Радиолюминесцентные свойства иона неодима в жидких лазерных средах на основе оксихлорида фосфора тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 535.37; 541.49; 621.375.826

КАБАКОВ ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ

РАДИОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ИОНА НЕОДИМА В ЖИДКИХ ЛАЗЕРНЫХ СРЕДАХ НА ОСНОВЕ ОКСИХЛОРИДА ФОСФОРА

Специальность 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Обнинск - 2008

003456549

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации - Физико-энергетическом институте имени А.И. Лейпунского.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Серегина Елена Андреевна

Официальные оппоненты:

• доктор физико-математических наук,

профессор Коробкин Владлен Васильевич

• доктор физико-математических наук Плаксин Олег Анатольевич

Ведущая организация - Российский Федеральный ядерный центр - ВНИИ технической физики имени академика Е. И. Забабахина, г. Снежинск

Защита состоится 2008 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 201.003.01 при ГНЦ РФ-ФЭИ в конференц-зале по адресу: 249033, г. Обнинск, Калужской обл., пл. Бондаренко, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ-ФЭИ. Автореферат разослан 008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук ^^/¿/ф -Ю.А. Прохоров

Введение

Актуальность темы диссертации. Для осуществления инерциального термоядерного синтеза, промышленного разделения изотопов и ряда других крупных проектов необходимы мощные, но, в то же время, и дешевые источники лазерного излучения. Такими источниками вполне могут стать импульсные лазеры с ядерной накачкой, в которых энергия деления атомных ядер преобразуется в энергию лазерного излучения. Сегодня уже известно около трех десятков различных газовых сред, на которых получена генерация при накачке продуктами ядерных реакций [1,2]. Однако параметры этих сред (небольшая эффективность накачки, малое время жизни верхнего рабочего уровня) пока не могут в полной мере удовлетворить требованиям, предъявляемым к активным средам будущих мощных лазеров с ядерной накачкой. С другой стороны известно, что кроме газовых сред в лазерах широко используются конденсированные среды. Эти активные среды имеют большие времена жизни верхних рабочих уровней и большие концентрации активных ионов, что позволяет получить большую мощность лазерного излучения. Для лазеров с ядерной накачкой жидкие среды представляют особый интерес. В них можно гомогенно распределить делящееся вещество, что позволит на порядок увеличить эффективность ядерной накачки за счет полного использования энергии осколков деления при их торможении в лазерной среде. Использование урансодержащей жидкой лазерной среды позволит осуществить прокачку лазерной жидкости и тем самым решить проблему отвода избыточного тепла, которая особенно актуальна в условиях ядерной накачки. Несмотря на эти преимущества, развитие жидкостных лазеров с ядерной накачкой значительно отстает от развития лазеров на газовых смесях. В настоящее время разрабатываются два вида жидкостных лазеров, в которых используется преобразование кинетической энергии осколков деления ядер в лазерное излучение и которые отличаются по

способу накачки: лазеры с прямой ядерной накачкой и лазеры с ядерно-оптической накачкой. При прямой ядерной накачке лазерная среда возбуждается непосредственно осколками деления, при этом область накачки и область снятия инверсии совмещены. При ядерно-оптической накачке область ядерной накачки и область снятия инверсии разделены. Область ядерной накачки (конвертор) играет роль "ядерной лампы", которая преобразует энергию деления ядер в световую, а область снятия инверсии (активный элемент) - обычный лазерный элемент, накачиваемый этим светом. Ожидается, что кпд лазеров с прямой ядерной накачкой будет выше кпд лазеров с ядерно-оптической накачкой. Наиболее актуальной проблемой при разработке лазеров с прямой ядерной накачкой является создание эффективных лазерных урансодержащих сред, что невозможно сделать без понимания физических процессов, протекающих при преобразовании кинетической энергии осколков деления в возбуждение излучающих ионов редкоземельных элементов. В случае лазеров с ядерно-оптической накачкой главной проблемой является создание эффективного конвертора. Известно [3, 4], что облучение твердотельных лазеров мощным реакторным импульсом приводит к существенному необратимому ухудшению их генерационных характеристик вплоть до полного прекращения работы лазеров на этих материалах. Однако, влияние мощного потока нейтронов и у-квантов реактора на работу жидкостного лазера не было изучено.

Целью работы является разработка методик и проведение исследований, направленных на получение экспериментальной информации, необходимой для изучения физических процессов, протекающих при прямом преобразовании энергии продуктов ядерных реакций в оптическое и лазерное излучение сред на основе оксихлорида фосфора.

Структурные этапы изложения диссертации.

Для изучения процессов, происходящих в среде при ядерной накачке, необходимо было провести работу по изложенному ниже плану. Во-первых необходимо было изучить оптические и лазерные свойства иона неодима в неорганических растворителях на основе РОС13-МС1п (М: Бп, БЬ, 2г, Т1 и А1). Затем, перейти к изучению радиолюминесцентных свойств иона неодима в урансодержащих растворах на основе оксихлорида фосфора. В этой части работы необходимо было выяснить наиболее перспективные неорганические растворители, в которых эффективность накачки иона неодима тяжелыми заряженными частицами выше. Далее нами была предпринята попытка получения лазерного излучения при ядерной накачке, которая не увенчалась успехом. Тогда встал вопрос о возможности работы обычного жидкостного лазера с оптической накачкой в нейтронном поле реактора БАРС-б, ответу на который посвящена одна из глав диссертации. Забегая вперед, отметим, что лазер оставался работоспособным, но происходило изменение режима его работы, В завершающей главе диссертации представлен метод, позволяющий исследовать соотношение населенностей лазерных уровней иона неодима в процессе ядерной накачки. Следует подчеркнуть, что проведенное комплексное исследование показывает возможность осуществления лазерной генерации иона неодима в неорганической жидкости Р0С1з-8пС14-235и022+-Ш3+, а также перспективу использования лазерных сред на основе оксихлорида фосфора в качестве активных сред для лазера с ядерно-оптической накачкой.

Научная новизна.

Большинство результатов, представленных в диссертационной работе, получены впервые.

Разработан и реализован метод исследования радиационно-индуцированных изменений характеристик жидкостного лазера с оптической

накачкой в нейтронном поле импульсного реактора БАРС-6. Показано, что в сильных радиационных полях жидкостной лазер на неорганических жидкостях РОС1з-8пС1|-Ш3+ и Р0С13-8пС14-235и022+-Ш3+ остается работоспособным.

Разработан и реализован метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенности лазерных уровней иона неодима, позволяющий экспериментально изучать зависимости населенностей от скорости энерговклада осколков деления, от концентрации неодима и от времени жизни верхнего лазерного уровня.

Впервые получены зависимости радиационно-химического выхода возбужденных ионов неодима в растворах Р0С1з-МС1п-233и022+-Ш3+ (М: Тл, Ъх, Эп, ЭЬ) от концентрации неодима. В растворах Р0С13-МС1а-235и022+-Ш3+ (М: Бп, БЬ) радиационно-химическнй выход возбужденных ионов Кс13+ растет с ростом относительной концентрации кислоты Льюиса и достигает насыщения при соотношении концентрации [МС1„]/[Кс13+] больше 3. Такой характер зависимости указывает на внутрикомплексный перенос энергии возбуждения на центральный ион Ш3+ в этих растворах.

Впервые при оптической накачке получена лазерная генерация на ионах неодима в новой урансодержащей среде на основе оксихлорида фосфора с пентахлоридом сурьмы.

Практическая значимость работы.

Разработанная и представленная методика исследования радиационно-индуцированных изменений населенности лазерных уровней иона неодима позволяет изучать различные конденсированные среды под влиянием внешнего ионизирующего воздействия. С помощью данной методики показано, что в средах Р0С1з-8пС14-235и022+-Ш3+ наблюдается инверсия населенностей, которая указывает на возможность достижения ядерно-индуцированной лазерной генерации.

В работе показано, что конденсированные среды на основе оксихлорида фосфора обладают высокой радиационной стойкостью. Данное обстоятельство позволяет использовать жидкостные лазеры в сильных радиационных полях.

Полученные в диссертационной работе данные о вероятности спонтанного излучения, об излучателыюм времени жизни, о коэффициентах ветвления люминесценции и о сечении вынужденного излучения иона неодима в лазерных средах на основе оксихлорида фосфора могут быть использованы исследователями при моделировании протекающих в них физических процессов.

Высокое сечение вынужденного излучения иона неодима в среде РОСЬ-ВСЛз-Ш3"1" по сравнению с традиционно используемыми средами РОС1з-8пС1|-Кс13+ и РОС13-2гС11-Щ3+ делает её перспективной для квантовой электроники.

На защиту выносятся следующие основные положения п результаты:

• метод исследования радиационно-индуцированных изменений характеристик жидкостного лазера с оптической накачкой в нейтронном поле импульсного реактора БАРС-б;

• метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенности лазерных уровней иона неодима, позволяющий экспериментально изучать зависимости населениостей от скорости энерговклада осколков деления, от концентрации неодима и от времени жизни верхнего лазерного уровня;

• экспериментальные и расчетные данные по силам осцилляторов, вероятностям переходов, сечениям вынужденного излучения иона неодима в неорганических растворителях РОС13-МС1„ (М: Бп, БЬ, 2г, И, В, А1);

• результаты измерения положения и ширины линии люминесценции иона неодима в РОС13-ВС13-Нс13+ при возбуждении оптическим излучением и нейтронным потоком реактора БАРС-6;

• экспериментальные данные по радиационно-химическому выходу возбужденного иона неодима в неорганических растворителях Р0С13-МС1п-235и022+-Ш3+ (М: Ть БЪ).

Личный вклад автора. Разработка методов и экспериментальные исследования, представленные в диссертации, проводились либо лично автором, либо при непосредственном участии автора. Автор принимал активное участие в обработке экспериментальной информации, обсуждениях и опубликовании результатов.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

• использованием современных средств регистрации и методов обработки результатов;

• совпадением значений физических величин, получаемых различными методами;

• воспроизводимостью полученных результатов при повторении условий экспериментов.

Апробация работы.

Материалы, представленные в диссертации опубликованы в виде 3 статей, 9 препринтов ГНЦ РФ-ФЭИ, а также докладывались на XVI, XVII, XIX Симпозиумах «Современная химическая физика» (Туапсе, 2004, 2005, 2007), II Всероссийской конференции по прикладным аспектам химии высоких энергий (Москва, 2004), на XXIII Съезде по спектроскопии (Звенигород, 2005), на IV Международной конференции «Физика лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы» (Обнинск, 2007). Результаты

исследований регулярно докладывались и обсуждались на научных семинарах в ГНЦ РФ-ФЭИ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка цитируемой литературы из 98 наименований. Общий объем составляет 133 страницы, включая 54 рисунка и 18 таблиц.

Краткое содержание диссертации.

Во введении приводится обзор проведенных работ по поиску конденсированных сред для лазера с ядерной накачкой на момент начала исследований, представленных в диссертации, а также сформулированы цель и задачи работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе описывается спектроскопический метод определения люминесцентных и генерационных параметров лазерных жидкостей, а также приводятся результаты его применения по отношению к исследуемым средам РОС1з-МС1п-Ш3+ (М: БЬ, Бп, 2г, "Ц А1, В) и водному раствору перхлората неодима НзО-Кс13+. Реализация данного метода основана на теории Джадда-Офельта, которая позволяет математически разделить влияние матрицы и люминесцирующего иона на спектрально-люминесцентные свойства.

