исследование лазеров с электроннопучковой и электроионизационной накачкой на атомных переходах ксенона, криптона, аргона и неона, стимулировавшее подобные исследования у нас в стране и за рубежом и выведшее, в конечном итоге, этот, прежде достаточно скромный класс лазеров на уровень наиболее мощных из известных лазерных систем. При этом был получен ряд новых и важных научных результатов.

Так, впервые осуществлена эффективная квазинепрерывная накачка лазерных переходов атомов инертных газов электроионизационным разрядом большой длительности. Решение этой задачи оказалось возможным благодаря предложенному и экспериментально реализованному в данной работе новому подходу к известному ранее [16] методу накачки лазеров высокого давления на атомных переходах ксенона электрическим разрядом из возбужденных состояний рабочего газа. Новизна предлагаемого подхода заключается в использовании внешнего источника ионизации для наработки и поддержания необходимой концентрации возбужденных атомов в активной среде лазера в течение всего импульса накачки. Это дает возможность осуществить объемный сильноточный электроионизационный разряд, сохраняющий устойчивость в течение по крайней мере нескольких микросекунд. Такой разряд позволяет увеличить более чем на порядок значения энерговклада и реализовать накачку лазерных переходов атома ксенона в Аг - Хе смеси с физическим КПД более чем 5 %. Методом абсорбционной спектроскопии получено прямое экспериментальное подтверждение самой, выдвинутой в [16] гипотезы о накачке лазерных переходов ксенона не из основного, а из возбужденных состояний рабочего газа, наработанных в нашем случае под действием пучка быстрых электронов.

Экспериментально показано, что при электроионизационном возбуждении активной среды Аг - Хе лазера в плазме электроионизационного разряда существует эффективный механизм размножения электронов за счет ионизации возбужденных атомов активной среды электронами проводимости. Этот механизм обеспечивает высокую проводимость активной среды и высокую скорость рекомбинационного потока на верхние лазерные уровни атомов рабочего газа. При этом обнаружен эффект саморегулирования параметра Е / р на разрядном промежутке, обеспечивающий необходимую устойчивость электроионизационного разряда. Показано также, что при возбуждении смесей инертных газов, в частности активной среды лазера на Аг - Хе, в плазме электроионизационного разряда существует механизм увеличения эффективного времени жизни совокупности ионизованных и возбужденных состояний атомов рабочего газа, обеспечивающий эффективную работу лазера в условиях низкой интенсивности внешней ионизации и открывающий перспективу создания лазеров с высокой средней мощностью излучения.

При систематическом исследовании энергетических возможностей электронно-пучкового и электроионизационного методов возбуждения для лазеров на атомных переходах инертных газов впервые запущены электроннопучковые лазеры ближней ИК области спектра на переходах атомов аргона и криптона и электроионизационный лазер на ИК переходах аргона. Для лазеров, известных и до проведения настоящей работы, впервые в активной среде высокого давления получена генерация на переходе 5(1[5/2]° - 6р[5/2]3 атома ксенона с длиной волны излучения X = 2,84 мкм, а в лазере на неоне получена генерация на двух неизвестных ранее (в том числе и в активных средах низкого давления) видимых лазерных переходах Зр[1 / 2]1 - Зб[3/ 2]£ и Зр[1 / 2], -3^3/2]° с длинами волн X = 703 и 725 нм соответственно. Показано, что в лазерах с электроннопучковым возбуждением возможно существенное увеличение энергии генерации на ряде спектральных линий за счет использования двухкомпонентных буферных смесей.

Впервые для лазеров высокого давления на атомных переходах инертных газов проведено исследование динамики усиления слабого сигнала на отдельных спектральных линиях по классической усилительной методике и прямое измерение методом абсорбционного зондирования временного хода наведенного (горячего) поглощения в спектральных диапазонах, соответствующих линиям генерации видимого диапазона длин волн. Проведенные эксперименты позволили составить представление о процессах конкуренции на лазерных переходах, имеющих общие верхние, либо нижние лазерные уровни и выявить основные закономерности динамики развития генерации на отдельных спектральных составляющих, систематическое экспериментальное исследование которой для данного класса лазеров на всех известных лазерных переходах и в широком диапазоне экспериментальных условий проведено в рамках данной работы также впервые.

Методом абсорбционного зондирования проведено также измерение констант скоростей 34-х плазмохимических реакций, причем для некоторых реакций, играющих весьма важную роль в процессах расселения нижних уровней лазерных переходов и формирования инверсии населенности в лазерах на ксеноне и неоне, такие измерения проведены впервые.

Практическая ценность работы

Проведенное в работе систематическое исследование энергетических и спектральных характеристик лазеров с электроннопучковым возбуждением на электронных переходах атомов ксенона, криптона, аргона и неона ближней ИК и видимой областей спектра позволило для всех этих лазеров достигнуть рекордных на момент их получения энергетических характеристик выходного излучения при расходимости на уровне дифракционного предела. На основе имеющих и самостоятельную практическую ценность результатов по исследованию динамики усиления и генерации на отдельных спектральных составляющих проведены оценки величин ударного уширения лазерных переходов в Аг-Хе смеси. Ценность относительно простых экспериментов с элек-троннопучковой накачкой определяется также тем, что их результаты могут быть с успехом использованы для анализа процессов в существенно более трудоемких экспериментах с ядерной и электроионизационной накачкой.

Исследование электроионизационного способа возбуждения показало большую практическую значимость предложенного в работе нового подхода к накачке из возбужденных состояний атомов рабочего газа применительно к наиболее эффективному из рассматриваемого класса лазеров - лазеру на смеси Аг - Хе. Осуществление в большом объеме (10 л) несамостоятельного разряда, управляемого электронным пучком большой длительности (~ 5 мкс), позволило более чем на порядок увеличить значение удельных (до 8 Дж/л) и более чем на два порядка абсолютных (до 80 Дж) энергетических характеристик электроразрядных лазеров на инертных газах и довести при этом эффективность преобразование запасенной в конденсаторной батарее электрической энергии в лазерное излучение до 3,2 %. При энергосъемах, близких к максимальным, достигнута расходимость излучения на уровне 3-10"5 рад.

Проведение в работе измерений констант скоростей плазмохимических реакций имеет фундаментальное значение. Для целей диссертации их ценность определяется также тем, что полученные впервые или уточненные значения этих констант необходимы для построения уточненных кинетических моделей лазеров на атомных переходах инертных газов. Кроме того они могут оказаться полезными при анализе кинетических процессов в активных средах эксимерных лазеров различных модификаций.

Основная же ценность настоящей работы с практической точки зрения заключается в том, что анализ полученных в ней результатов позволяет получить физическое обоснование и сформулировать условия реализации и принципы построения мощных импульсно - периодических электроионизационных лазеров для приложений. Так в работе показана принципиальная возможность создания импульсно - периодических электроионизационных лазеров высокого давления на смеси Аг - Хе с длиной волны излучения Х= 1,73 мкм, объемом активной области Юл, удельным энергосъемом 0,5 - 1,0 кВт/л и КПД на уровне 2,0 - 3,2 %. Показано также, что в случае использования традиционных импульсно - периодических электроионизационных лазерных установок атмосферного давления можно рассчитывать на получение средней удельной мощности генерации ~ 200 Вт/л при условии обеспечения высокой степени чистоты газодинамического контура и применения импульсно - периодической системы коммутации конденсаторной батареи питания разряда. Среди перспективных практических приложений следует отметить возможность использования лазера с длиной волны À = 1,73 мкм, совпадающей с одним из окон прозрачности земной атмосферы, в системах локации и связи. Упомянем также, что осуществленный в настоящей работе устойчивый несамостоятельный объемный разряд в инертных газах высокого давления с длительностью импульса в несколько микросекунд и разрядным током до 100 кА может быть применен в высоковольтных малоиндуктивных коммутаторах, предназначенных для использования в быстрых и сильноточных разрядных цепях.

Созданная в рамках настоящей работы экспериментальная электроионизационная лазерная установка с нагревным катодом электронной пушки по совокупности параметров отвечает современному уровню достижений в данной области лазерной техники и может быть использована в качестве основы для построения импульсно - периодических Аг - Хе лазеров. Некоторые узлы установки являются оригинальными техническими разработками, составившими предмет самостоятельных исследований.

Апробация работы и публикации

Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на 13-й Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Минск, 1988), Международной конференции "Оптика лазеров '93 м (С.-Петербург, 1993), 26-м Международном коллоквиуме по спектроскопии (София, 1989), 21-й Европейской конференции по взаимодействию лазерного излучения с веществом (Варшава, 1991) 12-й Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Москва, 1985), 6-й Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1990), Всесоюзном семинаре "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов" (Ленинград, 1988), и опубликованы в работах [25 - 79].

Объем работы

Диссертация состоит из Введения, семи Глав, Приложения и Заключения. Общий объем диссертации - 265 страница текста, включая 155 рисунков и 21 таблицу. Список литературы содержит 343 наименования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Предложен и экспериментально реализован новый подход к известному и ранее [16] методу накачки газовых лазеров высокого давления на атомных переходах инертных газов электрическим разрядом из возбужденных состояний рабочего газа. Новизна предложенного подхода заключается в использовании внешнего источника ионизации для наработки и поддержания необходимой концентрации возбужденных атомов в активной среде лазера в течение всего импульса накачки. При этом оказывается возможным осуществление объемного сильноточного электроионизационного разряда, сохраняющего устойчивость в течение по крайней мере нескольких микросекунд. Показано, что при электроионизационном возбуждении активной среды Аг - Хе лазера в плазме электроионизационного разряда существует эффективный механизм размножения электронов за счет ионизации возбужденных атомов активной среды электронами проводимости. Этот механизм обеспечивает высокую скорость рекомбинационного потока на верхние лазерные уровни атомов рабочего газа и позволяет реализовать накачку лазерных переходов атома ксенона с физическим КПД более чем 5 %. Осуществление электроионизационного разряда, управляемого электронным пучком большой длительности 5 мкс), значительно превышающей характерные времена рекомбинационных и релаксационных процессов в активной среде лазера, и в большом объеме (10 л) позволило более чем на порядок увеличить значение удельных (до 8 Дж/л) и более чем на два порядка абсолютных (до 80 Дж) энергетических характеристик электроразрядных лазеров на инертных газах и довести при этом эффективность преобразование запасенной в конденсаторной батарее электрической энергии в лазерное излучение до 3,2%. При энергосъемах, близких к максимальным, достигнута расходимость излучения на уровне 3-10"5 рад.

