Моделирование кинетических процессов в электроразрядных молекулярных лазерах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Введение.

Глава 1. Формирование самостоятельного объемного разряда в лазерных средах.

1.1. Самостоятельный объемный разряд - источник накачки мощных газовых лазеров.

1.2. Формирование плазменного столба разряда.

1.3. Формирование катодного слоя.

1.3.1. Описание модели.

1.3.2 Высоковольтная граница зажигания объемного разряда.

1.4. Релаксация плазмы объемного разряда в импульсных СО2 и ХеС1 -лазерах.

1.4.1 Релаксация плазмы в активной среде СО2 - лазера.

1.4.2 Релаксация плазмы в активной среде ХеС1 - лазера.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Моделирование С02 - лазера, накачиваемого комбинированным разрядом среднего давления.

2.1. Импульсные С02 - лазеры (краткий обзор).

2.2. Описание модели С02 - лазера.

2.3. Расчет кинетических процессов в активной среде и энергетических характеристик С02 - лазера.

2.4. Влияние добавок водорода на характеристики С02 - лазера.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Численное моделирование СО - лазера, накачиваемого комбинированным разрядом среднего давления.

3.1. Исследование СО - лазеров (краткий обзор).

3.2. Описание модели СО - лазера.

3.3. Расчет энергетических характеристик.

3.4. Роль добавок азота и ксенона в газовую смесь.

Выводы к главе 3.

Газовые лазеры представляют собой один из наиболее широко распространенных типов квантовых генераторов. Их отличительными особенностями являются высокая стабильность частоты, хорошее качество излучения, а так же возможность регулировать его мощность в широких пределах. Используя различный состав рабочей смеси и способ накачки, газовые лазеры могут генерировать в очень широком интервале длин волн (10~7-10~5м). Эти свойства обеспечили газовым лазерам очень широкое практическое применение.

Существуют четыре основных способа возбуждения активной среды газовых лазеров. Это - электроразрядный, электроионизационный, химический и газодинамический. Их особенности достаточно полно изложены в обзорах [1-4], на основании которых можно утверждать, что электрический разряд является наиболее распространенным, поскольку он проще реализуется технически. Поэтому подавляющее большинство промышленных лазеров являются электроразрядными.

Из всех известных типов электрических разрядов только самостоятельный объемный разряд высокого давления сочетает в себе одновременно как относительную простоту конструкции, так и наиболее высокий удельный энерговклад в активную среду. Применяя именно этот тип разряда были получены высокие удельные энерговклады (до~1Дж/см3) и пиковые мощности (~1 МВт/см3) [5]. Поэтому самостоятельный объемный разряд практически не имеет альтернативы при создании мощных и компактных лазерных установок, имеющих чрезвычайно широкое практическое применение [5,6].

Именно задачи по созданию лазеров в наибольшей степени стимулировали изучение объемного разряда как физического явления. За короткое время были разработаны методы возбуждения [1,7,8], исследованы основные физические свойства объемных разрядов [7-12], а так же созданы лазеры, в которых объем активной среды составлял сотни литров [13,14].

Несмотря на большой объем имеющейся экспериментальной информации отсутствует ясная физическая модель формирования объемного разряда, учитывающая все наиболее известные экспериментальные факты и дающая четкие критерии однородного формирования плазмы разряда. С помощью такой модели можно достигнуть максимально возможного энерговклада в среду правильно выбирая конструктивные параметры установки.

Диапазон E/N (Е-напряженность электрического поля, N-концентрация молекул газовой смеси), в котором возбуждается самостоятельный объемный разряд, не является оптимальным для накачки СС>2 и СО-лазеров, наиболее перспективных для получения высоких КПД и удельной энергии излучения.

Накачка этих лазеров при оптимальных E/N позволяет существенно повысить их энергетические характеристики. Из-за того, что оптимальные E/N лежат в области несамостоятельного разряда, необходимо создавать и поддерживать плазму внешним ионизатором, наиболее распространенным из которых является электронный пучок. Также лазеры получили название электроионизационных. Они обладают наиболее высокими КПД и удельной мощностью излучения. Однако из-за небольшого срока службы разделительной фольги электронного ускорителя, необходимости радиационной защиты и ряда других сложностей, связанных с использованием электронного пучка, электроионизационные лазеры не нашли широкого практического применения.

Хорошей альтернативой электроионизационным лазерам могут стать лазеры, возбуждаемые комбинированным разрядом, где плазма создается самостоятельным разрядом малой длительности, а основная энергия вводится при оптимальных E/N на несамостоятельной стадии разряда во время рекомбинационного распада плазмы. В области среднего давления соотношение энергии введенной на самостоятельной и несамостоятельной стадиях примерно равно 3:97 [15].

Данный способ возбуждения был применен еще в 1970-х годах для С02-лазера [16], однако до последнего времени не удавалось достигнуть высоких энерговкладов в среду, и, поэтому способ не получил должного развития. Только недавно, так же для С02-лазера [15], использовав диодную и трехэлектродную развязку цепей питания самостоятельного и 5 несамостоятельного разрядов, удалось получить энергетические характеристики сравнимые с электроионизационными лазерами. Этим объясняется то, что до сих пор не было разработано теоретической модели, позволяющей описать кинетические процессы в активной среде лазера, возбуждаемого комбинированным разрядом среднего давления. Такая модель необходима для расчета энергетических характеристик и оптимальных условий возбуждения С02-лазера.

Успешное применение комбинированного разряда для возбуждения СС>2-лазера дает неплохую надежду на создание СО-лазера, возбуждаемого тем же способом.