Выяснено, что полосы поглощения иона неодима в растворах РОС13-МС1п-Ш3" (М: Бп, БЬ, 2х, 7\, В, А1) смещены на 20-211 см"1 в сторону меньших частот относительно полос поглощения в акваионе. Смещение наиболее интенсивных полос поглощения возрастает в ряду БЬ->Бп->2г—>Тл->В->А1, что может указывать на усиление степени ковалентности связи Ш3+ с его ближайшим окружением.

В рамках теории Джадда-Офельта проведен анализ спектров поглощения иона неодима в водном растворе и в растворах РОС1з-МС1„-Ш3+ (М: Бп, БЬ, 2т, И, В, А1). Полученные нами параметры Д, 04, Об для акваиона неодима,

Таблица 1

Значения парамет] зов Джадда-Офельта

Раствор П2-10 20, см 2 п4- ю20, см2 Пй-10 20, см2

Н20-Ш3+[5] 0.92 ±0.31 4.95 ±0.27 7.85 +0.41

Н20-Ш3+ 1.09 ±0.04 4.43 ±0.07 7.95 ± 0.41

РОСЬ-БЬСЬ-Ш5* 2.04 ±0.03 5.34 ± 0.04 5.85 ±0.14

РОС13-8па4-Ш3+ 1.45 ±0.02 5.14 ±0.03 6.76 ± 0.22

РОС1з-2гС14-Ш3" 2.69 ±0.04 5.61 ±0.07 7.66 ±0.29

РОСЬ-НСЬ-Ш3* 2.30 ±0.05 6.29 ±0.08 7.87 ±0.55

РОС13-А1С]3-Ш3+ 3.23 ±0.05 6.19 ±0.09 7.11 ±0.47

РОС1з-ВС1з-Ш3+ 2.60 ±0.03 4.08 ±0.03 4.97 ± 0.42

представленные в таблице 1, вполне удовлетворительно согласуется с параметрами из работы [5].

Для растворов РОС1з-МС1п-Шэ+ (М: Бп, БЬ, Ъх, "Д В, А1) характерно существенное изменение параметра П2 от 1.45-Ю"20 см2 для раствора с Бп до 3.23-Ю'20 см2 для раствора с А1, что связано с увеличением интенсивности сверхчувствительного перехода (СЧП) иона неодима в этих растворах. Увеличение интенсивности СЧП и рост величины параметра указывают на снижение симметрии окружения Ш3+ в растворах РОС1з-МС1п-Ш3+ при изменении центрального атома кислоты Льюиса от Бп к А1.

Используя полученные параметры Джадда-Офельта, рассчитаны вероятности спонтанного излучения, излучательные времена жизни, коэффициенты ветвления люминесценции и сечения вынужденного излучения иона неодима в растворах РОС13-МС1п-Ш3+ (М: БЬ, Бп, Ъх, "Л, А1, В). Для растворов РОС13-8ЬС!5-Ш3+ и РОС13-ВС13^с13+ эти данные получены впервые. Следует отметить хорошие лазерные свойства всех исследованных растворов РОС1з-МС1п-Ш3+. Это, прежде всего, высокий квантовый выход люминесценции (0.38 - 0.90) и большие сечения вынужденного излучения иона неодима: 1.5-10"19 см2 в растворе с ВС13, около 9.5-Ю'20 см2 в растворах с ггС14, Т1С14 и А1С13, и несколько ниже (7.7-Ю"20 см2 и 6.9 10"20 см2) в растворе

Таблица 2

Люминесцентные характеристики переходов 4F3/2 -» 4Ij иона неодима в POCl3-MClD-Nd3+

Параметр S', L\ J' SbCl5 SnCl4 ZrCl4 TiCl4 А1СЬ BClj

А hn 0.43 0.41 0.40 0.41 0.42 0.41

41Ц/2 0.46 0.48 0.48 0.48 0.47 0.47

\ъп 0.11 0.11 0.12 0.11 0.11 0.11

Ii 5/2 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003

Trod. МКС - 352 340 300 280 300 434

Л - 0.54 0.74 0.90 0.89 0.87 0.38

¿max, НМ 4Ill/2 1053.4 1052.4 1053.1 1054.4 1053.8 1052.4

АЛ, НМ 4Т Ii 1/2 13.4 12.6 11.9 12.2 9.3 5.1

аг, см2 4т ll 1/2 6.9-10"20 7.7-Ю'20 9.6 •! О"20 9.9-10"20 1.2-10'19 1.5-10"19

с SnCl4 и SbCl5 соответственно (см. таблицу 2). Лазерная среда на основе оксихлорида фосфора с ВСЬ имеет наибольшее сечение вынужденного излучения иона неодима, которое составляет 1.5-10"19 см2, а также высокое радиационное время жизни иона неодима Trad = 434 мкс, что указывает на существенные преимущества этой среды по сравнению с другими лазерными неорганическими жидкостями при её применении в квантовой электронике с традиционной оптической накачкой.

Во второй главе описываются спектральные, радиолюминесцентные и лазерные свойства иона неодима в урансодержащих лазерных жидкостях на основе оксихлорида фосфора.

Показано, что при введении уранила в состав среды происходят изменения в спектрах поглощения. Влияние уранила, введенного в POCl3-TiCl4-Nd3+, проявляется в увеличении оптической плотности раствора в области длин волн менее 550 нм. Матрица с уранилом очень сильно поглощает свет, полосы поглощения которого практически не наблюдаются. Такая же зависимость от присутствия уранила наблюдается и в растворах на основе POCb-ZrCLi с той лишь разницей, что область непрозрачности матрицы с уранилом ограничена 500 нм. Спектры поглощения растворов

Р0С13-8пС14-и022+-Щ3+ и Р0С13-8ЬС15-и022+-Ш3+ имеют характерные для уранила полосы поглощения в области длин волн 380 - 500 нм. Не обнаружено каких-либо заметных изменений в полосах поглощения №3+ в растворах с 1Ю22+ по сравнению с растворами без иОг2+.

В работе выяснено, что положение максимума, ширина линии и форма спектров люминесценции не зависят от концентрации уранила в растворах, а зависят только от типа кислоты Льюиса.

На рис. 1 представлена зависимость радиационно-химического выхода возбужденных ионов N(1 от концентрации неодима в Ш3+ (М: БЬ, Бп, 2г, 'П). Эффективность возбуждения ионов неодима а-частицами урана зависит от состава раствора и при одинаковых концентрациях компонент растет с ростом порядкового номера центрального атома кислоты Льюиса в ряду "П—>2г—»Бп—^Ь.

В растворах Р0С1з-МС1п-235и022+-Ш3+ (М: Яп, БЬ) радиационно-химический выход возбужденных ионов Ш3+ растет с ростом относительной

3,0 2,5

71

о

о

11'5

0

1 1.0

о"

0,5 0,0

0,0 0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,3 [Ш3+], моль/л

Рис. I. Зависимость радиационно-химического выхода возбужденных ионов

Ш3+

от концентрации неодима. 1 - РОС15-8ЬС15-235Ш22+-Ш3+; 2 - РОСЬ-БпСЦ-

235Ш22+-Ш5'"; 3 - РОС13-ЖД4-235ись2+-Ш3+; 4 - РОС13-ТлС14-235иСЬ2+-Ш3+.

• "1 ' -1 1 1 | ■■ 1 I • г,..1 , ..

0 -2 • _

А -3 •

Л -4 • •• 0..-0'" • о..... Э 00егй°о'о •-•о-----

- * п ° А -

» .« . а.1А Д Л ¿Л

I. - . • - 1 1 1 1 ..!.., 1 . Г . 1

концентрации кислоты Льюиса и достигает насыщения при соотношении концентраций [МС1П]/[Ш3+] больше 3 (см. рис. 2). Такой характер зависимости О указывает на внутрикомплексный перенос энергии

На основании полученных данных сделан вывод о том, что растворы Р0С1з-8пС14-235и022+-К£13+ и Р0С13-8ЬС15-235и022+-Ш3+ имеют более высокие выходы возбужденных ионов Ш3т, чем растворы Р0С13-Т1С14-23:,и022+-Ктс13+ и РОС1з-2гС14-Ь51Ю22+-Ш3+, и являются перспективными для прямой ядерной накачки.

При оптической накачке получена лазерная генерация на неорганической жидкости РОСЛз'БЬСЬ, активированной неодимом в присутствии уранила. Экспериментально определены сечения вынужденного излучения сте на частоте лазерного перехода 4Рз/2—>41ц/2 иона неодима в растворах РОС13-8ЬС15-Ш22+-Ш3+ и РОС13-8пС14-Ш3+, которые составили (1.0 ± 0.1)-10"19 см2 и (7.6 ± 1.0)-Ю"20 см2 соответственно.

Получены зависимости энергии генерации от энергии накачки для

возбуждения на центральный ион Ш3+ в этих растворах.

о

■о

о .0

8-

с

0,6

о

2 3 4 5

6

7

рЛСу/[№31

Рис. 2. Зависимость радиационно-химического выхода возбужденных ионов Ш3+ от отношения концентраций металла кислоты Льюиса (Эп или ЭЬ) и неодима. 1 - Р0С13-8Ьа5-235и022+-№3+; 2 - РОСЬ-ЗпС^-^иО^-Ш*.

лазерных сред P0Cl3-SbCl3-U022+-Nd3+ и POCl3-SnCLrNd3\ Энергия генерация лазеров растет примерно линейно вплоть до энерговклада 90 Дж/см\ При больших энергиях накачки зависимости отклоняются от линейной, что связано с увеличением температуры среды. Наличие эффекта генерации ионов неодима в неорганической жидкости P0Cl3-SbClj-U022+-Nd3+, а также более высокая эффективность накачки тяжелыми частицами по сравнению с POCl3-SnCLrUCb2+-Nd3+, позволили перейти к дальнейшей работе с ней в условиях реакторного облучения.

Третья глава посвящена изучению спектральных и временных характеристик радиационно-индуцированного излучения помещенных в резонатор лазерных сред на основе оксихлорида фосфора при облучении мощным реакторным импульсом.