2. Обнаружено также, что при возбуждении смесей инертных газов, в частности активной среды лазера на Аг - Хе, в плазме электроионизационного разряда существует механизм увеличения эффективного времени жизни совокупности ионизованных и возбужденных состояний атомов рабочего газа, обеспечивающий эффективную работу лазера в условиях низкой интенсивности внешней ионизации. Исследование таких режимов показало принципиальную возможность создания импульсно — периодических электроионизационных лазеров высокого давления на смеси Аг-Хе с длиной волны излучения X = 1,73 мкм, объемом активной области Юл, удельным энергосъемом 0,5 - 1,0 кВт/л и КПД на уровне 2 - 3 %. Показано также, что в случае использования традиционных импульсно - периодических электроионизационных лазерных установок атмосферного давления можно рассчитывать на получение средней удельной мощности генерации ~ 200 Вт/л при условии обеспечения высокой степени чистоты газодинамического контура и применения импульсно - периодической системы коммутации конденсаторной батареи питания разряда.

3. При систематическом исследовании энергетических возможностей электронно-пучкового и электроионизационного методов возбуждения для лазеров на атомных переходах инертных газов впервые запущены электроннопучковые лазеры ближней ИК области спектра на переходах атомов аргона и криптона и электроионизационный лазер на ИК переходах аргона. При исследовании лазеров, известных и до проведения настоящей работы, впервые в активной среде высокого давления получена генерация на переходе 5<1[5 / 2]®—6р[5 / 2]3 атома ксенона с длиной волны излучения X = 2,84 мкм, а в лазере на неоне получена генерация на двух неизвестных ранее (в том числе и в активных средах низкого давления) видимых лазерных переходах Зр[1 / 2\-Ъ^Ъ12\°2 и Зр[1/2]1-Зз[3/2]° с длинами волн X = 703 и 725 нм соответственно. Показано, что в лазерах с электроннопучковым возбуждением возможно существенное увеличение энергии генерации на ряде спектральных линий за счет использования двухкомпонент-ных буферных смесей.

4. Проведенное в работе систематическое исследование энергетических и спектральных характеристик лазеров с электроннопучковым возбуждением на электронных переходах атомов ксенона, криптона, аргона и неона ближней ИК и видимой областей спектра позволило для всех этих лазеров достигнуть рекордных на момент их получения энергетических характеристик выходного излучения при расходимости на уровне дифракционного предела. Впервые для данного класса лазеров проведено исследование динамики усиления слабого сигнала на отдельных спектральных линиях по классической усилительной методике и прямое измерение методом абсорбционного зондирования временного хода наведенного поглощения в спектральных диапазонах, соответствующих линиям генерации видимого диапазона длин волн. Проведенные эксперименты позволили составить представление о процессах конкуренции на лазерных переходах, имеющих общие верхние, либо нижние лазерные уровни и выявить основные закономерности динамики развития генерации на отдельных спектральных составляющих.

5. При использовании абсорбционной методики временных измерений концентраций эксимерных и атомных состояний инертных газов получено прямое экспериментальное доказательство выдвинутой в [16] гипотезы, согласно которой при электроионизационном возбуждении Аг - Хе смеси накачка лазерных переходов ксенона осуществляется не из основного, а из возбужденных состояний рабочего газа, наработанных в нашем случае под действием пучка быстрых электронов. Применение абсорбционной методики позволило также провести измерение или уточнение констант скоростей 34-х плазмохимических реакций, весьма важных для понимания кинетики процессов формирования инверсии населенности в активных средах на атомных переходах ксенона и неона.

В заключение следует отметить, что появление уже первых публикаций, входящих в цикл работ, положенный в основу настоящей диссертации, в значительной мере способствовало возрождению в середине 80-х годов интереса к лазерам высокого давления на атомных переходах инертных газов. Это стимулировало появление значительного числа публикаций, посвященных как экспериментальному, так и теоретическому исследованию данного класса лазеров с использованием электроннопучковой, электроионизационной и ядерной накачки в большом числе авторских коллективов как у нас в стране, так и за рубежом. В целом полученные во всех этих работах за последние полтора десятилетия результаты вывели лазеры на атомных переходах инертных газов на качественно новый уровень и поставили их по целому ряду наиболее важных параметров в один ряд с наиболее перспективными из известных лазерных систем.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает глубокую признательность: Н.Г. Басову за интерес к работе;

В.А. Данилычеву за поддержку и помощь при постановке работы; В.В. Баранову, А.Ю. Дудину, Д.А. Заярному, A.B. Романову, H.H. Сажиной, JI.B. Семеновой, H.H. Устиновскому и А.Ю. Чугунову за повседневное сотрудничество и помощь в работе;

А.Г. Молчанову, А.Ф. Сучкову и Е.А. Юкову за полезные обсуждения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Басов Н.Г., Беленов Э.М., Данилычев В.А., Сучков А.Ф. Импульсный С02-лазер с высоким давлением газовой смеси. - Квантовая электроника, 1971, в.З, с.121-122.

2. Лосев C.A. Газодинамические лазеры. M.: Наука, 1977.

3. Tisone G.C., Patterson E.L. Rice J.K. Studies of 80-J KrF oscillator at excitation rates of 2-7 MW/sm. -Appl. Phys. Lett., 1979, v.35, No.6, p.437-439.

4. Басов Н.Г., Зуев B.C., Катулин B.A., Любченко А.Ю., Носач Б.Ю., Петров А.А. Исследование физических параметров йодного усилителя с накачкой излучением открытого сильноточного разряда. -Квантовая электроника, 1979, т.6, № 2, с.311-316.

5. Башкин А.С., Коношенко А.Ф., Ораевский А.Н., Томашев В.Н., Юрышев Н.Н. Эффективный химический HF-лазер на электронном пучке с высоким удельным энергосъемом. Квантовая электроника, 1978, т.5, № 7, с.1608-1610.

6. Беннет В. Газовые лазеры. М.: Мир, 1964.

7. Справочник по лазерам / Под редакцией А.М.Прохорова. М.: Сов. радио, 1978, т. 1.

8. Schwarz S.E., DeTemple Т.А., Targ R. High-pressure pulsed xenon laser. Appl. Phys. Lett., 1970, v.17, No.7, p.305-306.

9. Wood D.R., Burkhardt E.G. Pollack M.A., Bridges T.J. High pressure laser action in 13 gases with transverse excitation. Appl. Phys. Lett., 1971, v.18, No.6, p.261-264.

10. Collier F., Lacour В., Maillet M., Michon M. High-pressure infrared xenon laser exited by a UV preion-ized discharge. J. Appl. Phys., 1981, v.52, No.10, p.6021-6024.

11. Collier F., Labastie P., Maillet M., Michon M. High efficiency infrared xenon laser excited by a UV preionized discharge. ШЕЕ J. Quant. Electron., 1983, v.QE-19, No.6, p.l 129-1133.

12. Newman L.A., DeTemple T.A. High pressure infrared Ar-Xe laser system: Ionizer- sustainer mode of excitation. Appl. Phys. Lett., 1975, v.21, No. 12, p.678-680.

13. Lawton S.A., Richards J.B., Newman L.A., Specht L., DeTemple T.A. The high-pressure neutral infrared xenon laser. J. Appl. Phys., 1979, v.50, No.6, p.3888-3898.

14. Olson R.A., Grosjean D., Sarka В., Garscadden A., Bletzinger P. High-repetition-rate closed-cycle rare gas electrical discharge laser. Rev. Sci. Instrum., 1976, v.47, No.6, p.677-683.

15. Olson R.A., Sarka В., Garscadden A., Bletzinger P. Closed cycle annular-flow-return laser. Rev. Sci. Instrum., 1981, v.52, p.984-988.

16. Targ R., Sasnett M.W. Xenon-helium laser at high pressure and high repetition rate. Appl. Phys. Lett., 1971, v.19, No. 12, p.537-539.

17. Targ R. Sasnett M.W. High-repetition rate xenon laser with transverse excitation. IEEE J. Quant. Electron., 1972, v.QE-8, No.2, p.166-169.

18. Fahlen T.S., Targ R. High-average-power xenon laser. IEEE J. Quant. Electron., 1973, v.QE-9, No.6, p.609.

19. Лосев В.Ф., Тарасенко В.Ф. Генерация в смеси Ar-Xe при комбинированной накачке. Квантовая электроника, 1980, т.7, № 3, с.663-664.

20. Helmick Н.Н., Fuller J.L., Schneider R.T. Direct nuclear pumping of a helium-xenon laser. Appl. Phys. Lett., 1975, v.26, No.6, p.327-328.

21. Воинов A.M., Довбыш Л.Е., Кривоносов B.H., Мельников С.П., Подмошеский И.В., Синянский А.А. Инфракрасный лазер с ядерной накачкой на смесях Не+Хе и Аг+Хе. Письма в ЖТФ, 1981, т.7, в.16, с.1016-1020.

22. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Генерация на длине волны Л, = 1,73 мкм в смеси Аг-Хе при накачке электронным пучком. Письма в ЖТФ, 1982, т.8, в.10, с.590-593.

23. Basov N.G., Chugunov A.Yu., Danilychev V.A., Kholin I.V., Ustinovsky N.N. Powerful electroionization laser on Xe infrared atomic transition. IEEE J. Quant. Electron., 1983, v.QE-19, No.2, p.126-128.

24. Басов Н.Г., Данилычев B.A., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Мощный электроионизационный лазер на инфракрасных переходах атома Хе с объемом активной среды 9 л. М.: ФИАН, 1984. - (Препринт № 36).

25. Баранов В.В., Басов Н.Г., Данилычев В.А., Дудин А.Ю. Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Электроионизационный лазер на метастабилях атома Хе. Письма в ЖЭТФ, 1984, в.9, с.426-428.

26. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Дудин А.Ю. Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Электроионизационный ИК лазер на атомах Хе. Квантовая электроника, 1984, т.11, № 9, с.1722-1736.

27. Баранов В.В., Басов Н.Г., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Квазинепрерывный электроионизационный лазер на метастабилях атома Хе с выходной энергией 60 Дж. М.: ФИАН, 1985. - (Препринт № 109).

28. Басов Н.Г., Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Мощный лазер высокого давления на переходах 3p-3s Nel с длинами волн 703 и 725 нм. Квантовая электроника, 1985, т.12, № 7, с.1521-1524.