Известно, что квантовый КПД СО-лазера примерно в двое выше [17], чем у СОг-лазера, поэтому, СО-лазеры являются более перспективными для получения высокой эффективности и удельной мощности излучения. Однако для практического применения кроме высоких энергетических характеристик важно так же, чтобы лазер работал при комнатной температуре. Сочетание указанных параметров является достаточно сложной задачей.

Для оценки перспектив ее решения необходимо построение численной модели СО-лазера применительно к условиям накачки комбинированным разрядом среднего давления.

Исходя из вышеизложенного можно сформулировать следующие цели настоящей работы:

- создать новую физическую модель формирования объемного разряда, обосновывающую условия однородного формирования разряда и способную объяснить основные известные экспериментальные факты;

- разработать и реализовать в виде компьютерных программ численные модели кинетических процессов в активных средах С02, СО, и ХеС1-лазеров для различных условий накачки;

- с помощью разработанных моделей провести расчеты и установить следующее:

1. Особенности процессов рекомбинации плазмы в С02 и ХеС1 - лазерах. 6

2. Соотношение эффективностей С02-лазеров, использующих для накачки различные типы электрических разрядов.

3. Влияние водорода на энергетические характеристики комбинированного разряда в С02-лазерах.

4. Оптимальные характеристики СО - лазера возбуждаемого комбинированным разрядом при комнатной температуре.

Структура работы

Работа состоит из введения, трех глав, заключения и таблицы плазмохимических реакций, оформленной в виде приложения.

Во введении приводится обоснование актуальности темы исследований, формулируются цели работы и описывается структура диссертации.

В первой главе представлена новая модель формирования самостоятельного объемного разряда. Она описывает процесс формирования плазменного столба и катодного слоя.

Основная предпосылка модели формирования плазменного столба состоит в том , что дрейфовая скорость электронов существенно выше скорости их диффузии поперек поля, электроны двигаясь под действием электрического поля и ионизуя газ, образуют цуги лавин, идущих по следу друг друга. В результате формируются тонкие проводящие нити. Для того, чтобы нити перекрылись и образовалась однородная плазма необходимо превышение начальной концентрацией электронов г^ некоторой критической величины посг.

Если 11о<посг, то плазма разряда будет состоять из множества диффузных нитей, а совокупное свечение нитей может создать впечатление однородности разряда. Следовательно, увеличение по повышает однородность разряда за счет увеличения объема, занятого микронитями, что приводит к росту вводимой и излучаемой энергии.

Для анализа стадии образования катодного слоя была создана одномерная численная модель, дающая самосогласованное описание процессов в плазменном столбе и формирующемся катодном слое.

Основой модели является система, состоящая из балансных уравнений для концентраций электронов (Пе), ионов (гц), возбужденных молекул (п.) и уравнения Пуассона.

Результаты расчетов позволили отразить динамику образования катодного слоя.

Была выявлена стадия, когда формирующийся катодный слой неустойчив вследствии отрицательной дис/ . Показано, что именно д] развитие токовой флюктуации на этой стадии приводит к контракции разряда на фронте импульса при напряжениях от статического пробоя до высоковольтной (нижней) границы зажигания объемного разряда. Выяснено так же, что эта граница не связана с границей перехода от таунсендовского к стриммерному механизму развития разряда, как считалось ранее.

Для выяснения особенностей формирования разряда при возбуждении цугом импульсов исследуется так же процесс релаксации плазмы с концентраций 1014, 1015 см~3 (соответствующих объемному разряду) и 1016, 1017 см-3 (соответствующих искровому каналу и неоднородностям типа диффузных нитей) применительно к активным средам С02 и ХеС1 - лазеров.

Полученные результаты дают основание считать, что неоднородность концентрации электронов может сохраняться в среде ХеС1- лазера до ~10"6 с, а в среде СОг-лазера до ~10~5 с. Такая неоднородность может привести к контракции при подаче следующего импульса напряжения.

Во второй главе представлена модель кинетических процессов и расчет энергетических характеристик С02 - лазера, накачиваемого комбинированным разрядом среднего давления.

С помощью разработанной модели было проведено сравнение различных способов возбуждения активной среды. Для одной и той же смеси C02:N2:He = 1:4:8, 70 торр, были проанализированы наиболее используемые методы возбуждения лазеров: непрерывный самостоятельный разряд, непрерывный несамостоятельный разряд с оптимальной напряженностью поля для передачи энергии на верхний лазерный уровень, и, наконец, комбинированный разряд. Результаты расчетов показали, что способ накачки комбинированным разрядом является наилучшим из всех проанализированных благодаря высокой эффективности ввода энергии на 8 верхний лазерный уровень и форме импульса возбуждения, обеспечивающей меньшие релаксационные потери.

Применительно к указанному способу возбуждения были проанализированы кинетические процессы и для различных смесей рассчитаны зависимости КПД от удельного энерговклада и добротности резонатора. Была так же рассчитана зависимость энергии излучения от соотношения [C02]/([C02]+[N2]).

Было так же проанализировано влияние добавок водорода в активную среду С02 - лазера.

В частности было найдено объяснение факту увеличения удельного энерговклада на несамостоятельной стадии разряда при увеличении концентрации Н2. Оно заключается в том, что при увеличении концентрации Н2 происходит снижение скоростей возбуждения высокоэнергетичных состояний молекул газовой смеси и, следовательно, скоростей ионизационных процессов, идущих с их участием. Это подавляет развитие неустойчивостей.

Показано так же, что водород позволяет уменьшить скорость деградации рабочей смеси за счет частичного восстановления С02 в течении ~10'3с после окончания протекания тока.

В третьей главе представлена численная модель СО-лазера, накачиваемого комбинированным разрядом среднего давления.