Измерены спектральные и временные распределения радиационно-индуцированного излучения иона неодима в лазерных жидкостях разного состава в резонаторе с разными коэффициентами отражения зеркал при облучении на реакторе БАРС-6. Все среды, содержащие U022+, были исследованы при избыточном давлении в жидкости равном 25 атм, кроме одного эксперимента с POClj-SbClj- UO2 -Nd . Из таблицы 2 видно, что для всех лазерных сред ширина спектра люминесценции ДХг при радиационном возбуждении практически совпадает с шириной фотолюминесценции ДХ0 и не зависит ни от сорта возбуждающего излучения, ни от энерговклада продуктов ядерных реакций, ни от потерь резонатора. Для иллюстрации на рис. 3 и 4 показаны типичные спектры и временные распределения интенсивности радиационно-индуцированного излучения Nd3+ в P0Cl3-SbCl5-235U022+-Nd3+ для перехода %/2->%т для разных коэффициентов отражения R] выходного и R.2 глухого зеркал на длине волны 1.052 нм. ,

ОД С Л 1 т ,

Накачка среды POCl3-SbCl5-~ U02 -Nd происходила, в основном, осколками деления b5U. Энерговклад составлял 18.3 Дж/см3 за импульс, и

был одинаковым для всех четырех случаев, приведенных на рис. 3. Важно отметить, что спектры регистрировали за время АС = 2 мс. Фактически это интегральные спектры радиационно-индуцированного излучения Ыс13+. Нельзя исключать то обстоятельство, что в области максимума инверсии возможен эффект усиления, но измерить его можно было бы спектрометром с функцией регистрации спектров за времена ~ 20 мкс, то есть получив распределение интенсивностей спектров во времени. Исключение составляет временное распределение (рис. 4, кривая 4) излучения из резонатора с

Таблица 3

Интенсивность и ширина линии радиолюминесценции Ш3+ в жидких средах при разных коэффициентах отражения зеркал резонатора

Состав матрицы Ядерные реакции АХ0, нм Еуга, Дж/см3 Яг, % АХ,, нм

РОСЬ-впСи 35С1(п,У)36С1 12.5 ' 2.2 7; 100 12.9*

90; 100 11.8*

98; 100 12.7*

РОС13-ВС1з 35С1(п,у)36С] и 10В(п,а)7и 5.1 6.8 90; 100 5.4*

98;100 5.9*

Р0С1з-5пС14-и022+ 35С](п,у)36С1 и 235и+п-»4+1н 12.5 12.4 90; 100 12.2

Р0С1з-8ЬС15-иО22+ 35С1(п,у)3бС1 и 13.5 18.3 7; 7 13.4

7; 100 13.8*

13.4

90; 100 12.7

98; 100 12.9

* - измерения выполнены при атмосферном давлении

X. нм

Рис. 3. Спектры радиационио-нндуцированного свечения иона неодима в РОСЬ-8ЬС15-:ш1Ю22+-Ш:!+ в момент облучения на реакторе при разных коэффициентах отражения зеркал резонатора. 1 - К.1=112=7 %; 2 - ^=7, 1^=100 %; 3 - 1^=90, ¡^=100 %; 4 - Я,=98, Я2=100 %.

О 400 800 1200

^МКС

Рис. 4. Временные распределения интенсивности радиационно-индуцированного излучения иона неодима в Р0С1з-8ЬС1г235и022т-Ш3+ (сплошные линии - обозначения те же, что на рис, 3) и импульса ядерной накачки(пунктир)

X, нм

Рис. 5. Спектры радиационно-индуцированного излучения Ш3+ в РОСЬ-5пСи-235Ш22+-Ш3+ (1) и РОСЬ-ВС13-ЫсГ (2). Е™= 12.4 (1) и 6.8 (2) Дж/см3.

Я] = 98 %, на котором можно заметить небольшое повышение интенсивности в области t - 500 мкс.

И, наконец, отметим еще один интересный результат, полученный в настоящей работе - это спектры люминесценции и радиолюминесценции лазерных жидкостей с хлоридом бора. Впервые синтезированы лазерные жидкости РОС1з-ВС13-Ш3+, в которых ширина линии люминесценции иона неодима примерно в 2.5-3 раза уже, чем в других лазерных жидкостях, и составляет около 5 нм. Благодаря этому, сечение вынужденного излучения лазерного перехода >41ц/2 в 2-3 раза больше, что делает данные растворы перспективными для использования в качестве активных лазерных сред с оптической накачкой. На рис. 5 показаны спектры радиолюминесценции иона неодима в лазерных жидкостях РОСЛз-БпСЬг иС>2 -N(1 и РОС1з-ВС1з-Ш . Более узкая линия радиолюминесценции и высокий выход фотонов радиолюминесценции (см. рис. 5 и табл. 3) делают растворы РОС13-ВС13-Кс13+ несомненно привлекательными для исследования механизмов преобразования энергии продуктов ядерных реакций в

оптическое и лазерное излучение в жидких средах. Выполнена оценка коэффициента усиления для среды Р0С13-8ЬС15-235и022+-Ш3+, возбужденной осколками деления при энерговкладе 18.3 Дж/см3 Коэффициент усиления оказался меньше коэффициента полных потерь и составил 1.06-10"2 см"1. Для увеличения коэффициента усиления следует увеличить скорость энерговклада осколков деления в среду и одновременно увеличить избыточное давления для уменьшения потерь д/, наведенных осколками деления.

В четвертой главе описывается метод исследования радиационно-индуцированных изменений характеристик жидкостного лазера с оптической накачкой в нейтронном поле импульсного реактора БАРС-6, а также приводятся энергетические характеристики лазера в условиях реакторного облучения. В качестве активной среды в экспериментах использовали лазерные жидкости РОСЬ-БпСЦ-Ш3* и РОС1г8пС14-235Ш22+-Ш3+. Вспышку лампы накачки синхронизовали с импульсом реактора.

Установлено, что в сильных радиационных полях жидкостной лазер на неорганических жидкостях РОСЬ-БпСЬ-Ш34 и Р0С13-8пС1г235и022+-Ш3+ остается работоспособным. При работе лазера на РОСЬ-ЗпСЬг^М^ энергия генерации в момент реакторного импульса была несколько выше энергии генерации до импульса и, особенно, после импульса. В среднем при одинаковых энергиях накачки это превышение составило 20% до импульса и 35% относительно энергии генерации после импульса (см. табл. 4).

В' экспериментах с лазером на Р0С13-БпС14-235и022+-К(13+ энергия генерации ниже при синхронном возбуждении среды лазера радиационным и оптическим излучением, чем при возбуждении только светом, как до импульса реактора, так и после, что объясняется появлением дополнительных потерь на треках осколков деления. Исключение составляет только результат измерения в импульсе 541. В этом случае была введена задержка оптической накачки относительно максимума нейтронного

импульса 250 мкс и энергия генерации оказалась на 40% больше энергии генерации, измеренной до импульса нейтронов (см. табл. 5).

Таблица 4

Энергия генерации Е8, энергия накачки Ер и пороговая энергия генерации Ец^ лазера на

РОС1з-8пС].|-Ш3+

ЛЬ имп. 526 527 528' 52 9 1 Примечания

N6 10" 0.98 0.97 0.97 0.95 0.98 0.95 0.92 0.94

АЗ 1 | АЗ 2

До импульса

Ег, мДж 15.7 16.5 14.5 14.8 * Введена задержка 200 мкс

Е„, отн.ед. 143.4 118 99 89.2

Е,ьг, отн.ед. 38.9 35.3 32.5 30.5

В момент реакторного импульса

Ее, мДж 18 16 16.5 23.5

Ер, отн.ед. 132.7 115.7 100 97.2

Ещг, отн.ед. 40.9 38.7 35.8 28.7

Через час после импульса

Е„, мДж 12 12.2 12 11.5

Ер, отн.ед. 119 100.6 89 80

Ец,, отн.ед. 36.4 34.2 34 29.7

Таблица 5

Энергия генерации Ег> энергия накачки Ер и пороговая энергия генерации Е^ лазера на РОСЬ-ЗпСЦ-^Ш^-Ш3*

№ имп. 533 534 541 Примечания

N5, 10" 0.93 0.91 0.91 0.90 0.90 1 0.89

АЗ 1 I АЗ 2

До импульса

Ев, мДж 19 18.5 15

Ер, отн.ед. 137 135.3 85

Ейщ отн.ед 25.6 27.5 21.4

В момент реакторного импульса

Ее, мДж 14.5 10 21 Имп. 541 - введена задержка 250 мкс

Ер, отн.ед. 125.7 117.6 85.3

Ейщ отн.ед 19.9 18.7 12.8

Через час после импульса

Ей> мДж 19 14 11

Ер, отн.ед. 114.7 119.1 76.9

Ецщ отн.ед 25.9 25 18.8

.4

4Ш 6С0 800 1СОО 1200 1400 1600 1800 2СОО

Рис. 6. Осциллограммы импульсов генерации (1) и накачки Хе-лампы (2). Е„=15.7 мДж.

Л

у .Л

.....2

—• 3

.........

400 КО 800 1С00 1200 1400 1, МКС

Рис. 7. Осциллограммы импульсов генерации (1), накачки Хе-лампы (2) и монитора реактора (3). Е8=18 мДж; имп. № 526.

Стабильность генерации указывает на высокую радиационную стойкость неорганических лазерных жидкостей Р О С13- Бп С14 -Н с!3+ и РООз-БпСЬг 235Ш22+-Ш3+. Снижение порога генерации от импульса к импульсу объясняется уменьшением неактивных оптических потерь.

При воздействии на жидкостной лазер мощным ионизирующим излучением основной особенностью является переход в режим генерации отдельных моноимпульсов (см. рис. 6 и 7). Такое поведение лазера может свидетельствовать о появлении в среде поглощения света на длине волны генерации неодима со специфическими свойствами пассивного модулятора добротности, а именно, обладающим свойством насыщения и просветления. На рис. 8 и 9 представлены типичные осциллограммы импульсов накачки и генерации урансодержащего лазера только при оптической накачке и при одновременной оптической и ядерной накачке. Видно, что при радиационном воздействии меняется характер генерации. Из режима свободной генерации лазер переходит в режим генерации отдельных импульсов. При этом генерация лазера начинается с небольших по амплитуде моноимпульсов, затем следуют 2 - 3 гигантских импульса. Дополнительные оптические потери, наведенные рассеянием на треках осколков деления генерации неодима, зависят от скорости деления урана и, по-видимому, велики в

' I ■ 3503

I, МКС

1, МКС

Рис. 8. Осциллограммы импульсов генерации (1) и Хе-лампы накачки (2). Е8. = 18.5 мДж.

Рис. 9. Осциллограммы импульсов генерации (1), Хе-лампы накачки (2) и скорости делений 2351Т в кювете (3).

Ев= 10 мДж; имп. № 534

области начала генерации. К концу реакторного импульса число делений в лазерной жидкости падает, что приводит к уменьшению оптических потерь, и амплитуда импульсов генерации резко возрастает.

Таким образом, для более ясного понимания происходящих процессов при воздействии на жидкостной лазер ионизирующего излучения необходимо было разобраться в механизме заселения лазерных уровней иона неодима.

Пятая глава посвящена методу исследования радиационно-индуцированных изменений населенностей лазерных уровней иона неодима в конденсированных лазерных средах в процессе ядерной накачки на реакторе БАРС-6. Для экспериментального исследования соотношения населенностей верхнего и нижнего лазерных уровней иона неодима в

-5000 нм

Поглощение

1053 им

%

Рис. 10. Четырехуровневая схема накачки иона Ш.

Кювета

лазерной среде, возбужденной осколками деления, был предложен метод, схожий с представленным в литературе [6 - 8] методом сброса люминесценции. Метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенностей заключается в регистрации изменения интенсивности перехода ^уг-^^а иона неодима в среде, возбужденной осколками деления, при прохождении через эту среду излучения вспомогательного лазера с длиной волны, резонансной для лазерного перехода 4Р3/2->4111/2 (рис. 10).