29. Basov N.G., Baranov V.V., Chugunov A.Yu., Danilychev V.A., Dudin A.Yu., Kholin I.V., Ustinovskii N.N., Zayarnyi D.A. Infrared electroionization laser on Xe atomic metastables. M.: P.N.Lebedev Phys. Inst., 1985. - (Preprint No.235).

30. Basov N.G., Baranov V.V., Chugunov A.Yu., Danilychev V.A., Dudin A.Yu., Kholin I.V., Ustinovskii N.N., Zayarnyi D.A. 60 J quasistationary electroionization laser on Xe atomic metastables. ŒEE J. Quant. Electron., 1985, v.QE-21, No.l 1, p.1756-1760.

31. Басов Н.Г., Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Электроионизационный лазер высокого давления на ИК переходах Arl. Квантовая электроника, 1986, т.13, № 3, с.482-487.

32. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Холин И.В. Электроионизационные лазеры на электронных переходах атомов инертных газов. Известия Академии наук СССР, серия физ., 1986, т.50, № 4, с.779-785.

33. Дудин А.Ю., Холин И.В. Лазеры с электронной накачкой на ИК переходах Xel с использованием Ne, Ar и Кг в качестве буферных газов. М.: ФИАН, 1988. - (Препринт № 193).

34. Баранов В.В., Данилычев В.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Романов А.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. О влиянии внешней ионизации на характеристики электроионизационного Ar-Хе лазера высокого давления. ЖТФ, 1988, т.58, в.11, с.2187-2193.

35. Баранов В.В., Белоглазов А.А., Дудин А.Ю., Перлов С.Г., Романов А.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В. Высоковольтный управляемый разрядник с искажением электрического поля. ПТЭ, 1989, №2, с.123-124.

36. Перлов С.Г., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Аг-Хе-ЭИЛ атмосферного давления. -Квантовая электроника, 1989, т.16, № 6, с.1132-1134.

37. Баранов В.В., Белоглазов А.А., Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Перлов С.Г., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Электронная пушка с сечением пучка 1000 см2 и плотностью тока до 0,6 А/см2. -ПТЭ, 1989, №6, с.41-43.

38. Устиновский Н.Н., Холин И.В. Динамика населенности эксимерных состояний в активной среде лазера на Xel. Квантовая электроника, 1989, т.16, № 6, с.1190-1197.

39. Устиновский Н.Н., Холин И.В. Константа скорости перемешивания состояний и эксимера

40. Аг\ электронным ударом. ЖТФ, 1990, т.60, № 7, с.96-105.

41. Заярный Д.А., Холин И.В. Энергетические характеристики и динамика генерации лазера высокого давления на Nel. М.: ФИАН, 1990. - (Препринт № 88).

42. Заярный Д.А., Королев А.Г., Сажина Н.Н., Устиновский Н.Н., Холин И.В. О влиянии мощности накачки на спектрально-временные характеристики Аг-Хе-лазера. — Квантовая электроника, 1991, т. 18, № 5, с.538-544.

43. Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Лазеры с электроннопучковой накачкой на смесях Не-Хе, Кг, Аг. Квантовая электроника, 1991, т.18, № 8, с.921-925.

44. Сажина Н.Н., Устиновский Н.Н., Холин И.В. Дезактивация состояний 6s атома Хе в Ar-Хе смесях высокого давления. Квантовая электроника, 1991, т.18, № 9, с. 1047-1051.

45. Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Лазеры с электроннопучковой накачкой на смесях Хе, Кг и Аг с двухкомпонентными буферными газами. -Квантовая электроника, 1991, т.18, № 11, с. 1290-294.

46. Дудин А.Ю., Семенова Л.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В. Динамические характеристики лазеров на ИК переходах инертных газов с электроннопучковой накачкой. М.: ФИАН, 1991. (Препринт № 20).

47. Dudin A.Yu., Semenova L.V., Ustinovskii N.N., Kholin I.V., Chugunov A.Yu. Energy and spectral characteristics of electron-beam pumped lasers on Xel transitions using Ne, Ar, and Kr as buffer gases. -J. Sov. Las. Res., 1992, v.13, No.5, p.374-389.

48. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский H.H., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Система импульсной магнитной фокусировки электронных пучков для электроионизационных лазеров. ПТЭ, 1993, № 2, с.137-140.

49. Дудин А.Ю., Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Динамика усиления и генерации лазера на смеси Ar-Хе с электронно-пучковой накачкой. Квантовая электроника, 1993, т.20, № 7, с.669-676.

50. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Столкновительное тушение уровня 1Р1 атома Ne в чистом Ne и его смесях с Аг, Кг и Хе. Квантовая электроника, 1993, т.20, №9, с.851-855.

51. Заярный Д.А., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Дезактивация Зэ-уровней атома неона при столкновениях с неоном, аргоном, криптоном и ксеноном. Квантовая электроника, 1995, т.22, № 3, с.233-238.

52. Заярный Д.А., Холин И.В. Оптимизация энергетических характеристик пеннинговских лазеров на переходах 3p-3s атома Ne с электроннопучковой накачкой. Квантовая электроника, 1995, т.22, №9, с.887-891.

53. Заярный Д.А., Холин И.В. Динамика усиления слабого сигнала в активных средах пеннинговских лазеров на Nel. Квантовая электроника, 1995, т.22, № 9, с.913-918.

54. Заярный Д.А., Холин И.В. Динамика нестационарного поглощения в активных средах пеннинговских лазеров на Nel. Квантовая электроника, 1995, т.22, № 9, с.919-922.

55. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Столкновительная дезактивация состояний 6s' атома Хе в активной среде Аг-Хе-лазера высокого давления. Квантовая электроника, 1997, т.24, № 11, с.987-990.

56. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Устиновский Н.Н., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Дезактивация атомов ксенона в метастабильном состоянии 6s при столкновениях с атомами ксенона и гелия. Квантовая электроника, 1998, т.25, № 3, с.229-232.

57. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Холин И.В. Электроионизационные лазеры на электронных переходах атомов инертных газов. Программа 12-й Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Москва, 26-29 августа 1985, с.71.

58. Заярный Д.А., Холин И.В. Динамика генерации лазера на Nel при накачке электронным пучком с плотностью тока 1,7 А/см2. Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов", Ленинград, 23-26 мая 1988, с. 170.

59. Устиновский Н.Н., Холин И.В. Динамика релаксации возбужденных состояний в электроионизационном лазере на Аг-Хе. Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов", Ленинград, 23-26 мая 1988, с. 186.

60. Холин И.В. Энергетические возможности лазеров на атомных переходах инертных газов. Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Процессы ионизации с участием возбужденных атомов", Ленинград, 23-26 мая 1988, с. 187.

61. Холин И.В. Кинетика возбуждения мощных лазеров на инертных газах. Тезисы докладов 13-й Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, ч.З, Минск, 6-9 сентября 1988, с.57-58.

62. Kholin I.V., Ustinovskii N.N. Absorption-spectroscopy method fbr measuring the electron mixing rate constant of X, states of the rare gas excimers. Abstracts of the 26 colloquium spectroscopicum internationale, v.2, Sofia, 1989, p.26.

63. Устиновский H.H., Холин И.В. О скорости перемешивания эксимерных состояний инертных газов в лазерах с электронной накачкой. Тезисы докладов 6-й всесоюзной конференции "Оптика лазеров", Ленинград, 2-7 марта 1990, с.114.

64. Холин И.В. Инфракрасный ксеноновый лазер высокого давления. Тезисы докладов 6-й всесоюзной конференции "Оптика лазеров", Ленинград, 2-7 марта 1990, с.119.

65. Заярный Д.А., Семенова Л.В., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Столкновительное тушение уровня 'Р, атома Ne в чистом Ne и его смесях с Аг, Кг и Хе. Тезисы докладов Международной конференции "Оптика лазеров '93" (часть 1), С.-Петербург, 21-25 июня 1993, с.155.

66. Olson R.A., Bletzinger P., Garscadden A. New pulsed Xe-neutral laser line. IEEE J. Quant. Electron., 1976, v.QE-12, No.5, p.316-317.

67. Chapovsky P.L., Lisitsyn V.N., Sorokin A.R. High-pressure gas lasers on Arl, Xel and KrI transitions. -Opt. Commun., 1976, v.16, No.l, p.33-36.

68. Кочубей C.A., Лисицын B.H., Сорокин A.P., Чаповский П.Л. Перестраиваемые газовые лазеры высокого давления на атомарных переходах. Квантовая электроника, 1977, т.4, № 9, с.2004-2007.

69. Лисицын В.Н., Сорокин В.Р. Электроразрядный Аг-Хе лазер высокого давления на ИК переходах ксенона. Письма в ЖТФ, 1979, т.5, в.14, с.876-879.

70. Сорокин А.Р. Энергетические характеристики TEA лазеров на Arl, KrI, Xel. ЖТФ, 1979, т.49, в.8, с. 1673-1677.

71. Лисицын В.Н., Сорокин А.Р. Механизм импульсной генерации электроразрядного Аг-Хе лазера высокого давления. Квантовая электроника, 1981, т.8, №11, с.2425-2432.

72. Лисицын В.Н., Сорокин А.Р. Лазеры высокого давления на переходах тяжелых инертных атомов. Новосибирск: Институт теплофизики СО АН СССР, 1981. (Препринт № 69-81).

73. Сорокин А.Р. Механизм импульсной генерации электроразрядных ИК лазеров высокого давления на смесях Не-Ar, Кг, Хе. Квантовая электроника, 1983, т.Ю, № 2, с.308-318.

74. Воинов A.M., Довбыш Л.Е., Кривоносов В.Н., Мельников С.П., Подмошенский И.В., Синянский А.А. Низкопороговые лазеры с ядерной накачкой на переходах атома ксенона. ДАН СССР, 1979, т.245, № 1,с.80-83.

75. Бычков Ю.И., Лосев В.Ф., Тарасенко В.Ф., Тельминов Е.Н. Мощная генерация в смеси Аг-Хе при возбуждении пучком электронов микросекундной длительности. Письма в ЖТФ, 1982, т.8, в.14, с.837-840.

76. Jalufka N.W., De Young R.J., Hohl F. Nuclear pumped 3He-Ar laser exited by the 3He(n,p) 3H reaction. -Appl. Phys. Lett., 1976, v.29, No.3, p.188-190.