Основу модели составляет система балансных уравнений для 35 колебательных уровней молекулы СО и первого колебательного уровня молекулы N2. В систему включались так же уравнения баланса фотонов и температуры газовой смеси.

С помощью разработанной модели была показана возможность работы СО лазера, накачиваемого комбинированным разрядом среднего давления при комнатной температуре. Были рассчитаны энергетические характеристики лазера в многочастотном режиме генерации. Найдены оптимальные параметры лазера такие как: приведенная напряженность поля, удельный энерговклад, давление, добротность резонатора. 9

Выяснена так же роль добавок азота и ксенона в состав рабочей смеси СО - лазера и необходимость их применения в случае возбуждения активной среды комбинированным разрядом среднего давления.

Показано, что в случае накачки комбинированным разрядом добавка азота не является необходимой. Она оказывается полезной при накачке мощным разрядом малой длительности, когда распределение населенности СО с малым градиентом по колебательным состояниям не успевает устанавливаться, например, в случае электроионизационного лазера.

Показано, что оптимальная добавка Хе может снизить рабочие значения Е/р и, следовательно, повысить эффективность колебательного возбуждения СО при накачке самостоятельным разрядом.

В случае накачки комбинированным разрядом при оптимальном Е/р добавка Хе замедляет распад плазмы и, следовательно, увеличивает энерговклад в активную среду.

Присутствие ксенона уменьшает скорость диссоциации СО как прямым электронным ударом, так и в результате следующей реакции:

СО(Х11)+СО(А3П)->С02+С+0.4эВ. В заключении формулируются основные результаты работы.

Защищаемые положения

1. Новая модель формирования объемного разряда в лазерных средах которая:

- дает критерии однородного формирования разряда;

- объясняет рост вводимой и излучаемой энергии с увеличением начальной концентрации электронов, что не находило объяснения в более ранних моделях;

- показывает, что нижнее граничное напряжение зажигания объемного разряда обусловлено неустойчивостью катодного слоя в поднормальном режиме на стадии формирования.

2. Возможность создания СО-лазера возбуждаемого комбинированным разрядом при комнатной температуре и достижения КПД до 14% при давлении 130 торр и энерговкладе 423 ДжДлитр атм.).

10

3. В активной среде С02-лазера убыль концентрации заряда с уровня 1014-1015см~3 в диапазоне времени 10~7-10~6с происходит быстрее, чем с уровня 1016-1017см"3. Это объясняется изменением ионного состава плазмы во время релаксации.

4. Обоснование того, что по сравнению с другими методами возбуждения СС>2-лазера накачка комбинированным разрядом позволяет получить наиболее высокий КПД генерации, обеспечивая как максимально эффективный ввод энергии на верхний лазерный уровень, так и минимальные релаксационные потери.

5. Объяснение влияния водорода на увеличение энерговклада в газ за счет уменьшения скорости возбуждения метастабильных состояний азота, что улучшает устойчивость комбинированного разряда в среде С02~лазера.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях: I Международная конференция "Импульсные газовые лазеры на переходах атомов и молекул" (Томск, 1992);

VII конференция по физике тазового разряда (Самара, 1994);

VIII конференция по физике газового разряда (Рязань, 1996); International Symposium PLASMA'97 "Research and Applications of Plasmas" (Poland, Jamoltowek near Opole, 1997);

11-th IEEE International Pulsed Power Conference (Maryland USA, Baltimore, 1997);

III Международная конференция "Импульсные газовые лазеры на переходах атомов и молекул" (Томск, 1997);

International Conference on LASERS'97 (New Orleans, Louisiana, USA, 1997); International Conference on LASERS'98 (Arizona, USA 1998);

IX конференция по физике газового разряда (Рязань, 1998);

4-th International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers AMPL'99 (Tomsk, 1999);

XIII International Symposium On Gas Flow & Chemical Lasers , Florence, Italy, 2000

Публикации

Результаты работы полностью опубликованы в 8 статьях, 11 сборниках докладов и тезисов. Общее число работ, опубликованных по теме диссертации, составляет 19 наименований.

Научная новизна

1. Разработана новая модель формирования объемного разряда в лазерных средах, дающая условия однородного формирования разряда. Модель объясняет известные экспериментальные факты, которые не поддавались трактовке в более ранних моделях:

- рост предельного энерговклада в среду с увеличением начальной концентрации электронов (п<)), создаваемой в результате предварительной ионизации;

- улучшение однородности разряда с увеличением по, что ведет к росту энергии излучения лазера.

Модель впервые обосновывает, что высоковольтная граница (нижнее граничное напряжение) зажигания объемного разряда связана с развитием катодной неустойчивости в формирующемся катодном слое на стадии в поднормального горения разряда.

2. Обоснована возможность создания СО-лазера, возбуждаемого комбинированным разрядом среднего давления при комнатной температуре. Показано так же, что при оптимальных параметрах, таких как: давление, энерговклад и добротность резонатора, КПД лазера может достигать 14%.

3. Исследован процесс релаксации плазмы в активной среде С02-лазера при учете широкого набора плазмохимических реакций. Обнаружены существенные отличия хода этого процесса от известного закона рекомбинации, связанные с изменением ионного состава плазмы во время релаксации, в частности, с существенной концентрацией иона N20+, имеющего более низкий коэффициент рекомбинации, чем С02+ и его производные.

4. Обоснованы преимущества комбинированного разряда для возбуждения активной среды С02-лазера.

12

5. Показано, что водород уменьшает скорость возбуждения метастабильных состояних азота и, в результате, подавляет развитие ионизационной неустойчивости с их участием, что приводит к увеличению удельного энерговклада в активную среду С02-лазера при накачке комбинированным разрядом. Предложена так же расширенная схема восстановления С02, объясняющая уменьшение степени его диссоциации при добавке водорода.