Целью разработки и применения данного метода является изучение кинетики соотношения населенностей лазерных уровней иона неодима в условиях реакторного облучения в зависимости от величины и скорости энерговклада, от концентрации неодима и от времени жизни верхнего лазерного уровня. А также демонстрация необходимого условия лазерной генерации, а именно наличия инверсии населенностей в неорганической

среде Р0С1з-8пСЦ-235и022+-Ш3+ при ядерной накачке. Схема эксперимента приведена на рис. 11. В момент реакторного импульса ионы неодима в РОС1з-8пС14-иСЬ2+-Ш3+ возбуждаются осколками деления урана. Мощным резонансным излучением вспомогательного лазера осуществляется быстрое изменение населенности верхнего лазерного уровня 4Рз,2 за счет либо усиления, либо поглощения света с длиной волны Х = 1053 нм. При этом также быстро изменяется интенсивность люминесценции перехода с уровня 4Рз,2 на основной %/2. Если интенсивность не меняется, то это означает, что населенности верхнего и нижнего лазерного уровня равны друг другу. Таким образом, по изменению интенсивности люминесценции перехода с верхнего лазерного уровня на основной \п> в момент прохождения резонансного лазерного импульса, можно судить об отношении населенностей верхнего 4Р3/2 и нижнего \т лазерных уровней иона неодима в возбужденной осколками деления лазерной жидкости Р0С13-8пС14-и022+-Кс33+. На рис. 1213 представлены осциллограммы спонтанной и вынужденной радиолюминесценции, моноимпульса вспомогательного лазера и интенсивность делений урана в среде за 45 мкс до и через 100 мкс после максимума энерговклада. В проведенной серии экспериментов использовали жидкость с концентрациями неодима и урана 1.8-1020 и 1.8,1019 см"3 соответственно. С помощью данной методики было прослежено за изменением радиолюминесценции иона неодима с разбросом по времени относительно ядерной накачки. На рис. 14 схематично показаны амплитуды изменения радиолюминесценции на фоне импульса ядерной накачки в момент прохождения импульса вспомогательного лазера. Поскольку сброс радиолюминесценции при прохождении лазерного импульса свидетельствует о наличие инверсии населенностей, то временному интервалу, у которого амплитуды изменения сигнала с ФЭУ-100 отрицательны, соответствует момент преобладания населенности верхнего лазерного уровня.

Рис. 12. Интенсивность

высвечивания перехода Рз/з—^ 19/2 иона неодима в нейтронном поле реактора БАРС-6 при прохождении лазерного импульса за 45 мкс до максимума энерговклада: 1 - радиолюминесценция при прохождении моноимпульса, 2 -моноимпульс, 3 - радиотоминесценция, 4 - интенсивность делений урана в среде

1мс

Рис. 13. Интенсивность высвечивания перехода —иона неодима в нейтронном поле реактора БАРС-б при прохождении лазерного импульса через 100 мкс после максимума энерговклада: 1 - радиолюминесценция при прохождении моноимпульса, 2 - моноимпульс, 3 - спонтанная радиолюминесценция, 4 -интенсивность делений урана в среде

Рис. 14. Амплитуды изменения радиолюминесценции неодима (1) на фоне импульса ядерной накачки (2)

На рис. 15 представлено изменение интенсивности высвечивания перехода иона неодима в нейтронном поле реактора БАРС-6 при

прохождении лазерного импульса через 170 мкс после максимума энерговклада для лазерной среды РОС1з-8пС14-2351Ю22+-Ш3+ с концентрациями неодима и урана 1.8-Ю20 и 7 .ОТО19 см"3 соответственно. Эта лазерная жидкость отличается от среды, использовавшейся в предыдущих экспериментах, большей концентрацией урана. Энерговклад в данной геометрии эксперимента составил 15.6 Дж/см3, что в 2.4 раза больше, чем в предыдущих экспериментах.

Таким образом, в последнем эксперименте более наглядно показано наличие инверсии населенностей, о чем свидетельствует сброс радиолюминесценции при прохождении резонансного лазерному переходу моноимпульса.

Следовательно, применение данного метода способствует нахождению области инверсии, которая в свою очередь является необходимым условием достижения лазерной генерации при ядерной накачке.

1.0

0,4

■•2 -3

0,3

0,2

а

Ч

I

о

0,1

0,0

о

200

400

600

800

1000

МКС

Рис. 15. Интенсивность высвечивания перехода иона неодима в

нейтронном поле реактора БАРС-б при прохождении лазерного импульса через' 170 мкс после максимума энерговклада: 1 - радиолюминесценция при прохождении моноимпульса, 2 - моноимпульс, 3 - интенсивность делений урана в среде

По разработанной и реализованной на реакторе БАРС-6 методике можно экспериментально изучать соотношение населенностей нижнего и верхнего лазерных уровней от величины и скорости энерговклада осколков деления, от концентрации неодима и от времени жизни верхнего лазерного уровня.

Заключение

В данной работе представлены методы и результаты экспериментальных исследований радиолюминесцентных и лазерных свойств жидких лазерных сред на основе РОС13-МС1„ (М: Бп, БЬ, Ъх, 14, В, А1) для ядерной накачки. Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем: 1. В сильных радиационных полях жидкостной лазер на неорганических

жидкостях РОСЬ-БпСи-Ш34" и Р0С13-8пС14-235и022+-К(13+ остается работоспособным, что играет немаловажную роль для концепции

создания лазеров и оптических квантовых усилителей с прямой ядерной накачкой, а также лазеров с комбинированной ядерно-оптической накачкой;

2. Предложен и реализован метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенностей лазерных уровней иона неодима в конденсированных лазерных средах в процессе ядерной накачки на реакторе БАРС-6. Проведены исследования населенностей лазерных уровней иона неодима во времени относительно накачки осколками деления урана. В районе максимума радиолюминесценции найдена область инверсии населенности. Данный метод позволяет проследить за изменением населенностей лазерных уровней неодима в исследуемых средах, абстрагировавшись от наведенных осколками деления потерь оптического излучения;

3. Впервые получены зависимости радиационно-химического выхода в возбужденных ионов Ш3+ в растворах Р0С1гМС1п-235и022"-Кс]3+ (М: Т1, 7л, Бп, БЬ) от концентрации неодима. В растворах Р0С1з-МС1п-233и022+-Ш3+ (М: Бп, БЬ) радиациоино-химический выход возбужденных ионов К(33+ растет с ростом относительной концентрации кислоты Льюиса и достигает насыщения при соотношении концентраций [МС1п]/[>Тс13^] больше 3. Такой характер зависимости О указывает на внутрикомплексиый перенос энергии возбуждения на центральный ион Кс13+ в этих растворах;

4. Впервые при оптической накачке получена лазерная генерация на неорганической жидкости РОС^-БЬС);, активированной неодимом в присутствии уранила. Из анализа результатов генерационных экспериментов определены сечения вынужденного излучения а на частоте рабочего перехода, которые составили (1.0 ± 0.1)-10'19 см2 в растворе РОС1г8ЬС15-Ш22+-Ш3+ и (7.6 ± 1.0)-10"2° см2 в растворах РОС1г8пС14-Ш3+;

5. Впервые измерены спектральные и временные распределения радиационно-индуцированного излучения иона неодима в лазерных жидкостях разного состава в резонаторе с разными коэффициентами отражения зеркал при облучении на реакторе БАРС-6. При регистрации спектров установлено, что ширина. полосы радиационно-индуцированного излучения неодима для перехода 4F3/2—►''liiß в пределах экспериментальных ошибок совпала с шириной спонтанного излучения Nd3+ и не зависела ни от состава сред, ни от вида ионизирующего излучения, ни от зеркал резонатора. Коэффициент усиления в генерационных экспериментах оказался меньше коэффициента полных потерь. Для увеличения коэффициента усиления следует увеличить скорость энерговклада осколков деления в среду и одновременно увеличить избыточное давления для уменьшения наведенных осколками деления потерь;

6. В ходе работы также выявлено высокое сечение вынужденного излучения иона неодима в POCl3-BCl3-Nd3+, что делает эту среду перспективной для использования в лазерах с оптической накачкой.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 01-02-16551-а, № 06-03-96323-р_центр а, № 07-03-96412-р_центр_а, № 07-02-96421-р_центр_а).

Литература

1. Miley G.H. Overview of Nuclear Pumped Lasers // I Международная конференция «Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой». - Обнинск: - ГНЦ РФ-ФЭИ. - 1992. - Т. 1. - С. 40-53.

2. Карелин A.B., Сиюшский A.A., Яковленко С.И. Лазеры с ядерной накачкой и физические проблемы создания реактора-лазера // Квантовая

электроника. - 1997. - Т. 24. - № 5. - С. 387-414.

3. Бедилов М.Р., Хабибулаев П.К., Бейсембаева Х.Б. // Журнал технической физики. -1981. - Т. 51. - С. 2436.

4. Бедилов М.Р., Бейсембаева Х.Б., Саидов Р.П., Хабибулаев П.К. // Укр. Физ. Журн. - 1986. - Т. 26. - С. 1904.

5. Camall W.T. Rare Earth Ions in Solution // Hand Book on the Physics and Chemistry Rare Earths. Amsterdam. Holland Publ. Co. - 1979. - V. 3. - P.171-208.

6. Рудницкий Ю.П., Смирнов P.B., Черняк B.M. Поведение населенности 41п/2-уровня Nd3+ в стеклах при взаимодействии с когерентным излучением большой мощности.// Квантовая электроника. - 1976. - Т. 3. - № 9. - С. 20352042.

7. Григорьянц В.В., Жаботинский М.Е., Маркушев В.М. Определение эффективного сечения вынужденного излучения ионов неодима в различных матрицах методом сброса люминесценции // Квантовая электроника. - 1981. -Т. 8,-№3,-С. 571-575.

8. Мак A.A., Прилежаев Д.С., Серебряков В.А., Стариков А.Д. Измерение скоростей релаксации в стеклах, активированных ионами Nd3+ // Оптика и спектроскопия. - 1972. - Т. 33. - Вып. 4. - С. 689-696.

Основные положения диссертации представлены в следующих

публикациях:

1. Серёгина Е.А., Тихонов Г.В., Кабаков Д.В. Радиационно-химический выход возбужденных ионов неодима в урансодержащих растворах оксихлорида фосфора. Препринт № 2697. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 1998

2. Серёгина Е. А., Кабаков Д. В. Силы осцилляторов и вероятности излучательных переходов иона неодима в растворах POCh-MCln-Nd3+ (М: Sn, Zr, Ti, AI). Препринт № 2996. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2003

3. Кабаков Д. В., Серёгина Е. А. Силы осцилляторов и вероятности излучательных переходов иона неодима в POClrSbCl5 -Nd3+. Препринт № 3021. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2004

4. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Радиолюминесцентные свойства неодима в лазерных жидкостях РОС1з-МС1п-, 235U022+-Nd3+ (M: Ti, Zr, Sn, Sb). Препринт № 3029. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2004

5. Кабаков Д.В., Серегина Е.А., Киселев C.B., Тихонов Г.В. Спектрально-люминесцентные свойства лазерных жидкостей P0Cl3-SbCl5-U022+-Nd3+. Препринт № 3040. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2004

6. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Спектрально-люминесцентные свойства иона неодима в P0Cl3-SbCl5-U022+-Nd3+ // II Всероссийская конференция «Прикладные аспекты химии высоких энергий». Тез. докл. - Москва, 2004. - С. 40-41.

7. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В.

235 2+ з+

Радиолюминесценция иона неодима в растворах

(M: Ti, Zr, Sn, Sb) // II Всероссийская конференция «Прикладные аспекты химии высоких энергий». Тез. докл. - Москва, 2004. - С. 41-42.

8. Кабаков Д.В., Серёгина Е.А. Спектральные свойства иона Nd3+ в растворах в неорганических растворителях POCl3-MCln (M: Sn, Zr, Ti, Al). // Оптика и спектроскопия. - 2005. - Т. 98. - № 2, - С. 254-260.