77. De Young R.J., Jalufka N.W., Hohl F. Nuclear-pumped lasing of 3He-Xe and 3He-Kr. Appl. Phys. Lett., 1977, v.30, No.l, p.19-21.

78. Mansfield C.R., Bird P.F„ Davis J.E. Direct nuclear pumping of a 3He-Xe laser. Appl. Phys. Lett., 1977, v.30, No. 12, p.640-641.

79. Воинов A.M., Довбыш Л.Е., Кривоносов B.H. Инфракрасные лазеры с ядерной накачкой на переходах Arl, KrI и Xel. Письма в ЖТФ, 1979, т.5, в.7, с.422-424.

80. Воинов А.М., Довбыш Л.Е., Кривоносов В.Н., Мельников С.П., Подмошенский И.В., Синянский А.А. Гелий-криптоновый лазер высокого давления, возбуждаемый осколками деления урана. -ЖТФ, 1982, т.52, в.7, с.1346-1350.

81. Silfvast W.T., Szeta L.H., Wood O.R. Recombination lasers in expanding C02 laser-produced plasmas of argon, krypton, and xenon. Appl. Phys. Lett.,1977, v.31, No.5, p.334-337.

82. Silfvast W.T., Szeta L.H., Wood O.R. Ultra-high-gain laser-produced plasma laser in xenon using periodic pumping. Appl. Phys. Lett., 1979, v.34, No.3, p.213-215.

83. Данилычев B.A., Зворыкин В.Д., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Исследование плазменного рекомбина-ционного лазера на смеси Не-Хе, возбуждаемого лазерными импульсами с Л, = 10,6 мкм. Квантовая электроника, 1982, т.9, № 1, с.92-98.

84. Аполлонов В.В., Бункин Ф.В., Державин С.И., Прохоров A.M. Влияние режима накачки на лазерную генерацию в Не-Хе плазме оптического пробоя. Квантовая электроника, 1981, т.11, №9, с.1757-1762.

85. Аполлонов В.В., Бункин Ф.В., Державин С И., Прохоров А.М., Сироткин А.А., Фирсов К.Н. Квазинепрерывный режим лазерной генерации в Не-Хе плазме оптического пробоя. Письма в ЖТФ, 1983, т.Ю, в.9, с.562-565.

86. Камруков А.С., Козлов Н.П., Опекай А.Г., Протасов Ю.С., Рудой И.Г., Сорока А.М. Рекомбинаци-онный лазер на атомарном ксеноне с возбуждением тепловым ионизирующим излучением МПК разряда. - Квантовая электроника, 1989, т.16, № 7, с.1333-1345.

87. Gordon C.L., Feldman В., Christensen С.Р. Microwave-discharge excitation of an ArXe laser. Optics Letters, 1988, v.l3, No.2, p. 114-116.

88. Долгов-Савельев Г.Г., Князев Б.А., Козьминых Ю.Л., Кузнецов В.В., Оришин A.M. Импульсная генерация в инертных газах при давлении до одной атмосферы с накачкой пучком быстрых электронов. ЖПС, 1970, т. 12, в.5, с.930-933.

89. Баранов В.Ю., Исаков И.М., Леонов А.Г., Малюта Д.Д., Новобранцев И.В., Смаковский Ю.Б., Стрельцов А.П. Влияние условий возбуждения на инфракрасную генерацию в смесях Аг-Хе. -Письма в ЖТФ, 1983, т.9, в.18, с.1124-1128.

90. Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Е., Месяц Г.А., Толкачев B.C., Щанин П.М. Эффективное использование дуги низкого давления в сетчатом эмиттере электронов. Письма в ЖТФ, 1983, т.9, в.9, с.568-572.

91. Бугаев С.П., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. Электронные пучки большого сечения. М.: Энерго-атомиздат, 1984.

92. Винтизенко Л.Г., Гушенец В.И., Коваль Н.Н., Месяц Г.А., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В., Щанин П.М. Генерация в инертных газах при накачке электронным пучком ускорителя с плазменным катодом. ДАН СССР, серия физ., 1986, т.288, № 3, с.609-612.

93. Бункин Ф.В., Держиев В.И., Месяц Г.А., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Повышение эффективности пучкового Хе-лазера с помощью молекулярных добавок. Квантовая электроника, 1985, т. 12, № 4, с.874-876.

94. Peters P.J.M., Qi-Chu М., Witteman W.J. Near infrared lasing transitions in Ar, Kr, and Xe atoms pumped by a coaxial e-beam. Appl. Phys., 1988, v.B47, p.187-190.

95. Peters P.J.M., Qi-Chu M., Witteman W.J. Pressure-dependent optical delay time measurements in a coaxial electron beam Ar:Xe laser. Appl. Phys. Lett., 1989, v.54, No.3, p.193-195.

96. Бугаев A.C., Коваль H.H., Рыжов B.B., Тарасенко В.Ф., Турчановский И.Ю., Феденев А.В., Щанин П.М. Генерация в ксеноне при накачке радиально сходящимся пучком электронов. Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 1, с. 17-19.

97. Losev V.F., Mel'chenko S.V., Tarasenko V.F., Tel'minov F.N. Xenon laser action in discharge an electron-beam excited Ar-Xe mixture. Opt. Commun., 1983, v.46, No.3,4, p.213-216.

98. Wexler B.L., Suda A., Tucker J.E., Feldman B.J., Riley K. Performance of the atmospheric pressure xenon argon laser in various excitation conditions. - Summaries of the conference on lasers and electro-optics, USA, 25-29 April 1988.

99. Батырбеков Г.А., Батырбеков Э.Г., Данилычев B.A., Тлеужанов А.Б., Хасенов М.У. Электроразрядный ксеноновый лазер со слабой ионизацией внешним источником. Квантовая электроника, 1989, т.16, № 11, с.2165-2169.

100. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И. Формирование неравновесной заселенности в плазме в условиях ионизационного резонанса. ЖЭТФ, 1970, т.59, в.5(11), с.1863-1871.

101. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И. Плазменные лазеры. М.: Атомиздат, 1978.

102. Яковленко С.И. Плазма для лазеров. В сб.: Физика плазмы. Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1982, т.З, с.57-118.

103. Penning F.M. Uber ionisation durch metastabile atome. Die Naturwissenschaften, 1927, v.15, p.818.

104. Walter W.T., Solimene N., Piltch M., Gould G. Efficient pulsed gas discharge lasers. IEEE J. Quant. Electron., 1966, v.QE-2, No.9, p.474-479.

105. Bennett W.R. Inversion mechanisms in gas lasers. Appl. Optics (supplement 2: Chemical Lasers), 1965, p.3-30.

106. Clunie D.M., Thorn R.S.A., Trezise K.E. Asymmetric visible super-radiant emission from a pulsed neon discharge. Phys. Lett., 1965, v. 14, No.l, p.28-29.

107. Leonard D.A., Neal R.A., Gerry E.T. Observation of a super-radiant self-terminating green laser transition in neon. Appl. Phys. Lett., 1965, v.7, No.6, p. 175.

108. Leonard D.A. The 5401 A pulsed neon laser. IEEE J. Quant. Electron., 1967, v.QE-3, No.3, p.133-135.

109. Bridges W.B., Chester A.N. Visible and UV laser oscillation at 118 wavelengths in ionized neon, argon, krypton, xenon, oxygen and other gases. Appl. Optics, 1965, v.4, No.5, p.573-580.

110. Rosenberger D. Laser ubergange und superstrahlung bei 6143 A in einer gepulsten neon-entladungen. Phys. Lett., 1964, v.13, No.3, p.228-229.

111. Ericsson K.G., Lidholt L.R. Super-radiant transitions in argon, krypton, and xenon. IEEE J. Quant. Electron., 1967, v.QE-3, No.2, p.94.

112. Rosenberger D. Superstrahlung in gepulsten argon-, krypton- und xenon-entladungen. Phys. Lett., 1965, v.14, No.l, p.32.

113. Javan A. Possibility of production of negative temperature in gas discharges. Phys. Rev. Lett., 1959, v.3, No.2, p.87-89.

114. Кочубей C.A., Лисицын B.H., Сорокин A.P., Чаповский П.Л. Не-Ar лазер высокого давления. -Сборник "Газовые лазеры". Новосибирск: Наука, 1977, с.239-243.

115. Frommhold L., Biondi М.А. Interferometric study of dissociative recombination radiation in neon and argon afterglows. Phys. Rev., 1969, No.l, p.244-252.

116. Schmieder D., Brink D.J., Salamon T.I., Jones E.G. A high pressure 585,3 nm neon hydrogen laser. Opt. Commun., 1981, v.36, No.l, p.223-226.

117. Salamon T.I., Schmieder D. The inversion mechanism of the 585,3 nm neon laser. Opt. Commun., 1987, v.62, No.5, p.323-327.

118. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Александров А.Ю., Долгих В.А., Керимов О.М., Мызников Ю.Ф., Рудой И.Г., Сорока А.М. Мощный газовый лазер высокого давления в видимой области спектра на 3p-3s переходах атома неона. Письма в ЖТФ, 1985, т.11, в.7, с.435-438.

119. Бункин Ф.В., Держиев В.И., Месяц Г.А., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В., Яковленко С.И. Мощный Ne-H2 лазер с накачкой от малогабаритного промышленного ускорителя. Квантовая электроника, 1985, т.12, № 10, с.1993-1994.

120. Бункин Ф.В., Держиев В.И., Месяц Г.А., Муравьев И.И., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В., Яковленко С.И., Янчарина A.M. Пеннинговские плазменные лазеры на переходах неона. Известия АН СССР, сер. физ., 1986, т.50, № 6, с.1064-1074.

121. Александров А.Ю., Долгих В.А., Керимов О.М., Мызников Ю.Ф. Генерация длительностью до 200 мкс в красной области спектра на переходах неона 3p-3s. Квантовая электроника, 1987, т. 14, № 3, с.630-632.

122. Воинов A.M., Кривоносов В.Н., Мельников С.П., Павловский А.И., Синянский А.А. Квазинепрерывная генерация на переходах 3p-3s атома неона при возбуждении смесей инертных газов осколками деления урана. ДАН СССР, 1990, т.312, № 4, с.864-867.

123. Hebner G.A., Hays G.N. Fission-fragment-excited lasing at 585.3 nm in He/Ne/Ar gas mixtures. -Appl. Phys. Lett., 1990, v.57, No.21, p.2175-2177.