Практическая ценность

Результаты диссертации могут быть использованы при проектирование электроразрядных лазеров на таких этапах этой работы как:

- выбор оптимальной схемы возбуждения разряда и удельного энерговклада в среду,

- выбор оптимального состава рабочей смеси и ее давления,

- выбор оптимальных параметров резонатора,

- расчет выходных характеристик лазера с заданными параметрами,

- определение стабильности состава рабочей смеси.

Кроме того, имеющиеся программы и база данных по сечениям и константам реакций могут быть использованы для расчета плазмохимичесих реакторов на основе газового разряда.

Выводы к главе 3

Создана численная модель СО-лазера, накачиваемого комбинированным разрядом. С помощью этой модели показана возможность работы СО-лазера, в указанных условиях накачки при комнатной температуре. Были найдены следующие оптимальные параметры активной среды лазера: давление 130торр, удельный энерговклад и>=423Дж/литр-атм и соотношения Е/р для различных смесей. КПД при оптимальных параметрах достигает 14%.

Выяснено, что при возбуждении активной среды комбинированным разрядом среднего давления добавка азота не является необходимой. Применение азота оправдано в случае использования для накачки мощных несамостоятельных разрядов малой длительности ~10цс, что позволяет увеличить эффективность работы лазера и получать импульсы излучения длительностью ~100цс.

Показано, что в случае возбуждения комбинированным разрядом при оптимальных Е/р присутствие ксенона не оказывает заметного влияния на КПД лазера. Положительное влияние ксенона заключается в увеличении скорости ионизации, что может уменьшить скорость распада плазмы и, тем самым, увеличить энерговклад в несамостоятельной стадии комбинированного разряда. Кроме того, присутствие ксенона уменьшает скорость деградации рабочей смеси.

Заключение

В настоящей работе были получены следующие основные результаты.

Создана модель формирования самостоятельного объемного разряда, в отличии от известных, учитывающая нитевидную микроструктуру плазменного столба и автоэмиссионные процессы при формировании катодного слоя. Модель дает критерии однородного формирования объемного разряда и впервые позволяет объяснить следующие экспериментальные факты:

- рост предельного энерговклада в среду с увеличением начальной концентрации электронов (по), создаваемой в результате предыонизации;

- улучшение однородности разряда с увеличением по, что ведет к росту энергии излучения лазера;

- наличие высоковольтной границы (нижнее граничное напряжение) зажигания объемного разряда, более высокое, чем напряжение статического пробоя, показано так же, что высоковольтная граница не связана условием лавинно-стриммерного перехода, как считалось ранее; уменьшение высоковольтной границы вплоть до уровня несамостоятельного разряда с помощью инжекции электронов в прикатодную область, плазменного катода или катода с высокими эмиссионными свойствами.

Критерии однородного формирования плазмы разряда могут оказаться полезными для проектирования лазеров, накачиваемых самостоятельным объемным разрядом.

Рассчитан процесс релаксации плазмы в активных средах С02 и ХеС1-лазеров с учетом широкого набора плазмохимических реакций. Это позволило впервые показать, что в среде С02-лазера в диапазоне времени 10"7-10~6с убыль концентрации заряда с уровня 1014-1015см3 (характерного для плазмы разряда) происходит быстрее, чем с уровня 1016-1017см'3 (характерного для неоднородностей типа диффузных нитей или стриммерных каналов). Это связано с изменением ионного состава плазмы С02-лазера, в частности, с существенной концентрацией иона N20+. Таким образом, неоднородность концентрации электронов может сохраняться в

112 среде С02-лазера до ~10'5с. В среде ХеС1-лазера неоднородность может сохраняться до ~10"6с.

Разработана численная модель С02-лазера, накачиваемого комбинированным разрядом среднего давления. Модель позволила проанализиравать кинетику процессов в таких лазерах и позволила впервые установить, что комбинированный разряд обеспечивает наиболее высокий КПД по сравнению с другими наиболее часто используемыми методами возбуждения лазеров такими как: непрерывный самостоятельный разряд, непрерывный несамостоятельный разряд с оптимальной напряженностью поля для передачи энергии на верхний лазерный уровень. Комбинированный разряд является наилучшим не только благодаря высокой эффективности ввода энергии на верхний лазерный уровень, но и форме импульса возбуждения, обеспечивающей минимальные релаксационные потери.

Было проанализировано так же влияние добавок водорода в рабочую смесь С02-лазера. Впервые установлено, что изменяя функцию распределения электронов по энергии, водород способствует снижению скорости возбуждения электронных метастабильных состояний молекулы азота и, как следствие, снижению скорости вторичных ионизационных процессов с участием возбужденных молекул. В результате, добавка водорода способствует увеличению энерговклада в среду на несамостоятельной стадии разряда.

Предложена так же расширенная схема восстановления С02 с участием водорода с помощью которой было объяснено наблюдаемое в эксперименте уменьшение степени диссоциации С02 в самостоятельном разряде.

Создана численная модель СО-лазера, накачиваемого комбинированным разрядом среднего давления. Модель позволяет дать самосогласованное описание кинетических процессов в активной среде и многочастотной генерации излучения в широком диапазоне температур и давлений применительно к условиям возбуждения комбинированным разрядом. С помощью этой модели была впервые показана возможность получения генерации и рассчитаны энергетические характеристики лазера

113 при комнатной температуре. Были найдены оптимальные параметры активной среды при которых КПД получился равным 14%.