9. Кабаков Д.В., Серегина Е.А. Силы осцилляторов и вероятности излучательных переходов иона неодима в POCl3-MCln-Nd3+ (M: Sn, Sb, Zr, Ti, Al) // XXIII съезд по спектроскопии. Тез. докл. - Звенигород, 2005. - С. 113114.

10. Добровольский А.Ф., Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Влияние мощного ионизирующего излучения на работу жидкостного лазера. Препринт № 3076. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2006

11. Добровольский А.Ф., Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В, Влияние мощного ионизирующего излучения на работу урансодержащего жидкостного лазера. Препринт № 3077. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2006

12. Кабаков Д.В., Серёгина Е.А. Спектральные свойства неодима в POClj-SbCl5-Nd3+ // Оптика и спектроскопия. - 2007. - Т. 102. - № 4, - С. 568 - 573.

13. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серёгина Е.А., Тихонов Г.В. Радиационно-химический выход возбужденного неодима(Ш) в лазерных жидкостях POCI3-MCln-235U022+-Nd3+ (M: Ti, Zr, Sn, Sb) //Химия высоких энергий. - 2007. - T. 41. -№2.-С. 102- 107.

14. Кабаков Д.В., Добровольский А.Ф., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В, Лазер на неорганической жидкости P0Cb-SbCli-U022+-Nd3+. Препринт № 3100. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2007

15. Кабаков Д.В., Серегина Е.А., Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Тихонов Г.В. Радиационно-индуцированная люминесценция лазерной неорганической жидкости РОС1з-ВС1з-Ш3+при облучении на реакторе БАРС-6 // XIX симпозиум «Современная химическая физика». Тез. докл. - Туапсе, 2007. - С. 358.

16. Кабаков Д.В., Серегина Е.А. Спектральные свойства неодима в РОС13-BCl3-Nd3+ // XIX симпозиум «Современная химическая физика». Тез. докл. -Туапсе, 2007. - С. 357.

17. Добровольский А.Ф., Кабаков Д.В., Серегина Е.А. Метод исследования населенности нижнего лазерного уровня иона неодима в лазерной неорганической жидкости, возбужденной осколками деления // IV Международная конференция «Физика лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы». Тез. докл. - Обнинск, 2007. - С. 28-30.

18. Кабаков Д.В., Добровольский А.Ф., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Генерационные свойства урансодержащей лазерной жидкости РОСЬ-SbCl5-235U022+-Nd3+ при оптической накачке // IV Международная

конференция «Физика лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы». Тез. докл. - Обнинск, 2007. - С. 64-65.

19. Серегина Е.А., Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Кабаков Д.В., Серегин A.A., Тихонов Г.В. Радиационно-индуцированное излучение иона неодима в жидких лазерных средах при облучении на реакторе БАРС-6. Препринт № 3116. - Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2007

Подписано к печати 01.09.2008 г. Формат 60x84 '/¡б. Усл. п. л. 0,93. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 65 экз. Заказ №285.

Отпечатано в ОНТИ методом прямого репродуцирования с оригинала автора.

249033, г. Обнинск Калужской обл., пл. Бондаренко, 1. ГНЦ РФ - Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского.

Введение.

Глава 1. Спектрально-люминесцентные и лазерные свойства иона неодима в неорганических растворителях на основе РОС1з-МС1„ (М: вЬ, вп, Zr, ТЧ, Мили В).

1.1. Спектроскопический метод определения люминесцентных и генерационных параметров лазерных жидкостей.

1.2. Экспериментальная часть.

1.3. Результаты и обсуждение.

1.3.1. Силы осцилляторов и параметры Джадда-Офельта.

1.3.2. Люминесцентные и лазерные характеристики иона неодима.

1.4. Выводы.

Глава 2. Спектральные, радиолюминесцентные и лазерные свойства в лазерных жидкостях Р0С13-МС1п-235и022+-М3+ (М: ТП, Zr, 8п, вЬ).

2.1. Спектральные свойства иона неодима в средах ; на основе РОС13-МС1п-235Ш22+-Ш3+ (М: Л, Бп, БЬ).

2.1.1. Спектры поглощения растворов Р0С13-МС1п-235и022+-Ш3+ (М: Тл, Ъх, Бп, БЬ).

2.1.2. Спектры люминесценции неодима в Р0С13-МС1п-235и022+-Ш3+ (М: П, Ъх, Бп, БЬ).

2.2. Радиолюминесценция неодима в РОС13-МС1п-235Ш22+-Ш3+ (М: Л, Ъх, 8п, БЬ) при гомогенном возбуждении а-частицами урана.

2.2.1. Методика проведения эксперимента.

2.2.2. Обсуждение результатов экспериментов по измерению выхода радиолюминесценции ионов неодима в Р0С13-МС1п-235и022+-Кс13+ (М: Т1, Ъх, Бп, БЬ) при гомогенном возбуждении а-частицами урана.

2.3. Генерационные свойства неодима в неорганической жидкости РОСЬ-вЬСЬ

2351Ю22+-Ш3+ при оптической накачке.

2.3.1. Методика проведения эксперимента.

2.3.2. Лазерные свойства неодима в неорганической жидкости РОС1з-8ЬС15-и022+-Ш3+ при оптической накачке.

2.4. Выводы.

Глава 3. Радиационно-индуцнрованное излучение иона неодима в жидких лазерных средах при облучении на реакторе БАРС-6.

3.1. Методика проведения эксперимента.

3.2. Спектральные и временные характеристики радиационно-индуцированного излучения неодима в лазерных жидкостях РОС13-8пС14-Ш , РООз-БпСЬг 235Ш22+-Ш3+ и Р0С1з-8ЬС15-235и022+-Ш3+ в условиях облучения нейтронами и у-квантами двухзонного импульсного реактора БАРС-6.

3.3. Выводы.

Глава 4. Метод исследования радиационно-индуцированных изменений характеристик жидкостного лазера с оптической накачкой в нейтронном поле импульсного реактора БАРС-6.

4.1. Методика проведения эксперимента.

4.2. Энергетические характеристики жидкостного лазера на основе РОСЬ

БпСЦ-Ш в условиях реакторного облучения.

4.3. Энергетические характеристики жидкостного лазера на основе РОО3-БпСЦ- и при облучении на реакторе.

4.4. Результаты и обсуждение.

4.5. Выводы.

Глава 5. Метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенности лазерных уровней иона неодима в процессе ядерной накачки на реакторе БАРС-6.

5.1. Методика проведения эксперимента.

5.2. Результаты и обсуждение.

5.3. Выводы.

Актуальность темы диссертации.

Для осуществления инерциального термоядерного синтеза, промышленного разделения изотопов и ряда других крупных проектов необходимы мощные, но, в то же время, и дешевые источники лазерного излучения. Такими источниками вполне могут стать импульсные лазеры с ядерной накачкой, в которых энергия деления атомных ядер преобразуется в энергию лазерного излучения. На сегодняшний день известно уже около трех десятков различных газовых сред, на которых получена генерация при накачке продуктами ядерных реакций [1, 2]. Однако параметры этих сред (небольшая эффективность накачки, малое время жизни верхнего рабочего уровня) пока не могут в полной мере удовлетворить требованиям, предъявляемым к активным средам будущих мощных лазеров с ядерной накачкой. С другой стороны, известно; что кроме газовых сред в лазерах широко используются конденсированные среды. Эти активные среды имеют большие времена жизни верхних лазерных уровней и с высокие концентрации активных ионов, что позволяет получить большую мощность лазерного излучения. Для лазеров с ядерной накачкой жидкие среды представляют особый интерес, поскольку в них можно гомогенно распределить делящееся вещество. Это позволит на порядок увеличить эффективность ядерной накачки за счет полного использования энергии осколков деления при их торможении в лазерной среде. Кроме того, использование урансодержащей жидкой лазерной среды позволит осуществить прокачку лазерной жидкости и тем самым решить проблему отвода избыточного тепла, которая особенно актуальна в условиях ядерной накачки. Несмотря на эти преимущества, развитие жидкостных лазеров с ядерной накачкой значительно отстает от развития лазеров на газовых смесях. В настоящее время разрабатываются два вида жидкостных лазеров, в которых используется преобразование кинетической энергии осколков деления ядер в лазерное излучение и которые различаются по способу накачки: лазеры с прямой ядерной накачкой и лазеры с ядерно-оптической накачкой. При прямой ядерной накачке лазерная среда возбуждается непосредственно осколками деления, при этом область накачки и область снятия инверсии совмещены. При ядерно-оптической накачке область ядерной накачки и область снятия инверсии разделены. Во втором случае область ядерной накачки (конвертор) играет роль "ядерной лампы", которая преобразует энергию деления ядер в световую, а область снятия инверсии (активный элемент) - обычный лазерный элемент, накачиваемый этим светом. Ожидается, что кпд лазеров с прямой ядерной накачкой будет выше кпд лазеров с ядерно-оптической накачкой. Наиболее актуальной проблемой при разработке лазеров с прямой ядерной накачкой является создание эффективных лазерных урансодержащих сред, что невозможно сделать без понимания физических процессов, протекающих при преобразовании кинетической энергии осколков деления в возбуждение излучающих ионов редкоземельных элементов. В случае лазеров с ядерно-оптической накачкой главной проблемой является создание эффективного конвертора.

На первом этапе исследований жидких сред для лазера с ядерной накачкой были изучены свойства растворов хелатов европия [3], содержащих *" и, в условиях реакторного облучения. Получено, что эффективность преобразования кинетической энергии осколков деления . в энергию люминесценции иона Ей составляет 4%. В то же время, в работе [4] при исследовании аналогичных растворов в условиях реакторного облучения была получена эффективность световыхода всего 0.01%. В работах [5, б] изучали радиолюминесцентные свойства хелатов европия при возбуждении растворов интенсивным импульсным пучком электронов с энергией 0.9 МэВ. Максимальная эффективность преобразования энергии электронов в энергию возбуждения ионов европия составила 12%, что вполне удовлетворительно согласовывалось с данными работы [3]. В то же время, в этих работах было отмечено, что органические растворители, к которым относятся хелаты, являются фото- и радиационно-нестойкими средами и изменяют свои характеристики в процессе импульса накачки, что делает проблематичным использование их в качестве сред ЛЯН.

В конце 60-х и 70-е годы были созданы низкопороговые мощные лазеры на апротонных неорганических жидкостях, активированных неодимом [7, 8]. В работах [4, 9] приведена информация о первых экспериментах по исследованию радиолюминесценции апротонных неорганических жидкостей на основе оксихлорида фосфора РООз-БпСЦ в условиях реакторного облучения. В этих работах было получено, что световыход растворов, соактивированных Еи3+ и

Л^г о г лтг и, составил 0.08% [4], а растворов соактивированных N<1 и" и - 0.1% [9]. Таким образом, из работы [4] следует, что световыход растворов европия в оксихлориде фосфора в 4-8 раз выше, чем хелатов европия. Поэтому, несмотря на низкие значения световыхода, полученные в работах [4, 9], представляло несомненный интерес продолжить исследования радиолюминесцентных и других оптических свойств апротонных неорганических жидкостей при их возбуждении тяжелыми заряженными частицами.