124. Hebner G.A. Fission-fragment excitation of the high-pressure atomic neon laser at 703,2 and 724,5 nm. -J. Appl. Phys., 1993, v.74, No.4, p.2203-3307.

125. Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. Генерация на длинах волн 585,3, 540,1 нм неона и на 428 нм иона азота при накачке поперечным разрядом. Оптика и спектроскопия, 1986, т.61, в.5, с.1102-1105.

126. Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Исследование генерации в неоне при накачке самостоятельным разрядом с УФ предыонизацией. Квантовая электроника, 1987, т.14, № 5, с.993-996.

127. Бункин Ф.В., Держиев В.И., Латуш Е.Л., Муравьев И.И., Сэм М.Ф., Чеботарев Г.Д., Яковленко С.И., Янчарина А.М. Инверсия и генерация на переходе Nel X = 585,3 нм в разрядах с "жесткой составляющей". -Квантовая электроника, 1986, т.13, № 12, с.2531-2533.

128. Муравьев И.И., Черникова Е.В., Янчарина A.M. Квазистационарная генерация на X = 585,3 нм Nel в смеси Ne-H2, возбуждаемой продольным разрядом с предыонизацией. Квантовая электроника, 1989, т. 16, № 2, с. 189-194.

129. Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. Генерация в инертных газах при накачке поперечным разрядом. -Письма в ЖТФ, 1988, т.14, в11, с. 1045-1048.

130. Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. Генерация в инертных газах при накачке поперечным разрядом. -Квантовая электроника, 1988, т.15, № 10, с.1978-1984.

131. Батырбеков Э.Г. Данилычев В.А. Исследование активных сред лазеров на 3p-3s переходах атома неона с накачкой слабым источником внешней ионизации. Алма-Ата: ИЯФ АН Каз. ССР, 1990. -(Препринт №90-06).

132. Александров А.Ю., Долгих В.А., Рудой И.Г., Сорока A.M. Кинетика возбуждения электронным пучком лазера высокого давления на "желтой" линии неона. Квантовая электроника, 1991, т. 18, №9, с.1029-1033.

133. Александров А.Ю., Долгих В.А., Керимов О.М., Мызников Ю.Ф., Рудой И.Г., Сорока A.M. Основные механизмы образования инверсии на 3p-3s переходах неона. - Квантовая электроника, 1987, т. 14, № 12, с.2389-2395.

134. Александров А.Ю., Долгих В.А., Керимов О.М., Мызников Ю.Ф., Рудой И.Г., Сорока A.M. Усиление и поглощение в лазерах на 3p-3s переходах неона в красной области спектра. Квантовая электроника, 1988, т. 15, № 8, с.1541-1544.

135. Держиев В.И., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И., Янчарина A.M. Пеннинговские плазменные лазеры на переходах гелия и неона. Труды ИОФАН, 1989, т.21, с.5-43.

136. Александров А.Ю., Долгих В.А., Керимов О.М., Рудой И.Г., Самарин А.Ю., Сорока A.M. Эффективные столкновительные лазеры в видимой и УФ областях спектра. - Известия АН СССР, Сер. физ., 1989, т.53, № 8, с.1474-1483.

137. Александров А.Ю., Долгих В.А., Рудой И.Г., Сорока A.M. Динамика поглощения в лазере на 3p-3s переходах неона. Квантовая электроника, 1991, т.18, № 6, с.673-675.

138. Держиев В.И., Жидков А.Г., Коваль А.В., Яковленко С.И. Кинетическая модель пеннинговского плазменного лазера на He-Ne-Ar смеси. М.: ИОФАН, 1987. - (Препринт № 233).

139. 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 ИОФАН, 1989, т.21, с.44-115.

140. Держиев В.И., Жидков А.Г., Коваль А.В., Яковленко С.И. Кинетическая модель пеннинговского Ne-лазвра на пучковой He-Ne-Ar- и №-Н2-плазме. Квантовая электроника, 1989, т. 16, №8, с.1579-1586.

141. Эксимерные лазеры. / Под ред. Ч. Роудза Пер. с англ. - М.: Мир, 1981.

142. Бычков В.Л., Елецкий А.В. Пучковая плазма высокого давления. Химия плазмы / Под ред. Б.Н.Смирнова-М.: Энергоатомиздат, 1985, в.12, с.123-158.

143. Werner C.W., Zamir Е., George E.V. Pressure dependence of the electron density in electron-beam-excited rare-gas plasmas. Appl. Phys. Lett., 1976, v.29, No.4, p.236-239.

144. Lorents D.C. The physics of electron beam excited rare gases at high densities. Physica, v.82C, 1976, p. 19-26.

145. Шампань Л.Ф. Нестационарное поглощение в УФ области спектра. Газовые лазеры / Под ред. И.Мак-Даниэля и У.Нигэна - Пер. с англ. - М.: Мир, 1986, с.418-460.

146. Виганд В.Дж. Кинетика ионов при высоких давлениях. Газовые лазеры / Под ред. И.Мак-Даниэля и У.Нигэна - Пер. с англ. - М.: Мир, 1986, с.95-124.

147. Kannari F., Suda A., Obara М., Fujioka Т. Theoretical simulation of electron-beam-excited xenon-chloride lasers. IEEE J. Quant. Electron., 1983, v.QE-19, No.10, p.1587-1600.

148. Rokni M., Jacob J.H., Mongano J.A. Absorption in Ne- and Ar-rich XeF* laser mixtures. Appl. Phys. Lett., 1978, v.32, No. 10, p.622-624.

149. Ku J.K., Setser D.W. Collisional deactivation of Xe(5p56p) states in Xe and Ar. J. Chem. Phys., 1986, v.84, No.8, p.4304-4310.

150. Бионди M.A. Электрон-ионная рекомбинация в газовых лазерах. Газовые лазеры/Под ред. И.Мак-Даниэля и У.Нигэна - Пер. с англ. - М.: Мир, 1986, с.216-234.

151. Иванов В.А. Распадающаяся плазма с молекулярными ионами. Химия плазмы/Под ред. Б.Н.Смирнова - М.: Энергоатомиздат, 1987, в.13, с.74-114.

152. Иванов В.А. Спектроскопическое исследование диссоциативной рекомбинации ионов Хе2.

153. Оптика и спектроскопия, 1987, т.63, № 3, с.490-493.

154. Иванов В.А. Диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов в плазме инертных газов. УФН, 1992. т.162, № 1, с.3.5-70.

155. Shiu Y.J., Biondi М.А. Sipler D.P. Dissociative recombination in xenon: Variation of the total rate coefficient and excited state production with electron temperature. Phys. Rev., 1977, V.A15, No.2. p.494-498.

156. Shiu Y.J., Biondi M.A. Dissociative recombination in krypton: Dependence of the total rate coefficient and excited state production on electron temperature. Phys. Rev., 1977, V.A16, No.5. p.1817-1820.

157. Shiu Y.J., Biondi M.A. Dissociative recombination in argon: Dependence of the total rate coefficient and excited state production on electron temperature. Phys. Rev., 1978, v.A17, No.3. p.868-872.

158. Вайнштейн Л.А., Собельман И.И., Юков E.A. Возбуждение атомов и уширение спектральных линий. М.: Наука, 1979.

159. Aymar М., Coulombe V. Theoretical transition probabilities and lifetimes in KrI and Xel spectra. Atomic date and nuclear tables, 1978, v.21, No.6, p.537-566.

160. Бережной И.А., Бойко B.A., Данилычев B.A., Зворыкин В.Д., Игнатьев В.В., Холин И.В., Чугунов А.Ю. Однокаскадный С02-лазер для получения импульсов мощностью в десятки гигаватт. ПТЭ, 1977, №5, с. 172-174.

161. Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Взрывная эмиссия электронов из металлических острий. Письма вЖЭТФ, 1971, т.13, в.1, с.7-10.

162. Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Сов. радио, 1976.

163. Suda A., Wexler B.L., Riley К. J., Feldman В. J. Characteristics of the high-pressure Ar-Xe laser pumped by an electron beam and an electron-beam sustained discharge. IEEE J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.5,p.911-921.

164. Botma H., Peters P.J.M., Witteman W.J. Intrinsic efficiency and critical power deposition in the e-beam sustained Ar:Xe laser. Appl. Phys., 1991, v.B52, p.277-280.

165. Колоколов Н.Б., Кудрявцев А.А., Романенко В.А. Спектроскопическое исследование рекомбинаци-онного заселения 5р56р- и 5р^-состояниц атома Хе. Оптика и спектроскопия, 1989, т.67, в.З, с.500-504.

166. Молчанов А.Г., Платов А.В. О механизме высокоэффективной генерации инфракрасного излучения в инертных газах в несамостоятельном электрическом разряде с интенсивной предыонизацией. -ЖТФ, 1983, т.53, в.8, с.1494-1496.

167. Kushner M.J. Arc expansion in xenon flashlamps. J. Appl. Phys., 1985, v.57, No.7, p.2486-2500.

168. Войтик М.Г., Молчанов А.Г. Кинетика элементарных процессов в эксимерных лазерах на смесях инертных газов и ртути с галогенами, возбуждаемых электрическим разрядом. М.: ФИАН, 1979. -(Препринт № 105).

169. Держиев В.И., Жидков А.Г., Середа О.В., Яковленко В.И. Моделирование многоволнового Аг-Хе-лазера. Труды ИОФАН, 1989, т.21, с.139-141.

170. Ohwa М., Moratz Т., Kushner M.J. Excitation mechanisms of the electron-beam-pumped atomic xenon (5d -> 6p) laser in Ar/Xe mixtures. J. Appl. Lett., 1989, v.66, No.l 1, p.5131-5145.

171. Ohwa M., Kushner M.J. Energy loading effects in the scaling of atomic xenon lasers. IEEE J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.9, p.1639-1646.

172. Shon J.W., Kushner M.J. Excitation mechanisms and gain modeling of the high-pressure atomic Ar laser in He/Ar mixtures. J. Appl. Phys., 1994, v.75, No.4, p. 1883-1890.

173. Wilson J.W., De Young R.J., Harries W.L. Nuclear-pumped 3He-Ar laser modeling. J. Appl. Phys., 1979, v.50, No.3, p.1226-1235.

174. Клоповский К.С., Лукьянова А.В., Рахимов А.Т., Суетин Н.В. Численное моделирование лазера на атомарном ксеноне. Квантовая электроника, 1989, т. 16, № 2, с.205-211.