Исследовалось так же влияние добавок азота и ксенона в рабочую смесь СО-лазера. Показано, что при возбуждении активной среды комбинированным разрядом среднего давления добавка азота не является необходимой. Применение азота оправдано в случае использования для накачки мощных несамостоятельных разрядов малой длительности ~10цс, что позволяет увеличить эффективность работы лазера и получать импульсы излучения длительностью ~100juc. В случае возбуждения комбинированным разрядом при оптимальных Е/р присутствие ксенона не оказывает заметного влияния на КПД лазера. Положительное влияние ксенона заключается в увеличении скорости ионизации и уменьшении скорости деградации рабочей смеси.

1. Велихов Е.П., Баранов В.Ю., Jlemoxoe B.C. и др. Импульсные СО2-лазеры иих применение для разделения изотопов. М.: Наука, 1983. 383 с.

2. Басов Н.Г., Данилычев В.А. / Мощные лазеры в технологии // Наука ичеловечество, 1985, с.261-278.

3. Абилъсиитов Г.А., Голубев B.C., Лебедев Ф.В. / Перспективы схемы иметоды для накачки мощных С02-лазеров для технологии // Изв. АН СССР. Сер. Физич., 1983, Т.47, №8, с.1497-1506.

4. Летохов B.C., Устинов Н.Д. Мощные лазеры и их применение. М.:

5. Советское радио, 1980, 320с.

6. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Степанов Ю.Ю. Электроразрядныеэксимерные лазеры на галогенидах инертных газов. М.: Энергоатомиздат, 1988. 215 с.

7. Месяц Г.А., Осипов В.В., Тарасенко В.Ф. Импульсные газовые лазеры. М.:1. Наука, 1991. 272 с.

8. Месяц Г.А., Бычков Ю.И., Кремнев В.В. / Импульсный нанасекундныйэлектрический разряд в газе // УФН. 1972. Т.107. N 2. С. 201-228.

9. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. и др. Инжекционная электроника.

10. Новосибирск: Наука, 1982. 237 с.

11. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Автоэмиссионные и взрывные процессы вгазовом разряде. Новосибирск: Наука, 1982. 253 с.

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

13. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. М.: Наука, 1991. 223 с.

14. Напартович А.П., Старостин А.Н. Механизмы неустойчивости тлеющего разряда повышенного давления, в сб. Химия плазмы. N 6. М.: Атом из дат 1979. С. 153-208.

15. Аполлонов В.В., Байцур Г.Г. и др. / С02-усилитель с большой апертурой // Квантовая электроника. 1987. Т. 14. N 1. С. 220-221.

16. Иванов М.Г. Импульсно-периодические С02-лазеры, накачиваемые мощным комбинированным разрядом., Дис. к.т.н. Екатеринбург 1999, 112с.

17. Re illy J.R. / Pulser/Sustainer Electrical Discharge Laser // J. Appl. Phys., 1972, vol.41, №8, p.3411-3416.

18. Алейников B.C., Масычев В.И. Лазеры на окиси углерода. М.: Радио и связь, 1990, 312 с.

19. Rogowski W., Татт R. // Arch. Electrotek, 1928, vol.20, №107, р.625-634.

20. Saxe R.F. // Brit. J. Appl. Phys, 1956, vol. 7, №9, p.336-340.

21. Schroder G. // Proc. 7th Conf. on Phenomena in Ionized Gases. Belgrade, 1965. P. 152-157.

22. Doran A.A., Mayer J. / Photographic and oscillographic investigations of spark discharges in hydrogen // Brit. J. Appl. Phys. 1967. Vol. 18. N 6. P. 793-799.

23. Gavenor M.C., Mayer J. / The development of spark discharge in hydrogen // Aust. J. Phys. 1969. Vol. 22. N 2. P. 155-167.

24. Doran A.A. / The development of a Townsend discharge in N2 up to breakdown investigated by image converter, intensifier and photomultiplier techniques // Z. Phys. 1968. Bd. 208. N 2. P. 427-440.

25. Chalmers I.D. // J. Phys. D.: Appl. Phys. 1971. Vol. 4. N 8. P. 1147-1151.

26. Месяц Г.А. Исследования по генерации мощных наносекундных импульсов. Дис. д.ф.-м.н. Томск: 1966. 292 с.

27. Бычков Ю.И., Месяц Г.А., Искольдский А.М. / Время формирования разряда в коротких воздушных промежутках в наносекундном диапозоне времени // ЖТФ. 1968. Т. 38. Вып. 8. С. 1281-1287.

28. Бычков Ю.И. и др. // Труды Всесоюзн. Конф. по физике и генераторам наносекундной плазмы. Алма-Ата: 1970. С. 470-475.

29. Месяц Г.А., Искольдский A.M., Кремнев В.В., Бычкова Л.Г., Бычков Ю.И. // ЖПМТФ, 1968, №3, с.77

30. Клименко К.А., Козырев А.В. и др. // Физика плазмы. 1983. Т. 9. Вып. 2. С. 196-201.

31. Palmer A.J. / A physical model on the initiation of atmospheric-pressure glow diacharges // Appl. Phys. Lett. 1974. Vol. 25. N 3. P. 138-140.

32. Levatter J.I., Lin S.C. / Necessary conditions for the homogenious formation of pulsed avalanche discharges at high gas pressures // J. Appl. Phys. 1980. Vol. 51. N 1. P. 210-222.

33. Канатенко МЛ. / Динамика начального развития самастоятельного объемного разряда с предионизацией // Письма в ЖТФ, 1983, т.9, №4, с.214-218

34. Карнюшин В.Н., Солоухин P.M. / Влияние начальных условий на развитие однородного разряда в газах //ДАН. 1978. Т. 236. N 2. С. 347-350.