В конце 80-х годов в ГНЦ РФ-ФЭИ были начаты исследования, направленные на изучение конденсированных лазерных сред для ЛЯН. Исследования радиолюминесцентных свойств лазерных материалов были начаты с изучения временных распределений и распределений по длинам волн Р(Х) фотонов радиолюминесценции неодима в кристалле УзА^О^^с!34" при возбуждении осколками деления 252С5 и а-частицами 239Ри ( Еа=5.1МэВ ). Измерения распределений в режиме счета одиночных фотонов были выполнены методом задержанных совпадений. Результаты этой работы позволили сделать ряд важных выводов. Оказалось, что время жизни верхнего лазерного уровня иона неодима, положение и ширина люминесцентной линии лазерного перехода ^ъп—^Ьт не зависят от способа возбуждения кристалла. Так же как и при оптическом возбуждении иона неодима форма линии радиолюминесценции описывается распределением Лоренца. Эффективность накачки верхнего лазерного уровня 8 [10], напротив, зависит от способа возбуждения лазерного кристалла и от вида ионизирующего излучения. Важно отметить, что при возбуждении а-частицами эффективность накачки иона неодима примерно такая же, как и при возбуждении осколками деления, и только в 2 раза ниже, чем при возбуждении электронами.

При облучении лазерных кристаллов электронами [11], а-частицами и осколками деления возбуждение происходит в поверхностных слоях вещества толщиной 10-100 мкм из-за больших сечений взаимодействия перечисленных видов ионизирующего излучения с веществом. Для осуществления объемной гомогенной накачки лазерных материалов продуктами ядерных реакций была развита методика подпороговой диагностики с использованием облучения сред быстрыми нейтронами из мишени ускорителя КГ-03 ГНЦРФ-ФЭИ [10, 12]. Эта методика позволила провести абсолютные измерения выхода фотонов радиолюминесценции и получить информацию как о люминесцентно-кинетических свойствах иона активатора, так и об эффективности накачки верхнего лазерного уровня продуктами ядерных реакций. В результате этого этапа работы были получены данные об эффективности накачки тяжелыми заряженными частицами верхнего лазерного уровня иона неодима в бинарных апротонных растворителях РОС13-8пС14, 80С12-0аС13, гпС12-ОаС13 и 82ОС12-ОаС13 [13-15], а также данные о радиолюминесцентных свойствах Еи3+, ТЬ3+ и Мп2+ в апротонных растворителях и в тяжелой воде. Из анализа полученных данных был сделан вывод, что такие лазерные свойства ионов активатора как люминесцентное время жизни верхнего лазерного уровня, положение и ширина линии люминесценции, соответствующей лазерному переходу, сечение вынужденного излучения и коэффициенты ветвления люминесценции слабо зависят от способа возбуждения среды и с высокой точностью совпадают с данными параметрами, измеренными при оптической накачке. Эффективность накачки тяжелыми заряженными частицами оказалась наибольшей для растворов 80С12-0аС13-Кс13+, затем несколько ниже для РОС13-8пС14-Ш3+ и 82ОС12-ОаС13-Ш3+ и ещё ниже для гпС12-СаС13-Ш3+. Затем перед исследователями встала задача введения делящегося вещества в состав конденсированной среды. В качестве делящегося материала был выбран 235и, поскольку на нем возможно получение цепной ядерной реакции. Последующие работы по созданию урансодержащей лазерно-активной жидкости показали, что при добавлении урана в виде солей уранила (235иОч2+) в вышеперечисленные лазерные растворы идет процесс фотовосстановления, уранил меняет свою валентность и переходит из 6-ти в 4-х валентное состояние. Этот процесс значительно ухудшал лазерные свойства среды [16, 17]. Было установлено, что константа скорости протекания процесса и6+—>и4+ зависит как от свойств растворителя, так и от методики приготовления уранилсодержащих растворов, активированных ионами редкоземельных элементов. Специальная

235 24* з+ методика синтеза лазерно-активных жидкостей РОС1з-8пС14- 1Ю2 -N(1 [18] позволила частично решить проблему стабилизации и02 и приготовить растворы с характеристиками, удовлетворяющими требованиям, предъявляемым к лазерным жидкостям. На этих растворах была получена генерация на ионах неодима при оптической накачке и показано, что невозбужденный уранил не влияет на лазерные свойства неодима [19].

Исследования процессов взаимодействия между уранилом и трехвалентными ионами редкоземельных элементов (РЗЭ3+) в РОС1з-8пС14 и 020 были выполнены спектрометрическими и люминесцентно-кинетическими методами. Впервые был обнаружен эффект сенсибилизированной уранилом люминесценции неодима [20, 21], Ег3+ [21] и Еи3+ [22] в РОС13-8пС14, установлено наличие полиядерных комплексов - и022+- РЗЭ3+ [20, 23, 21], изучена кинетика их образования [20].

Для исследования механизма преобразования энергии тяжелых заряженных частиц в оптическое излучение был развит метод измерения радиационноо | химического выхода в возбужденных РЗЭ в а-активных растворах, ллг содержащих уран, обогащенный по изотопу и. Эффективность накачки 5 верхнего лазерного уровня РЗЭ и в связаны соотношением: 5=0-Е2/100, где Е2 - энергия верхнего лазерного уровня. В результате изучения и анализа большого количества апротонных растворов разного состава, соактивированных 235Ш22+ и РЗЭ3+ (РЗЭ: N<1, Ей, ТЬ, Ег, Рг, Бу, Бш и Но) были сделаны следующие выводы: 1) установлено, что выходы возбужденных ионов европия в растворах на основе РОСЬ-БпСЦ в 4 раза выше, чем в 020; 2) показано, что эффективность возбуждения РЗЭ3+ а-частицами зависит как от состава комплекса с центральным ионом РЗЭ3+, так и от структуры электронных уровней иона редкоземельного элемента [24, 25].

Также был выполнен большой цикл работ по изучению оптических свойств урансодержащих лазерных жидкостей, возбужденных осколками деления в условиях импульсного облучения на реакторе БАРС-6 ГНЦ РФ-ФЭИ [26-28, 29, 30]. Приготовленные по методике [18] лазерно-активные среды для жидкостного реактора-лазера представляют собой раствор РОСЛз-БпСЬг и02 -N(1 , в котором концентрация ядер ионов неодима составляет (2-3)-10 см"3, концентрация ионов 235и - не менее 5-1019 см"3, время жизни метастабильного состояния — не менее 200 мкс, сечение вынужденного излучения - 8-10"20 см2 и показатель неактивных потерь на длине волны генерации не более 10~2 см"1. Параметры синтезированных урансодержащих лазерно-активных сред соответствуют требованиям, предъявляемым к хорошей лазерно-активной среде. С данной лазерно-активной средой были проведены первые эксперименты по получению лазерного эффекта при накачке от импульсного двухзонного реактора БАРС-6, которые проводились в двух геометриях. В первом варианте кювета, окруженная замедлителем нейтронов, помещалась сбоку от реактора. Во втором варианте - между зонами реактора. Ни в первом, ни во втором варианте расположения кюветы относительно реактора не удалось зарегистрировать лазерный эффект. Были выделены две главные причины отсутствия генерации. Это термооптические явления, вызванные неоднородностью нейтронного поля по объему кюветы, и наведенные осколками деления дополнительные потери. Изучению этих эффектов было уделено особое внимание. Для изучения термооптических явлений в жидкой лазерной среде в условиях накачки осколками деления была разработана методика измерения пространственно-временных характеристик излучения, прошедшего через возбужденную жидкость [28]. Результаты эксперимента показали, что на свойства жидкости оказывают существенное влияние термооптические явления типа наведенной термооптической линзы с переменным фокусом и термооптического клина [29]. Более подробно методика и результаты эксперимента представлены в работах [28, 30]. С целью определения наведенных дополнительных оптических потерь были выполнены эксперименты по измерению пропускания зондирующего лазерного излучения

235 возбужденной осколками деления лазерной жидкостью РОСЬ-ЗпСЦ- ио2 -Ьп3+, в которой ион неодима был заменен на лантан, не имеющий полос люминесценции ни в видимом, ни в ближнем ИК диапазоне [27, 29]. В среднем за нейтронный импульс величина наведенного осколками деления оптического поглощения составила (6±2)-10"3 см"1 при удельном энерговкладе 4.6 Дж/см3 [27]. В последующей работе [31] измерены наведенные оптические потери в разные моменты нейтронного импульса и обнаружена корреляция между скоростью энерговклада и наведенными оптическими потерями. Для количественного описания зависимости наведенных оптических потерь от скорости энерговклада осколков деления в лазерно-активной жидкости была разработана теоретическая модель образования пузырьков на треках осколков деления с учетом избыточного давления, появляющегося в кювете в момент импульса, и с учетом переменной концентрации газообразных продуктов радиолиза. Данная модель позволила вполне удовлетворительно описать полученные экспериментальные результаты [31]. С целью уменьшения рассеяния электромагнитного излучения, наведенного треками осколков деления при ядерной накачке, было решено увеличить давление в среде. В работе [32] показано, что увеличение давления до 25 атм приводит к уменьшению наведенных осколками деления оптических потерь в 2 раза. Для этого была разработана конструкция герметичного контейнера, в котором можно было создать избыточное давление в 25 атм. Также была разработана конструкция фторопластовой кюветы с прижимными окнами. Через тонкую стенку герметичной кюветы давление 25 атм передается лазерной среде. Кроме того, были проведены эксперименты по изучению пространственно-временного распределения оптического излучения при прохождении непрерывного N(1лазера через возбужденную реакторным воздействием среду РОСЬ-БпСЦ-235Ш22+ [28], которые показали, что накачка жидкости осколками деления приводит к существенным изменениям этого распределения в пространстве и во времени. Эти изменения свидетельствуют о сложной эволюции оптических свойств среды в процессе и после импульса накачки. В работе [30] показано, что возникновение термолинзы в жидкости на основе оксихлорида фосфора может быть связано с поглощением тепловых нейтронов ядрами изотопа 35С1 и изотопа 235и, которое приводит к радиальной неоднородности энерговклада осколков деления. После этих работ, уже при непосредственном участии автора, проводились эксперименты на реакторе БАРС-6 при помощи позиционно-чувствительного фотодетектора с целью определения оптимального расположения лазерной кюветы с симметричным полиэтиленовым замедлителем относительно зон реактора. Таким образом удалось несколько уменьшить эффект оптического клина. Все дальнейшие исследования на реакторе БАРС-6 представленные в диссертации проводились при оптимальном расположении активного элемента лазера.

Целью работы является разработка методик и проведение исследований, направленных на получение экспериментальной информации, необходимой для изучения физических процессов, протекающих при прямом преобразовании энергии продуктов ядерных реакций в оптическое и лазерное излучение сред на основе оксихлорида фосфора.

Для изучения процессов, происходящих в среде при ядерной накачке, необходимо было провести работу по изложенному ниже плану. Во-первых необходимо было изучить оптические и лазерные свойства иона неодима в неорганических растворителях на основе РОС1з-МС1п (М: Бп, БЬ, Ъх, Тл и А1). Затем, перейти к изучению радиолюминесцентных свойств иона неодима в > урансодержащих растворах на основе оксихлорида фосфора. В этой части работы необходимо было выяснить наиболее перспективные неорганические растворители, в которых эффективность накачки иона неодима тяжелыми заряженными частицами выше. Далее нами была предпринята попытка получения лазерного излучения при ядерной накачке, которая не увенчалась успехом. Тогда встал вопрос о возможности работы обычного жидкостного лазера с оптической накачкой в нейтронном поле реактора' БАРС-6,, ответу на который посвящена одна из глав диссертации. Забегая вперед, отметим, что лазер оставался работоспособным, но происходило изменение режима его работы. ЕГ завершающей главе диссертации представлен метод, позволяющий исследовать соотношение населенностей лазерных уровней иона неодима в процессе ядерной накачки. Следует подчеркнуть, что проведенное комплексное исследование показывает возможность осуществления лазерной генерации

235 2*Ь 34* иона неодима в неорганической жидкости РООз-БпСЬт иОг -N(1 при условии преодоления, наведенных оптических потерь, а также перспективу использования» лазерных сред на основе оксихлорида фосфора в качестве активных сред для лазера с ядерно-оптической накачкой.