175. Иванов В.А., Макасюк И.В., Приходько А.С. Об эффективности заселения лазерного уровня 5d3/2.!-уровня атома Хе в процессе передачи возбуждения в смеси Аг Хе. - Оптика и спектроскопия, 1991, т.70, в.4, с.895-896.

176. Колоколов Н.Б., Кудрявцев А.А. Роль ступенчатого возбуждения в плазме, образованной пучком заряженных частиц и несамостоятельным объемным разрядом. Оптика и спектроскопия, 1987, т.62, в.З, с.494-497.

177. Колоколов Н.Б., Кудрявцев А.А., Никитин А.Г., Романенко В.А. Исследование ступенчатого возбуждения в Хе. Оптика и спектроскопия, 1989, т.67, в.4, с.766-772.

178. Arrathoon R. Positive column population calculation for the evaluation of dispersive effects in He-Ne lasers. J. Appl. Phys., 1965, v.40, No.7, p.2875-2883.

179. Moor C.E. Atomic energy levels. Washington.: Nat. Bur. Standard, 1949.

180. Звелто О. Физика лазеров: Пер. с англ! М.: Мир, 1979.

181. Saderghi N., Sabbagh J. Collisional transfer between the 6s'l/2.0ji and 6p[l/2]j xenon levels. Phys. Rev., 1977, v.A16, No.6, p.2336-2345.

182. Horiguchi H., Chang R.S.F., Setser D.W. Radiative lifetimes and two-body collisional deactivation rate constants in Ar for Xe(5ps6p), Xe(5p56p), and Xe(5ps7p) states. J. Chem. Phys., 1981, v.75, No.3, p.1207-1218.

183. McCown A.W., Ediger M.N., Eden J.G. Resonantly enhanced,.three-photon ionization of Xe: Optically pumped rare-gas laser. Phys. Rev., 1982, v.A26, No.4, p.2281-2284.

184. Inoue G., Ku J.K., Setser D.W. Laser induced fluorescence study of Xe(5ps6p, 5ps6p', 5p57p and 5p56d) states in Ne and Ar: Radiative lifetimes and collisional deactivation rate constants. J. Chem. Phys., 1984, v.81, No.12, p.5760-5774.

185. Bowering N., Bruce M.R., Keto J.W. Collisional deactivation of two-photon laser excited xenon 5ps6p. I. State-to-state reaction rates. J. Chem. Phys., 1986, v.84, No.2, p.709-714.

186. Bowering N., Bruce M.R., Keto J.W. Collisional deactivation of two-photon laser excited xenon 5p56p.II. Lifetimes and total quench rates. J. Chem. Phys., 1986, v.84, No.2, p.715-726.

187. Moutard P., Laporte P., Damany N., Subtil J.L., Damany H. Pressure effects on 6p-6s IR decay in xenon after two-photon excitation. Chem. Phys. Lett., 1986, v.132, No.6, p.521-525.

188. Картазаев В.А. Исследование двухфотонного возбуждения Хе(6р) и тушения Хе(6р) атомами Хе и молекулами С02. Оптика и спектроскопия, 1987, т.62, в.З, с.714-716.

189. Moutard P., Laporte P., Subtil J.L., Damany N., Damany H. Pressure effects on kinetics and decay processes in xenon after selective photoexcitation. J. Chem. Phys., 1988, v.88, No.12, p.7485-7500.

190. Bruce M.R., Layne W.B., Whitehead C.A., Keto J.W. Radiative lifetimes and collisional deactivation of two-photon excited xenon in argon and xenon. - J. Chem. Phys., 1990, v.92, No.5, p.2917-2926.

191. Xu J., Setser D.W. Deactivation rate constants and product branching in collisions of the Xe(6p) states with Kr and Ar. J. Chem. Phys., 1990, v.92, No.7, p.4191-4202.

192. Alford W.J. Quenching of 6p3/2.i and 6p[5/2]2 levels of atomic xenon by rare gases. IEEE J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.9. p.1633-1638.

193. Xu J., Setser D.W. Collisional deactivation studies of the Xe(6p) states in He and Ne. J. Chem. Phys.,1991, v.94, No.6, p.4243-4251.

194. Alford W.J. State-to-state rate constants for quenching of xenon 6p levels by rare gases. J. Chem. Phys.,1992, v.96, No.6, p.4330-4340.

195. Разработка и применение источников интенсивных электронных пучков. / Под ред. Г.А. Месяца -Новосибирск.: Наука, 1976.

196. Григорьев Ю.В., Шантурин Л.П. Импульсная электронная пушка с выпуском потока большого сечения в атмосферу. ПТЭ, 1978, № 2, с. 187-189.

197. Колесник В.Т., Кропотов А.Ю., Курочкин С.Н., Панасенко С.И., Черный В.В. Высоковольтный газовый рельсовый разрядник на 150 кВ. ПТЭ, 1986, № 1, с. 108-111.

198. Пекарь И.Р., Бочаров В.А., Мельников П.Н. Разрядники с искажением поля. ПТЭ, 1986, № 5, с.104-106.

199. Duzy С., Boness J. A study of VUV fluorescence and lasing.in electron beam excited xenon. IEEE J. Quant. Electron., 1980, v.QE-16, No.6. p.640-649.

200. Litzenberger L.N., Trainor D.W., McGeoch M.W. A 650 J e-beam-pumped atomic xenon laser. IEEE J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.9. p.1668-1675.

201. Шваб А. Измерения на высоком напряжении. М.: Энергоатомиздат, 1983.

202. Дутов А.И., Минаев С.В., Николаев В.Б. Оптимизация параметров электронных пучков и выбор фольги в электроионизационных лазерах. Квантовая электроника, 1979, т.6, № 8, с. 1690-1697.

203. Suda A., Wexler B.L., Feldman B.J., Rilej K.J. Measurements of gain, saturation, and line competition in an electron beam pumped high-pressure Ar/Xe laser. Appl. Phys. Lett., 1989, v.54, No.14, p.1305-1307.

204. Беркелиев Б.М., Долгих B.A., Рудой И.Г., Сорока A.M. Одновременная эффективная генерация в ближней ИК области спектра на d-p переходах Ar и Хе. Письма в ЖТФ, 1991, т. 17, в.21, с. 80-82.

205. Беркелиев Б.М., Долгих В.А., Рудой И.Г., Сорока A.M. О предельной эффективности лазеров на d-p переходах тяжелых инертных атомов. Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 12, с. 1537-153 8.

206. Stacey D.N., Cooper J. Impact theory of resonance broadening in spectral lines of the alkali metals. -Phys. Lett., 1969, V.30A, No.l, p.49-50.

207. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Физматгиз, 1963.

208. Hebner G.A., Hays G.N. Measured pressure broadening and shift rates of the 1.73 цт (5d3/2.i 6p[5/2]2) transition of xenon. - Appl. Phys. Lett., 1991, v.59, No.5, p.537-539.

209. Brannov P.J., Morris R.W., Patterson E.L. Spectral and bandwidth characteristics of a high-pressure Xe laser in a several kilogauss field. IEEE J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.9, p. 1653-1660.

210. Tucker J.E., Wexler B.L., Feldman B.J., McClelland Т. High-pressure infrared xenon laser with X-ray preionization. IEEE Phot. Technol. Lett., 1989, v.l, No.8, p. 193-195.

211. Tucker J.E., Wexler B.L. High efficiency, high-energy performance of an X-ray preionized Ar-Xe laser. -IEEE J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.9, p.1647-1652.

212. Alford W.J., Hays G.N. Measured laser parameters for reactor-pumped He/Ar/Xe and Ar/Xe lasers. -J. Appl. Phys., 1989, v.65, No. 10, p.3760-3766.

213. Birkhoff R.D. The passage of fast electrons through matter. In: Handbuch der Physik. - Berlin: Shringer, 1958, p.34.

214. Молчанов А.Г. Теория активных сред эксимерных лазеров. Труды ФИАН, 1986, т.171, с.54-127.

215. Pages L., Bertel Е., Joffre Н., Sklavenitis L. Energy loss, range, and bremsstrahlung yield for 10-keV to 100-MeV electrons in various elements and chemical compounds. Atomic Data, 1972, v.4, No.l, p.1-127.

216. Koehler H.A., Ferberder L.J., Readhead D.L., Ebert P. J. Stimulated VUV emission in high pressure xenon excited by highcurrent relativistic electron beams. Appl. Phys. Lett., 1972, v.21, No.5, p.198-200.

217. Suda A., Wexler B.L., Riley K.J., Feldman В .J. Effects of helium addition to Ar-Xe mixtures in high-pressure atomic-transition xenon lasers. J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.7, p.1304-1308.

218. Alford W.J., Hays G.N., Ohwa M., Kushner M.J. The effects of He addition on the performance of the fission-fragment excited Ar/Xe atomic xenon laser. J. Appl. Phys., 1991, v.69, No.4, p.1843-1848.

219. Hebner G.A., Hays G.N. Parametric investigation of the fission-fragment excited helium/argon laser at 1.79 pm. J. Appl. Phys., 1992, v.71, No.4, p.1610-1616.

220. Бугаев A.C., Коваль H.H., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В. Спектральный состав генерации в смесях Ar-Хе и Не-Аг-Хе накачиваемых радиально-сходящимся пучком электронов длительностью -0,1 мс. -Квантовая электроника, 1992, т.19,№ 11, с.1064-1067.

221. Shon J.W., Kushner M.J., Hebner G.A., Hays G.N. Predictions for gain in the fission-fragment-excited atomic xenon laser. J. Appl. Phys., 1993, v.73, No.6, p.2686-2694.

222. Hebner G.A., Hays G.N. Fission-fragment excited xenon/rare gas mixtures. I. Laser parameters of the 1.73 jmi xenon transition. J. Appl. Phys., 1993, v.73, No.8, p.3614-3626.

223. Hebner G.A., Hays G.N. Fission-fragment excited xenon/rare gas mixtures. II. Small signal gain of the 2.03 pm xenon transition. J. Appl. Phys., 1993, v.73, No.8, p.36,27-3636.

224. Hebner G.A., Hays G.N. Laser efficiency and gain of the 1.73 (лп atomic xenon laser at high He/Ar buffer gas ratios. J. Appl. Phys., 1993, v.74, No.6, p.3673-3679.

225. Hebner G.A., Shon J.W., Kushner M.J. Temperature dependent gain of the atomic xenon laser. Appl. Phys. Lett., 1993, v.63, No.21, p.2873-2874.