35. Pearson P.R., Lamberton Н.М. // IEEE J. Quant. Electron. 1972. Vol. 8. N 2. P. 145-149.

36. Бычков Ю.И., Осипов В.В. и др. / Характеристики объемного разряда в промежутках с малым межэлектродным расстоянием // Изв. ВУЗов сер. Физика, 1986, №4 с.89-94

37. Рубинов Ю.А., Мазуренко Ю Г. / Об условиях получения однородного самостоятельного разряда в С02 лазерах высокого давления // ЖТФ, 1979, т.49 с.389-394

38. Shields Н., Alcock A.S., Taylor R.S. // Appl. Phys., 1983, vol. 31, p.27-35

39. Sumida et al. / Effect of preionization uniformity on KrF laser //J. Appl. Phys., 1981, vol. 52, p.2682-2690

40. Dreiskemper R., Schroder G. et. al. / Light emission during cathode sheath formation in preionized high-pressure glow discharges // IEEE Trans. Plasma Science. 1995. Vol. 23. N 2. P. 180-187.

41. Гадияк Г.В., Пономаренко А.Г. и др. / Об условиях формирования однородного самостоятельного газового разряда // Препринт ИТПМ СО АН СССР, №27-83 (Новосибирск: ИТПМ, 1983)

42. Гейман В.Г., Тетин СЛ., Клименко К.А., Козырев А.В., Королев Ю.Д., Месяц ГЛ., Новоселов Ю.Н. / Особенности формирования самостоятельного объемного разряда в больших межэлектродных промежутках // ЖТФ, 1985, т. 55, вып. 12, с. 2347-2353.

43. Баранов В.Ю., Петрушевич Ю.В., Смаковский Ю.Б. и др. j j Квантовая электроника, 1979, т. 6, с. 2552.117

44. Королев Ю.Д., Пономарев В.Б., Сынах B.C. / Режимы поддержания тока в катодном слое несамостоятельного объемного разряда возбуждаемого электронным пучком // ЖПМТФ , 1979, № 1, с. 21-25.

45. Захаров В.В., Карпиков А.А., Чепухов Е.В. / Объемный газовый разряд в азоте со стационарной внешней предионизацией // ЖТФ, 1976, т. 46, вып. 9, с. 1846-1856.

46. Ward A.L. / Calculations of cathode-fall characteristics // J. Appl. Phys., 1962, vol. 33, №9, p.2789-2794

47. Belasri A., Boeuf J.P., Pitchford L.C. / Cathode sheath formation in discharge-susteined XeCl laser // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 74. №3. P. 1553-1567.

48. Бычков Ю.И., Зарослов Д.Ю. и dp. // ЖТФ, 1983, т.53, №11, с.2138-2142

49. Аполлонов В.В., Байцур Т.Г., Семаков А.К. // Письма в ЖТФ, 1988, т. 14, с.18

50. Ковалъчук О.Б., Миненков В.Р. и др. // ЖТФ, 1996, т.66, №2, с.183-184

51. Ковалъчук О.Б., Кудабаев Б.Б. и др. // Материалы VII конф. по физике газового разряда (Самара, 1994)

52. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. 432с.

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

54. Смирнов Ю.М. Эффективные сечения возбуждения атомов и ионов электронным ударом. М.: Издательство стандартов 1989. 265 с.

55. Позднеев С.А. // Труды ФИАН, 1991, т. 213, с.61

56. Christophorou L.G., Compton R.N., Dickson H.W. / Dissociative electron attachment to hydrogen halids and their deuterated analogs // J. Chem. Phys., 1968, vol.48, №5, p.1949-1955.

57. Frost L.S., Phelps A.V. / Momentum transfer cross sections for slow electrones in He, Ar, Kr & Xe from transport coefficients // Phys. Rev., 1964, vol.136, №6, p. 1538-1545.

58. Rapp D., Englander- Golden P. / Total cross section for ionization and attachment in gases by elecron impact // J. Chem. Phys., 1965, vol.43, №5, p. 1464-1489.118

59. Kieffer L.J., Dunn G.H. / Electron impact ionization cross section data for atoms, atimic ions, and diatomic moleculars // Rev. of Modern Phys., 1966, vol.38, №1, p.1-35.

60. Engelhard A.G., Phelps A.V., Risk C.G. / Determination of momentum transfer and inelastic collision cross sections for electrons in nitrogen using transport coefficients // Phys. Rev., 1964, vol.135, №6A, p.1566-1574.

61. Hake R.D., Phelps A. V. / Momentum-transfer and inelastic-collision cross sections for electrons in 02, CO, and C02 // Phys. Rev., 1967, vol.158, №1, p.70-84.

62. Lovke J.J., Phelps A.V., Irvin В. V. / Predicted electron transport coefficients and operating characteristics of C02-N2-He laser mixtures // J. Appl. Phys., 1973, vol.44, №10, p.4664-4671.

63. Cartwrite D. / Rate coefficients and inelastic momentum transfer cross section for electronic excitation of N2 by electrones // J. Appl. Phys., 1978, vol.49, p.3855-3862.

64. Ульянов KMМенахин Л.П. // ЖТФ, 1971, т. 41, вып. 12, с. 2545-2551.

65. Менахин Л.П., Ерощенков Е.К, Ульянов КН. // ЖТФ, 1975, т. 45, вып. 6, с. 1346-1348.

66. Brown R.T., Nighan W.L. //Appl.Phys.Lett., 1978, vol.32., №11, p. 730-733.

67. Войтик M.T., Молчанов А.Г. / Устойчивость элекртического разряда с предионизацией в смесях инертных газов с галогеними // Письма в ЖТФ, 1978, т. 4, вып. 15, с. 901-906.