Научная новизна.

Большинство результатов, представленных в диссертационной работе, получены впервые.

Разработан и реализован метод исследования радиационно-индуцированных изменений характеристик жидкостного лазера с оптической накачкой в нейтронном поле импульсного реактора БАРО-6. Показано, что в сильных радиационных полях жидкостной лазер на неорганических жидкостях Р0С1з-8пС14-Ш3+ и Р0С13-8пС14-235и022+-Нс13+ остается работоспособным.

Разработан и реализован метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенности лазерных уровней иона неодима, позволяющий экспериментально изучать зависимости населенностей от скорости энерговклада осколков деления, от концентрации неодима и от времени жизни верхнего лазерного уровня.

Впервые получены зависимости радиационно-химического выхода возбужденных ионов неодима в растворах РОС13-МС1п- и02 -N(1 (М: Тл, Zr,

Бп, БЬ) от концентрации неодима. В растворах Р0С13-МС1п-235и022+-Ш3+ (М: Бп, БЬ) радиационно-химический выход возбужденных ионов N(1 растет с ростом относительной концентрации кислоты Льюиса и достигает насыщения

•7 I при соотношении концентрации

МС1П]/[ШП больше 3. Такой характер зависимости указывает на внутрикомплексный перенос энергии возбуждения* на-центральный ион №3+ в этих растворах.

Впервые при оптической* накачке получена лазерная генерация на ионах неодима в новой урансодержащей среде на основе оксихлорида фосфора с пентахлоридом сурьмы.

Практическая значимость работы.

Разработанная и представленная методика исследования радиационно-индуцированных изменений населенности лазерных уровней иона неодима позволяет изучать различные конденсированные среды под влиянием внешнего ионизирующего воздействия. С помощью данной методики показано* что в л« "1 | средах

РОС13-8пС14- Ш2 наблюдается инверсия населенностеи, которая указывает на возможность достижения ядерно-индуцированной лазерной генерации.

В работе показано, что конденсированные среды на основе оксихлорида фосфора обладают высокой радиационной стойкостью. Данное обстоятельство позволяет использовать жидкостные лазеры в сильных радиационных полях.

Полученные в диссертационной работе данные о вероятности спонтанного излучения, об излучательном времени жизни, о коэффициентах ветвления люминесценции и о сечении вынужденного излучения иона неодима в лазерных средах на основе оксихлорида фосфора могут быть использованы исследователями при моделировании протекающих в них физических процессов.

Высокое сечение вынужденного излучения иона неодима в среде РОС13-ВС13-Ыс13+ по сравнению с традиционно используемыми средами РОС13-8пС14-Ыс13+ и РОС13^гС1,г№3+ делает её перспективной для квантовой электроники.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

• метод исследования радиационно-индуцированных изменений характеристик жидкостного лазера с оптической накачкой в нейтронном поле импульсного реактора БАРС-6;

• метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенности лазерных уровней иона неодима в процессе ядерной накачки;

• экспериментальные и расчетные данные по силам осцилляторов, вероятностям переходов, сечениям вынужденного излучения иона неодима в неорганических растворителях РОС1з-МС1п (М: 8п, вЬ, Ъх, П, В, А1);

• результаты измерения положения и ширины линии люминесценции иона л . неодима в РОС13-ВС13-1Чс1 при возбуждении оптическим излучением и нейтронным потоком реактора БАРС-6;

• экспериментальные данные по радиационно-химическому выходу возбужденного иона неодима в неорганических растворителях Р0С1з-МС1п-235и022+-Ш3+ (М: Т\, Ъх, Бп, БЬ).

Личный вклад автора.

Разработка методов и экспериментальные исследования, представленные в диссертации, проводились либо лично автором, либо при непосредственном участии автора. Автор принимал активное участие в анализе экспериментальной информации, обсуждениях и опубликовании результатов.

Достоверность полученных результатов подтверждается:

• использованием современных средств регистрации и методов обработки результатов;

• совпадением значений физических величин, получаемых различными методами;

• воспроизводимостью полученных результатов при повторении условий экспериментов.

Апробация работы.

Материалы, представленные в диссертации, опубликованы в работах [35 -51] в виде 3 статей в реферируемых журналах (по перечню ВАК), 9 препринтов ГНЦ РФ-ФЭИ, а также докладов на XVI, XVII, XIX Симпозиумах «Современная химическая физика» (Туапсе, 2004, 2005, 2007), II Всероссийской конференции по прикладным аспектам химии высоких энергий (Москва, 2004), на XXIII Съезде по спектроскопии (Звенигород, 2005), на IV Международной конференции «Физика лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы» (Обнинск, 2007). Результаты исследований регулярно докладывались и обсуждались на научных семинарах в ГНЦ РФ-ФЭИ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка цитируемой литературы из 98 наименований. Общий объем составляет 133 страницы, включая 54 рисунка и 18 таблиц.

5.3. Выводы

1. Предложен и реализован метод оценки соотношения населенностей лазерных уровней иона неодима в конденсированных средах при их облучении на импульсном реакторе БАРС-6. Проведены исследования поведения населенностей лазерных уровней иона неодима во времени относительно нейтронной накачки. В районе максимума радиолюминесценции найдена область инверсии населенности. Наличие инверсии населенностей в лазерной урансодержащей среде POCb-SnCLp UO2 -Nd свидетельствует о возможности создания оптического квантового усилителя с ядерной накачкой.

2. По разработанной и поставленной на реакторе БАРС-6 методике можно экспериментально изучать зависимости населенностей нижнего и верхнего лазерных уровней от величины и скорости энерговклада осколков деления, от концентрации неодима и от времени жизни верхнего лазерного уровня.

Заключение

В данной работе представлены методы и результаты экспериментальных исследований радиолюминесцентных и генерационных свойств конденсированных лазерных сред для ядерной накачки. Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. В сильных радиационных полях жидкостной лазер на неорганических жидкостях РОС13-8пС14-Ш3+ и РОС13-8пС14-2351го22+-Ш3+ остается работоспособным, что играет немаловажную роль для концепции создания лазеров и оптических квантовых усилителей с прямой ядерной накачкой, а также лазеров с комбинированной ядерно-оптической накачкой;

2. Предложен и реализован метод исследования радиационно-индуцированных изменений населенностей лазерных уровней иона неодима в конденсированных лазерных средах в процессе ядерной накачки на реакторе БАРС-6. Проведены исследования населенностей лазерных уровней иона неодима во времени относительно накачки осколками деления урана. В районе максимума радиолюминесценции найдена область инверсии населенности. Данный метод позволяет проследить за изменением населенностей лазерных уровней неодима в исследуемых средах, абстрагировавшись от наведенных осколками деления потерь оптического излучения;

3. Впервые получены зависимости радиационно-химического выхода О возбужденных ионов Ш3+ в растворах Р0С13-МС1п-235и022+-Ш3+ (М: Л, Ът,

ЛЛГ Л I •■> .

Эп, ЭЬ) от концентрации неодима. В растворах РОС13-МС1п- 1Ю2 -N(1 (М: Бп, ЭЬ) радиационно-химический выход возбужденных ионов Ш3* растет с ростом относительной концентрации кислоты Льюиса и достигает

I насыщения при соотношении концентраций [МС1п]/[Кс1 ] больше 3. Такой характер зависимости О указывает на внутрикомплексный перенос о I энергии возбуждения на центральный ион N<1 в этих растворах;

4. Впервые при оптической накачке получена лазерная генерация на неорганической жидкости РОСЬ-БЬСЬ, активированной неодимом в присутствии уранила. Из анализа результатов генерационных экспериментов определены сечения вынужденного излучения с на частоте

10 о рабочего перехода, которые составили (1.0 ± 0.1)-10" см в растворе Р0С13-8ЬС15-и022+-Ш3+ и (7.6 ± 1.0)-Ю~20 см2 в растворах РОС13-8пС14-Ма3+;

5. Впервые измерены спектральные и временные распределения радиационно-индуцированного излучения иона неодима в лазерных жидкостях разного состава в резонаторе с разными коэффициентами отражения зеркал при облучении на реакторе БАРС-6. При регистрации спектров установлено, что ширина полосы радиационно-индуцированного излучения неодима для перехода 4Р3/2—»41ц/2 в пределах экспериментальных ошибок совпала с шириной спонтанного излучения л I

N(1 и не зависела ни от состава сред, ни от вида ионизирующего излучения, ни от зеркал резонатора. Коэффициент усиления в генерационных экспериментах оказался меньше коэффициента полных потерь. Для увеличения коэффициента усиления следует увеличить скорость энерговклада осколков деления в среду и одновременно увеличить избыточное давления для уменьшения наведенных осколками деления потерь;

6. В ходе работы также выявлено высокое сечение вынужденного излучения иона неодима в РОС1з-ВС1з-Мс13+, что делает эту среду перспективной для использования в квантовой электронике.

В заключение считаю своим долгом выразить благодарность персоналу реакторно-лазерного комплекса за организацию работ на реакторе БАРС-6 и за помощь в проведении экспериментов.

Особую благодарность за научное руководство выражаю Серегиной Елене Андреевне, а также моим коллегам и соавторам Добровольскому Анатолию

Феодосьевичу, Серегину Артуру Александровичу, Тихонову Геннадию Викторовичу и Киселеву Сергею Владимировичу.

Я благодарен руководителю отделения Дьяченко Петру Петровичу за постоянный интерес к работе и полезные дискуссии, а также всему коллективу лаборатории.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 01-02-16551-а, № 06-03-96323-рцентра, № 07-03-96412-рцентра, № 07-02-96421-рцентра).

1. Miley G.H. Overview of Nuclear Pumped Lasers // I Международная конференция «Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой». Обнинск: - ГНЦ РФ-ФЭИ. - 1992. - Т. 1. - С. 40-53.

2. Карелин A.B., Синянский A.A., Яковленко С.И. Лазеры с ядерной накачкой и физические проблемы создания реактора-лазера // Квантовая электроника. 1997. - Т. 24. - № 5. - С. 387-414.

3. Matovich Е. In Pursuit of a Pulsed Homogeneous Nuclear Laser // International Quantum Electronics Conference. Miami, 1968. - P. 379.

4. Бурмасов B.C., Долгов-Савельев Г.Г., Князев Б.А., Фокин Е.П. Люминесценция жидких органических растворов при возбуждении электронным пучком // Журнал экспериментальной и теоретической физики.- 1972. Т. 62. - Вып. 6. - С. 2019-2025.

5. Князев Б.А., Моралёв В.М., Фокин Е.П. Люминесценция комплексов европия при возбуждении импульсным электронным пучком // Оптика и спектроскопия. 1976. - Т. 40. - № 1. - С. 93-98.