226. Карелин A.B., Симакова O.B. Кинетика активной среды лазера на ИК переходах атома ксенона в смеси Не-Аг-Хе с накачкой жестким ионизатором. М.: ИОФАН, 1998. - (Препринт № 9).

227. Держиев В.И., Жидков А.Г., Середа О.В., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В., Яковленко С.И. Многоволновая генерация в смеси Ar-Хе, накачиваемой электронным пучком. Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 8, с.985-988.

228. Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В. Влияние добавок N2, С02 и Не на мощность излучения ксенонового лазера при накачке электронным пучком. Оптика и спектроскопия, 1991, т.71, в.4, с.669-674.

229. Беркелиев Б.М., Долгих В.А., Рудой И.Г., Сорока A.M. Резкий рост эффективности лазера на ксеноне с накачкой электронным пучком. Письма в ЖТФ, 1991, т. 17, в.21, с. 76-79.

230. Watterson R.L., Jacob J.H. Measurements of intrinsic efficiency and parameters of an electron beam pumped ArXe laser. IEEE J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.3, p.417-422.

231. Иванов B.A., Сухомлинов B.C. О колебательной релаксации и диссоциативной рекомбинации молекулярных ионов Ne+. ЖТФ, 1983, т.53, в.5, с.843-853.

232. Chang R.S.F., Setser D.W. Radiative lifetimes and collisional deactivation rate constants of excited Ne(2p53p) states. J. Chem. Phys., 1980, No.7, p.4099-4110.

233. Борисов В.Б., Егоров B.C., Пастор A.A. Исследование передачи возбуждения между состояниями 2р5Зр-конфигурации неона методом лазерной флоуресценции. Оптика и спектроскопия, 1988, т.65, в.5, с.1029-1031.

234. Баран В.М., Конончук Г.Л., Якунов А.В. Переходы между компонентами тонкой структуры неона при неупругих столкновениях атомов неона и гелия. ЖПС, 1984, т.41, в.1, с.128-134.

235. Большаков А.А., Раводина О.В., Семенец В.В. Передача возбуждения между уровнями 2р53р неона при столкновениях Ne Не. - Оптика и спектроскопия, 1989, т.67, в.4, с.773-778.

236. Иванов В.А. Распределение потока квантов по переходам с возбужденных уровней атома Ne в распадающейся плазме в смеси He-Ne. Оптика и спектроскопия, 1991, т.70, в.5, с.967-971.

237. Bohringer Н., Durup-Ferguson М., Fahey D.W., Fehsenfeld Н., Ferguson Е.Е. Collisional relaxation of vibrationally excited O* ions. J. Chem. Phys., 1983, v.79, No.9, p.4201-4213.

238. Zamir Е., Huestis D.L., Nakano H.H., Hill R.M., Lorents D.C. Visible absorption by electron-beam pumped rare gases. IEEE J. Quant. Electron., 1979, v.QE-15, No.5, p.281-288.

239. Rigrod W.W. Homogeneously broadened CW lasers with uniform distributed loss. IEEE J. Quant. Electron., 1978, v.QE-14, No.5, p.377-381.

240. Ломаев М.И., Мельченко C.B., Тарасенко В.Ф., Феденев А.В. Увеличение коэффициента усиления на X = 585,3 нм плазменного неонового лазера в четырехкомпонентной смеси. Письма в ЖТФ, 1992, т. 18, в.24, с.63-68.

241. Yokoyama A., Hatano Y. De-excitation rate constants of Ne(3P2, 3Pi and 3P0) by atoms and molecules as studied by the pulse radiolysis method. Chem. Phys., 1981, v.63, No.l, 2, p.59-65.

242. Phelps A.V., Molnar J.P. Lifetimes of metastable states of noble gases. Phys. Rev., 1953, v.89, No.6, p.1202-1208.

243. Brom J.M., Kolts J.H., Setser D.W. Quenching rate constants for Ne(3P2) metastable atoms at room temperature. Chem. Phys. Lett., 1978, v.55, No.l, p.44-48.

244. Tang S.Y., Marcus A.B., Muschlitz E.E. Velocity dependence of the ionization of Ar, & and Xe on impact of metastable neon atoms. J. Chem. Phys., 1972, v.56, No.l, p.566-572.

245. Neynaber R.H., Marguson G.D. Chemi-ionization in collisions of metastable neon with argon. Phys. Rev., 1975, v.ll,No.3, p.865-871.

246. Neynaber R.H., Marguson G.D. Penning and associative ionization in the metastable neon-krypton system. Phys. Rev., 1976, v. 14, No.3, p.961-964.

247. Neynaber R.H., Tang S.Y. Chemi-ionization in collisions of metastable neon with xenon. J. Chem., Phys., 1979, v.70, No.9, p.4272-4276.

248. Hoffmann A. Die bestimmung der lebensdauer metastabiler anregunszustande des neonaus reststrommessungen in glimmentladungen. Z. Phys., 1942, v.l 19, No.3-4, p.223-236.

249. Kruithof A.A., Penning F.M. Determination of the Townsend ionization coefficient a for mixtures of neon and argon. Physica, 1937, v.4, No.6, p.430-449.

250. Biondi M.A. Diffusion, de-excitation, and ionization cross sections for metastable atoms. I. Phys. Rev., 1952, v.88, No.3, p.660-665.

251. Verheijen M.J., Beijerinck H.C.W. State selected total penning ionization cross sections for the systems Ne*(3P0,3P2) + Ar, Kr, Xe and N2 in the energy range 0.06<E0(eV)<8.0. Chem. Phys., 1986, v. 102, No.l, 2, p.255-273.

252. Gregor R.W., Siska P.E. Differential elastic scattering of Ne*(3s3P20)by Ar, Kr, and Xe: Optical potentials and their orbital interpretation. J. Chem. Phys., 1981, v.74, No.2, p. 1078-1092.

253. Yokoyama A., Takao S., Ueno Т., Hatano Y. Measurements of de-excitation rate constants of Ne(3P2,3P0 and 3P0 by N2 and SF6 using a pulse radiolysis method. Chem. Phys., 1980, v.43, No.2, p.439-446.

254. Oka Т. Calculation on the modified Beer-Lambert law. Res. Rep. Nagaoka Thsh. Coll., 1977, v.13, No.4, p.207-212.

255. Davis C.C., McFarlane R.A. Lineshape effects in atomic absorption spectroscopy. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 1977, v.18, p.151-170.

256. Sierra R.A., Clark J.D., Cunningham A.J. An experimental study of the reactions of excited neon atoms in pure afterglow plasmas using resonance absorption spectrometry. J. Phys., 1979, v.B12, No.24, p.4113-4134.

257. Clark J.D., Cunningham A.J. Temperature studies of Ne(3P0) de-excitation kinetics. J. Phys., 1982, v.B15, No. 16, p.2781-2790.

258. Leichner P.K., Cook J.D., Luerman S.J. Time dependence of the vacuum-uv emission from neon, and energy transfers to the resonance states Ne('Pi) and Ne(3Pi) in helium-neon mixtures. Phys. Rev., 1975, V.A12, No.6, p.2501-2513.

259. Phelps A.V. Diffusion, de-excitation, and three-body collision coefficients for excited neon atoms. Phys. Rev., 1959, v.l 14, No.4, p.1011-1025.

260. Watanabe Т., Katsuura K. Ionization of atoms by collision with excited atoms. II. A formula without the rotating-atom approximation. J. Chem. Phys., 1967, v.47, No.2, p.800-811.

261. Методы исследования плазмы. / Под ред. В. Лохте-Хольтгревена Пер. с англ. - М.: Мир, 1971.

262. Galy J., Aouame К., Birot A., Brunet Н., Millet P. Energy transfers in Ar-Xe and Ne-Xe mixtures excited by alpha particles: II. Kinetic study. J. Phys., 1993, V.B26, No.3, p.477-488.

263. Gleason R.E., Bonifield T.D., Keto J.W., Walters G.K. Electronic energy transfer in argon-xenon mixtures by electron bombardment. J. Chem. Phys., 1977, v.66, No.4, p.1589-1593.

264. Brunet Н., Birot A., Dijols Н., Galy J., Millet P., Salamero Y. Spectroscopic and kinetic analysis of the VUV emissions of argon and argon-xenon mixtures: II. Energy transfer in Ar-Xe mixtures. J. Phys., 1982, V.B15, No. 17, p.2945-2967.

265. Rice J.K., Johnson A.W. Enhancement by helium and argon of the formation rate of the 1720 A radiating states of Xe^ excited by onE beam. - J. Chem. Phys., 1975, v.63, No.12, p.5235-5237.

266. Kolts J.H., Setser D.W. Decay rates or Ar(4s,3P2), Ar(4s',3P0), Kr(5s,3P2), and Xe(6s,3P2) atoms in argon. -J. Chem. Phys., 1978, v.68, No.l 1, p.4848-4859.

267. Laporte P., Subtil J.L., Reininger R., Gurtler P. Xenon luminescence in high pressure argon: spectroscopy and kinetics. Chem. Phys., 1993, v.177, No.l, p.257-269.

268. Atzmon R., Cheshnovsky O., Raz В., Jortner J. Collisional quenching of resonance states of rare gases. -Chem. Phys. Lett., 1974, v.29, No.3, p.310-313.

269. Oka Т., Kogoma M., Imamura M., Arai S., Watanabe Т. Energy transfer of argon excited diatomic molecules. J. Chem. Phys., 1979, v.10, No.7, p.3384-3389.

270. Arai S., Firestone R.F. Evidence for the formation of neutral rare-gas molecules by electron-beam pulses. -J. Chem. Phys., 1969, v.50, No.10, p.4575-4589.

271. Oka Т., Rao V.S.R., Redpath J.L., Firestone R.F. Mechanism for decay and spontaneous radiative decay constants of the lowest-lying attractive excited states of Ne2, Ar2, and Kr2. J. Chem. Phys., 1974, v.61, No.l 1, p.4740-4746.

272. Arai S., Oka Т., Kogoma M., Imamura M. Near infrared absorptions of neon, argon, krypton, and xenon excited diatomic molecules. J. Chem. Phys., 1978, v.68, No. 10, p.4595-4603.

273. Takao S., Kogoma M., Oka Т., Imamura M., Arai S. Optical absorption spectra and kinetic behavior of helium excited diatomic molecule (a32^). J. Chem. Phys., 1980, v.73, No.l, p.148-155.