68. Пашкин С.В. // Теплофиз. выс. темп., 1972, т. 10, № 3, с.475-480.

69. Kushner M.J. // Trans, on Plasma Science, 1991, vol.19, №2, p.387-399.

70. Козырев А.В., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. / Автоэмиссионные процессы и переход от тлеющего разряда к дуговому // ЖТФ, 1987, т. 57, вып. 1, с. 58-64.

71. Козырев А.В., Королев Ю.Д. / Модель формирования канала при контракции импульсных объемных разрядов // ЖТФ, 1981, т. 51, вып. 10, с. 2210-2213.

72. Hokazono Н., Fujimoto Н. / Theoretical Analysis of the C02 Molecule Decomposition and Contaminant Yield in Transversely Excited Atmospheric C02 Laser Discharge // J. Appl. Phys. 1987. Vol. 62. N 5. P. 1585-1594.

73. Полак Л.С. Неравновесия химическая кинетика и ее применение. М.: Наука, 1979. 248с.

74. Месяц Г.А., Осипов В.В. и др. // ЖТФ. 1990. Т. 60. Вып. 4. С. 143-146.

75. Бронин С.Я., Колобов В.М. и др. / О нормольной плотности тока в несамостоятельном тлеющем разряде // ТВТ. 1980. Т. 18. N 1. С. 46-54.

76. Козырев А.В., Королев Ю.Д. / Регулярное расположение пятен на катоде в несамостоятельном объемном разряде // Физика плазмы. 1983. Т. 9. Вып. 4. С. 864-868.

77. Hidson D.I., Makios V., Morrison R. // Phys. Lett. 1972. Vol. 40A. N 5. P. 413-414.

78. Мартынов И.Н, Мехряков B.H., Осипов В.В. / Характеристики объемного разряда, возбуждаемого пакетом импульсов с частотой до ЮОкГц // ЖТФ 1992, Т.62, №3, с.58-62.

79. Nighan W.L., Brown R.T. // Appl. Phys. Letts. 1980, vol.36, p.498-500.

80. Ракитский Ю.В. и dp. Численные методы решения жестких систем. М.: Наука, 1979.

81. Kummler R., Leffert С. et. al. / A numerical model of carbon dioxide radiolysis // J. Phys. Chem. 1977, vol. 81, №25, p. 2451-2463.

82. Hokazono H, Midorikawa K, Obara M., Fujioka T. / Theoretical analysis of a self-susteined discharge pumped XeCl laser // J. Appl. Phys. 1984, vol.56, №3. p.680-690.

83. Борисов B.M., Кирюхин Ю.Б., Кочетов И.В., Новиков В.П. / Кинетика электронов и вызванные акустическими возмущениями неоднородности энерговклада в импульсно-периодическом XeCl лазере // Квантовая электроника, 1985, т. 12, №8, с. 1641-1649.

84. Бойченко A.M., Держиев В.И., Жидков А.Г., Карелин А.В., Коваль А.В., Середа О.В., Яковленко С.И. / Кинетические модели некоторых120плазменных лазеров, накачиваемых жестким ионизатором // Труды ИОФАН, 1989, т.21, с.44-115.

85. Maeda М., Takahashi A., Mizunami Т., Miyazoe Y. / Kinetic model for self-susteined discharge XeCl lasers // Jap. J. Appl. Phys., 1982, vol.21, №8, p.l161-1169.

86. Ачасов О.В., Лабуда С.А., Солоухин Р.И., Фомин Н.А. / О диагностике молекулярных состояний углекислого газа по резонансному поглощению С02-лазера // Докл. АН СССР, 1979, т.249, №6, с. 1353-1356.

87. Carter G.M. / A Laboratory Wide Band C02-Laser Radar System // IEEE J. Quant. Electr. 1979, v.5, №9, p.D41-D42.

88. Schwemmer G.K., Wilkerson T.D. / Lidar Temperature Profiting Performance Simulations of Mason's Method //Appl. Opt., 1979, v.18, №21, p.3539-3541.

89. Towle L.C., McKay J.A., Schriemph /./. / The Penetration of Thin Metal Plates by Combined CW and Pulse Laser Radiation // J. Appl. Phys., 1979, v.50, №6, p.4391-4393

90. Towle L.C. / A Commercially Viable Laser Process Inriches Deuterium at Allied Chemical // Laser Focus, 1979, v. 15, №7, p.28-29.

91. Ultee C.J. / Chemical and Gasdynamic Lasers // Laser Handb.,1979, v.3, p.199-287.

92. Райзер Ю.П., Шнейдер M.H., Яценко H.A. Высокочастотный емкостной разряд. М.: Наука, Физматлит, 1995, 380с.

93. Hecht Jeff. / Carbon doixide lasers span power spectrum // Laser Focus World. 1992, v.28, №9, p.87-88, 90-93, 95-96.

94. Haruhiko Nagai, Masao Hishii, Masaaki Tanaka et al. / CW 20-kW SAGE C02-Laser for Industrial Use // IEEE J. Quant. Electron., 1993, v.29, №12, p.2898-2908.

95. Басов Н.Г., Данилычев B.A., Керимов O.M., Подсосенный А. С. / Инверсия населенностей в активной среде электроионизационного С02-лазера придавлении активной среды до 20 атм. // Письма в ЖТФ, 1973, т. 17, в.З, с.147-150.

96. Бычков Ю.И., Бугаев С.П., Карлова Е.К., Карлов Н.В. и др. / Импульсный С02-лазер с энергией излучения 500 Дж // Письма в ЖТФ, 1975, т.1,в. 10, с.492.