274. Kasama К., Oka Т., Arai S., Kurusu H., Hama Y. Near-infrared absorption bands and kinetic behavior of rare gas excited diatomic molecules. J. Phys. Chem., 1982, v.86, No.l 1, p.2035-2042.

275. Leblond J.B., Collier F., Hoffbeck F., Cottin P. Kinetic study of high-pressure Ar-H20 mixtures excited by relativistic electrons. J. Chem. Phys., 1981, v.74, No.l 1, p.6242-6255.

276. Collier F., Leblond J.B., Hoffbeck F., Cottin P. UV transient absorptions in high pressure argon excited by relativistic electrons. J. Chem. Phys., 1981, v.74, No.8, p.4372-4379.

277. Moutard P., Laporte P., Subtil J.-L., Damany N., Damany H. Pressure effects on kinetics and decay processes in argon under selective photoexcitation. J. Chem. Phys., 1987, v.87, No.8, p.4576-4588.

278. Keto J.W., Gleason R.E., Walters G.K. Production mechanisms and radiative lifetimes of argon and xenon molecules emitting in the ultraviolet. Phys. Rev. Lett., 1974, v.33, No.23, p. 1365-1368.

279. Hoff P.W., Swingle J.C., Rhodes Ch.K. Demonstration of temporal coherence, spatial coherence, and threshold effects in the molecular xenon laser. Opt. Commun., 1973, v.8, No.2, p.128-131.

280. Castex M.-C., Morlais M., Spiegelmann F., Malrieu J.P. Comparison between experimentally and theoretically determined potential curves of the ATj lowest states. J. Chem. Phys., 1981, v.75, No.10, p.5006-5018.

281. Eckstrom D.J., Nakano H.H., Lorents D.C., Rothem Т., Betts J.A., Lainhart M.E., Dakin D.A., Maenchen J.E. Characteristics of electron-beam-excited Xe^ at low pressures as a vacuum ultraviolet source. -J. Appl. Phys., 1988, v.64, No.4, p. 1679-1690.

282. Радциг A.A., Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомных ионов. М.: Энергоатомиздат, 1986.

283. Глотов Е.П., Данилычев В.А., Чебуркин Н.В. Эффективность использования электронного пучка в импульсно-периодических электроионизационных С02-лазерах и комплексная оптимизация параметров их возбуждения. Труды ФИАН, 1983, т.142, с.3-45.

284. Gielkens S.W.A., Witteman W.J., Tskhai V.N., Peters P.J.M. The optimization of the multi-atmospheric Ar-Xe laser. IEEE J. Quant. Electron., 1998, v.QE-34, No.2, p.250-259.

285. Patterson E.L., Samlin G.E., Brannov P.J., Hurst M.J. A study of an electron-beam excited atomic xenon laser at high energy loading. J. Quant. Electron., 1990, v.QE-26, No.9, p.1661-1667.

286. Магда Э.П., Гребенкин К.Ф., Крыжановский B.A., Бочков А.В., Мухин С.Л. Экспериментальное исследование влияния температуры на характеристики ксенонового лазера с ядерной накачкой. -Письма в ЖТФ, 1992, т. 18, в.5, с.96-98.

287. Крыжановский В.А., Мавлютов А.А., Миськевич А.И. Характеристики генерации Ar-Xe лазера с ядерной накачкой при повышенных температурах. Письма в ЖТФ, 1995, т.21, в. 13, с.90-94.

288. Тарасенко В.Ф., Феденев А.В. Увеличение мощности излучения лазера на А, = 2,03 мкм ксенона при нагреве рабочей смеси. Письма в ЖТФ, 1991, т.17, в.15, с.28-33.

289. Бункин Ф.В., Дацкевич Н.П., Держиев В.И., Карлов Н.В., Кузьмин Г.П., Месяц Г.А., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Мощный лазер с активным объемом 270 л на ИК переходах ксенона. Квантовая электроника, 1986, т.13, № 4, с.878-880.

290. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. М.: Наука, 1979.

291. Avizonis P. V., Doss Т.Т., Heimlich R. Measurements of beam divergence of Q-switched ruby laser rods. -Rev. Sci. Instrument., 1967, v.38, No.3, p.331-334.

292. Рагульский B.B., Файзуллов Ф.С. Простой метод измерения расходимости лазерного излучения. -Оптика и спектроскопия, 1969, т.27, в.4, с.707-708.

293. Борн М., Вольф Э. Основы оптики: Пер. с англ. М.: Наука, 1973.

294. Nicies F.E., Robertson W.W. Temperature dependence of the rate of conversion of He+ into He2 . J. Chem. Phys., 1965, v.42, No.9, p.3277-3280.

295. Johnsen R., Chen A., Biondi M.A. Three-body association reactions of He+, Ne+, and Ar+ ions in their parent gases from 78 to 300 K. J. Chem. Phys., 1980, v.73, No.4, p.1717-1720.

296. Smith D., Cromey P.R. Conversion rates and ion mobilites in pure neon and argon afterglow plasmas. J. Phys., 1968, ser.2, v.Bl, No.4, p.638-649.

297. Liu W.-C.F., Conway D.C. Ion-molecule reaction in Ar at 296, 195, and 77 °K. J. Chem. Phys., 1975, v.62, No.8, p.3070-3073.

298. Smith D., Dean A.G., Plumb I.C. Three body conversion reactions in pure rare gases. J. Phys., 1972, v.B5, No.l 1, p.2134-2142. ,,

299. Traey C.J., Oskam H.J. Reaction rate constant for Kr+ + 2Kr -> Kr2+ + Kr*. J. Chem. Phys., 1976, v.65, No.8, p.3387-3388.

300. Vitols A.P., Oskam H.J. Reaction rate constant for Xe+ + 2Xe Xe2 + Xe. Phys. Rev., 1973, v.A8, No.4, p.1860-1863.

301. Veatch G.E., Oskam H.J. Recombination and ion-conversion processes in helium-neon mixtures. Phys. Rev., 1970, v.A2, No.4, p. 1422-1488.

302. Bohme D.K., Dunkin D.B., Fehsenfeld F.C., Ferguson E.E. Flowing afterglow studies of ion-molecule association reactions. J. Chem. Phys., 1969, v.51, No.3, p.863-872.

303. Chen C.L. Atomic processes in helium-krypton and helium-xenon mixtures. Phys. Rev., 1963, v.131, No. 6, p.2550-2555.

304. Hutchinson M.H.R. Excimers and excimer lasers. Appl. Phys., 1980, v.21, p.95-114.

305. Hokazono H., Midorikawa K., Obara M., Fujioka Т. Theoretical analysis of self-sustained discharge pumped XeCl laser. J. Appl. Phys., 1984, v.56, No.3, p.682-685.

306. Jones J.D.C., Lister D.G., Wareing D.P., Twiddy N.D. The temperature dependence of the three-body reaction rare coefficient for some rare-gas atomic ion-atom reactions in the range 100-300 K. J. Phys., 1980, v.B13, No.16, p.3247-3255.

307. Jones J.D.C., Lister D.G., Twiddy N.D. Equilibrium constant for the reaction Xe+ + 2Ar <-> XeAr+ + Ar in the temperature range 150-300 К and the dissociation energy of XeAr+. Chem. Phys. Lett., 1980, v.70, No.3, p.575-578.

308. Luches A., Perrone A., Zecca A. Electron-beam-induced emission of KrXe+. Opt. Commun., 1983, v.47, No.3, p. 199-201.

309. Bohme D.K., Adams N.G., Mosesman M.M., Dunkin D.B., Ferguson E.E. Folowing afterglow studies of the reactions of the rare-gas molecular ions He2, Ne2 and Ar2+ with molecules and rare-gas atoms. J. Chem. Phys., 1970, v.52, No.10, p.5094-5101.

310. Levin L.A., Moody S.E., Klosterman E.L., Center R.E., Ewing J.J. Kinetic model for long-pulse XeCl laser performance. IEEE J. Quant. Electron., 1981, v.QE-17, No. 12, p.2282-2289.

311. Kebarle P., Haynes R.M., Searles S.K. Mass-spectrometric of ions Xe, Kr, Ar, Ne at pressure up to 40 torr: Termolecular formation of the rare-gas molecular ions. Bond dissociation energy of Ar2+ and Ne2. J. Chem. Phys., 1967, v.47, No.5, p.1684-1691.

312. Schmeltekopf A.L., Fehsenfeld F.C. De-excitation rate constants for helium metastable atoms with several atoms and molecules. J. Chem. Phys., 1970, v.53, No.8, p.3173-3177.1. ЛИТЕРАТУРА 265

313. Bourene M., Le Calve J. De-excitation crossection of metastable argon by varions atoms and molecules. -J. Chem. Phys., 1973, v.58, No.4, p.1453-1458.

314. Lindinger W., Schmeltekopf A.L., Fehsenfeld E.C. Temperature dependence of de-excitation rate constants of He(23 S) by Ne, Ar, Xe, H2, N2, 02, NH3, and C02. J. Chem. Phys., 1974, v.61, No.7, p.2890-2895.

315. Boucque R., Mortier P. On the production and the decay of delayed molecular ultraviolet radiation in rare gas Townsend discharges. J. Phys., 1970, v.D3, No.l2, p.1905-1911.

316. Bardsley J.M., Biondi M.A. Dissociative recombination. Adv. at Mol. Phys., 1970, v.6, p.2-57.

317. Eckstrom D.J., Nakano H.H., Lorents D.C., Rothem T., Betts J.A., Lainhart M.E., Triebes K.J., Dakin D.A. Characteristics of electron-beam-excited Kr2* at low pressures as a vacuum ultraviolet source. J. Appl. Phys., 1988, v.64, No.4, p.1691-1695.

318. Schneider В., Cohen J.S. Ground and excited states of Ne2 and Ne2. II Spectroscopic properties and radiative lifetimes. J. Chem. Phys., 1974, v.61, No.8, p.3240-3243.

319. Ono K., Oomori T., Fujita S. High-power lasing on the Nel 540 nm line in electron beam generated plasmas. -Appl. Phys. Lett., 1986, v.49, No.5, p.239-241.

320. Chen C.L. Electron collision in neon plasma. Phys. Rev., 1964, v.135, No.3A, p.627-631.

321. Frost L.S., Phelps A.V. Momentum-transfer cross sections for slow electrons in He, Ar, Kr, and Xe from transport coefficients. Phys. Rev., 1964, v.136, N0.6A, p.1538-1546.