97. Hill А.В. / Continuous Uniform Excitation of Medium Pressure C02 Laser Plasmas by Means of Controlled Avalanche Ionization // Appl. Phys. Lett., 1973, v.22, №12, p.670-673.

98. Seguin H.J.J., Nam A.K., Tulip J. / The Photoionitiated Impulse-Enhanced Electrically Excited (PIE) Discharge for High-Power CW Laser Application // Appl. Phys. Lett., 1978, v.32, №7, p.418-420.

99. Вуд О. / Импульсные молекулярные лазеры высокого давления // ТИИЭР, 1974, №3, с.83-134

100. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980, 512с.

101. Виттеман В. С02-лазер., М.: Мир, 1990, 360с.

102. Лобанов А.Н., Сучков А.Ф. / Функция распределения и баланс энергии электронов в электроионизационном лазере на двуокиси углерода // Квантовая электроника, 1974, т.1, №7, с. 1527-1536.

103. Осипов В.В., Иванов М.Г., Лисенков В.В. / Импульсно-периодический С02-лазер, накачиваемый комбинированным разрядом // Оптика атмосферы и океана, 1997, т.Ю, №11, с.1266-1270

104. Бычков Ю.И., Кудряшов В.П., Осипов В.В. / Импульсный лазер на двуокиси углерода с энергией излучения 15 Дж. // Квантовая электроника. 1974. т.1 №5, с. 1256-1258

105. Алиев А.А., Аполлонов В.В., Ахунов Н., Велимамедов Д.Н., Прохоров A.M., Фирсов КН. / Эффективность использования некоторых легкоионизуемых веществ для стабилизации разряда в С02-лазерах // Квантовая электроника, 1984, т.11, №4, с.735-739.122

106. Аполлонов В.В., Ахунов И., Фирсов К.Н. / Особенности применения легкоионизуемых веществ для получения объемных самостоятельных разрядов // Препринт ИОФ АН СССР, 1985, №212, 16с.

107. Sharma R.D., Brau С.А. / Energy Transfer in Near-Resonant Molecular Collisions due to Long-Range Forces with Application to Transfer of Vibrational Energy from v3 Mode of C02 to N2* // J. Chem. Phys., 1969, vol.50, p.919-923

108. Stark D.S., Gross P.H., Foster H.A. // IEEE J. Quant. Electr., 1975, vol. QE-11, p.774-778

109. Осипов В.В., Иванов М.Г., Лисенков В.В., Беляков И. И. / Влияние водорода на характеристики активной среды С02-лазера // Оптика атмосферы и океана, 1998, т.11, №2-3, с.116-118

110. Полак Л. С., Сергеев П.А., Словецкий Д.И. / Механизм ионизации азота в тлеющем разряде // ТВТ, 1977, т. 15, №1, с. 15-23.

111. Полак Л.С., Словецкий Д.И. и др. Релаксационные измерения и механизм возбуждения электронно-колебательных уровней молекул в тлеющем разряде в азоте, в сб. Химия плазмы. №5. М.: Атомиздат, 1978, с. 249-279.

112. Беляков И.И., Богданов И.И., Осипов В.В., Тельное В.А. / Изменения характеристик импульсно-периодического С02лазера в процессе работ // Лазерная техника и оптоэлектроника, 1991, №3, с.28-33

113. Mann M.M.,Rice D.K., Eguchi R.G. / An experimental investigation of high-power CO lasers // IEEE J. Quant. Electron., 1974, vol. 10, p.682-683.

114. Ионин A.A. / Отечественные разработки мощных лазеров на моноокиси углерода // Квантовая электроника, 1993, т.20, №2, с.113-121.

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

116. Газовые лазеры / под ред. Мак-Даниэля ИНигэна У., М: Мир, 1986, 552 с.123

117. Rocwood S. D., Brau J.E., Proctor W.A., Canawan G.H. / TA9 Time dependent calculations of carbon monoxide laser kinetics // IEEE J. of Quant. Electron., 1973, vol.9, p. 120-129.

118. Басов Н.Г., Долинина В.И., Ковш КБ., Пятахин М.В., Урин В.М. / Самосогласованный анализ кинетики элементарных процессов в ЭИ СО-лазере. // Препринт ФИАН, 1984, №183.

119. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990.

120. Осипов В.В., Иванов М.Г., Лисенков В.В. / Исследование предельных энергетических характеристик комбинированного разряда в потоке газов // Журнал технической физики, 1998, т.69, №5, с.33-38.

121. Басов Н.Г., Ионин А.А., Котков А.А., Курносое А.К, МакКорд Дж., Напартович А.П., Селезнев Л.В., Туркин Н.Г., Хагер Г. // Препринт ФИАН, 1999, №15.

122. Алейников B.C., Масычев В.И. / Роль ксенона в механизме создания инверсии населенностей в лазере на окиси углерода 41 // Квантовая электроника, 1985, т. 12, №9, с. 1932-1939.

123. Константинов М.Д., Осипов В.В., Суслов А.И. / Химико-ионизационная неустойчивость объемного разряда в квазистабильных С02 средах // ЖТФ, 1990, т.60, №10, с.27-36.

124. Shields Н., Smith A.L.S., Norris В. / Negative ion effects in TEA C02 lasers //J. Phys. D., 1976, vol.9, p.1587-1603.

125. Кондратьев B.H. Константы скоростей газофазных реакций. М.: Наука, 1971, 351 с.

126. Taylor R.L., Bitterman S. / Survey of vibration relaxation data for processes in C02-N2 laser system // Reviews of Modern Physics, 1969, vol.41, №1, p.26-47.

127. Rapp D., Kassal T. / The theory of vibrational energy transfer between simple molecules in nonreactive collisions // Chemical Reviews, 1969, vol.69, №1,p.61-102.