6. Бужинский И.М., Жаботинский М.Е., Жаворонков Н.М., ЛебедевВ.Г., Малышев Б.Н., Рудницкий Ю.П., Цапкин В.В., Эллерт Г.В. Активные вещества для ОКГ и ОКУ на основе соединений фосфора // ДАН СССР. 1969. - Т. 185.- № 6. С. 1306-1308

7. Зарецкий А.И., Владимирова С.И., Кириллов Г.А., Кормер С.Б., Негина

8. В.Р., Сухарев С.А. Некоторые характеристики ОКГ на неорганическойiжидкости POCl3-SnCl4-NdJT // Квантовая электроника. 1974.- Т. 1. - №5.-С. 1180-1184.

9. D'yachenko P.P., Dorofeev Yu.V., Poletaev E.D., Seregina E.A., Korobkin V.V. Subthreshold Diagnostics of Active Media for Direct Nuclear Pumped Lasers // International Conference LASER'90. Mc. LEAN. 1991. - P. 835-842.

10. Воронько Ю.К., Нолле ЭЛ., Осико B.B., Тимошечкин М.И.1 I

11. Индуцированное излучение Y3Al3Oi2-Nd при возбуждении электронным пучком //Письма в ЖЭТФ. 1971. - Т. 13. - С. 125-128.

12. Международная конференция «Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой». Обнинск: - ГНЦ РФ-ФЭИ. - 1992. -Т. 2.-С. 156-166.

13. Патент РФ № 2075143. 10.03.97. Активный материал для жидкостных лазеров и усилителей. / Дьяченко П.П. и др. 3 с.

14. Серёгина Е.А., Тихонов Г.В. Комплексообразование ионов Nd и UO2 в бинарном апротонном растворителе POCl3-SnCl4 // Химическая физика. 1996. -Т. 15.-№8.-С. 116-119.

15. Серёгина Е. А., Борина А.Ф., Новодережкина Т.Л., Куликовский Б.Н. Перенос энергии возбуждения и характеристика полиядерных комплексов в системе P0Cl3-SnCl4-U022+-Nd3+(Er3+) // Журнал неорганической химии. 1999. - Т. 44.-С. 1201-1207.

16. Seregina Е.А., Seregin А.А., Tikhonov G.V. Energy transfer between U022+ and Eu3+ in POCl3-SnCl4 solutions // Journal of Alloys and Compounds. 2002. - V. 341 (1-2).-P. 283-287.

17. Новодережкина Т.Л., Серёгина Е.А., Борина А.Ф., Куликовский Б.Н. Взаимодействие и перенос энергии возбуждения между ураном и РЗЭ в смешанном апротонном растворителе POCI3-S11CI4 // Журнал неорганической химии. 1998. - Т. 43. - № 2. - С. 314-319.

18. Серёгина Е.А., Тихонов Г.В., Калинин В.В., Серёгин A.A., Колобков В.А. Радиолюминесценция лантанидов (III) в уранилсодержащей апротонной жидкой среде Препринт № 2660. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 1997

19. Серёгина Е.А., Серёгин A.A., Тихонов Г.В. Радиолюминесценция Еи3+ в растворах P0Cl3-SnCl4-235U022+-Eu3+ и D20-235U022+-Eu3+ // Химия высоких энергий. 2002. - Т. 36. - № 4. - С. 259-264.

20. Seregina Е.А., Dobrovolskiy A.F., D'yachenko P.P., Seregin A.A., Tikhonov G.V. Liquid Laser with Nuclear Pumping // IX International Conference on Emerging Nuclear Energy Systems (ICENES'98). Tel-Aviv. - 1998. - V. 2. - P. , 824-827.

21. Серёгина E.A., Добровольский А.Ф., Калинин B.B., Серёгин A.A., Тихонов Г.В. Прохождение оптического излучения через жидкость, возбуждённую осколками деления // Химия высоких энергий. 1999. - Т. 33. - № 2. - С. 139-143.

22. Серегина E.A., Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Лапидус В.И., Тихонов Г.В. Термооптические характеристики урансодержащей лазерно-активной жидкости при возбуждении осколками деления. Препринт № 2940. -Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2002

23. Seregin A.A., Dobrovolskiy A.F., D'yachenko P.P., Lapidus V.l., Seregina E.A., Tikhonov G.V. Laser probing liquid excited by fission fragments // First International Conference on Laser Probing (LAPX 02). Abstract. Leuven, 2002. -P. 105-106.

24. Бедилов М.Р., Хабибулаев П.К., Бейсембаева Х.Б. // Журнал технической физики. 1981. - Т. 51. - С. 2436.

25. Бедилов М.Р., Бейсембаева Х.Б., Саидов Р.П., Хабибулаев П.К. // Украинский Физический Журнал. 1986. - Т. 26. - С. 1904.

26. Серёгина Е.А., Тихонов Г.В., Кабаков Д.В. Радиационно-химический выход возбужденных ионов неодима в урансодержащих растворах оксихлорида фосфора. Препринт № 2697. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 1998

27. Серёгина Е. А., Кабаков Д. В. Силы осцилляторов и вероятности1излучательных переходов иона неодима в растворах POCl3-MCln-Nd (M: Sn, Zr, Ti, Al). Препринт № 2996. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2003

28. Кабаков Д. В., Серёгина Е. А. Силы осцилляторов и вероятности излучательных переходов иона неодима в POCl3-SbCl5 -Nd3+. Препринт № 3021. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2004

29. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Радиолюминесцентные свойства неодима в лазерных жидкостях P0Cl3-MCln-235U022+-Nd3+ (M: Ti, Zr, Sn, Sb). Препринт № 3029. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2004

30. Кабаков Д.В., Серегина Е.А., Киселев C.B., Тихонов Г.В. Спектрально1. У 1 о .1,люминесцентные свойства лазерных жидкостей P0Cl3-SbCl5-U02 -Nd . Препринт № 3040. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2004

31. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Спектрально-люминесцентные свойства иона неодима в P0Cl3-SbCl5-U022+-Nd3+ // II

32. Всероссийская конференция «Прикладные аспекты химии высоких энергий». Тез. докл. Москва, 2004. - С. 40-41.

33. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В.1. О I I

34. Радиолюминесценция иона неодима в растворах РОС1з-МС1п- U02 -Nd (M: Ti, Zr, Sn, Sb) // II Всероссийская конференция «Прикладные аспекты химии высоких энергий». Тез. докл. Москва, 2004. - С. 41-42.

35. Кабаков Д.В., Серёгина Е.А. Спектральные свойства иона Nd в растворах в неорганических растворителях РОС13-МС1„ (M: Sn, Zr, Ti, Al). // Оптика и спектроскопия. 2005. - Т. 98. - № 2, - С. 254-260.

36. Кабаков Д.В., Серегина Е.А. Силы осцилляторов и вероятности излучательных переходов иона неодима в POCl3-MCln-Nd (M: Sn, Sb, Zr, Ti, Al) // XXIII съезд по спектроскопии. Тез. докл. Звенигород, 2005. - С. 113-114.

37. Добровольский А.Ф., Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е:А., Тихонов Г.В. Влияние мощного ионизирующего излучения на работу жидкостного лазера. Препринт № 3076. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2006

38. Добровольский А.Ф., Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Влияние мощного ионизирующего излучения на работу урансодержащего жидкостного лазера. Препринт № 3077. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2006

39. Кабаков Д.В., Серёгина Е.А. Спектральные свойства неодима в POCI3-SbCl5-Nd3+. // Оптика и спектроскопия. 2007. - Т. 102. - № 4, - С. 568 - 573.

40. Кабаков Д.В., Киселев C.B., Серёгина Е.А., Тихонов Г.В. Радиационно-химический выход возбужденного неодима(Ш) в лазерных жидкостях POCI3-MCl„-235U022+-Nd3+ (M: Ti, Zr, Sn, Sb). // Химия высоких энергий. 2007. - T. 41. - № 2. - С. 102- 107.

41. Кабаков Д.В., Добровольский А.Ф., Киселев C.B., Серегина Е.А., Тихонов1.о I

42. Г.В. Лазер на неорганической жидкости

43. P0Cl3-SbCl5-U02 -NdJT. Препринт3100. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2007

44. Кабаков Д.В., Серегина Е.А., Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Тихонов Г.В. Радиационно-индуцированная люминесценция лазернойо .неорганической жидкости POCl3-BCl3-Nd при облучении на реакторе БАРС-6

45. XVI симпозиум «Современная химическая физика». Тез. докл. Туапсе, 2007.- С. 358.

46. Кабаков Д.В., Серегина Е.А. Спектральные свойства неодима в POCI3-BCl3-Nd3+ // XIX симпозиума «Современная химическая физика». Тез. докл.- Туапсе, 2007. С. 357.

47. Серегина Е.А., Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Кабаков Д.В., Серегин А.А., Тихонов Г.В. Радиационно-индуцированное излучение иона неодима в жидких лазерных средах при облучении на реакторе БАРС-6. Препринт № 3116.- Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2007

48. Аникиев Ю.Г. и др. Лазеры на неорганических жидкостях / Ю.Г. Аникиев, М.Е. Жаботинский, В.Б.Кравченко. М.: Наука, 1986. - 248 с.

49. Тихонов Г.В. Лазерно-активные неорганические жидкости. Обзор № 0278.- М.: ЦНИИАтоминформ, 1996

50. Brecher С., French K.W. Comparison of aprotic solvent for Nd3+ liquid laser systems: selenium oxychloride and phosphorus oxychloride // J. Phys. Chem. 1969. -V. 73, - № 6. - P.1785-1789.

51. Samelson H., Kocher R., Warszak Т., Keller S. // J. Appl. Phys. 1970. - V. 41.- P. 2459-2462.

52. Януш O.B., Карапетян Г.О., Мосичев В.И., Синюта С.А., Чиняков С.В. Квантовый выход и сечение усиления стимулированного излучения для растворов неодима в оксихлориде фосфора // Журнал прикладной спектроскопии. 1976. - Т. 24. - Вып. 4. - С.622-630.

53. Jesowska-Trzebiatowska В., Ryba-Romanowski W., Mazurak Z., Bukietynska К. Radiation Transition probabilities within 4f Configurations of Nd3+ and Er3+ in POCl3-ZrCl4 // J. Chemical Physics Letters. 1976. - V. 43. - № 3. - P. 417 - 419.л i о I

54. Lakshman S.V.J., Rama Moorthy L. Spectral studies of Nd and Er ions in POCl3-SnCl4 laser liquid // J. Applied Physics A. 1985. - № 38. - P. 285 - 291.

55. Carnall W.T., Fields P.R., Rajnak K. Spectral intensities of the trivalent lanthanides and actinides in solution. Pr3+, Nd3+, Er3+, Tm3+ and Yb3+ // J. Chem. Phys. 1965. - V. 49. - № 10. - P. 3797 - 3806.

56. Carnall W.T. Rare Earth Ions in Solution // Hand Book on the Physics and Chemistry Rare Earths. Amsterdam. Holland Publ. Co. 1979. - V. 3. - P.171-208.

57. Judd B.R. Optical absorption of rare-earth ions // Physical Review. 1962.- V. 127, -№3. -P. 750-761.

58. Ofelt G.S. Intensities of crystal spectra of rare-earth ions // J. Chem. Phys.- 1962. V. 37, - № 3. - P. 511-520.

59. Carnall W.T., Fields P.R., Rajnak K. Electronic energy level in the trivalent lanthanide aquo ions. Pr3+, Nd3+, Pm3+, Sm3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ and Tm3+ // J. Chem. Phys. 1968. - V. 49. - № 10. - P. 4424 - 4442.

60. Мэтьюз Дж., Уокер Р. Математические методы физики: Пер. с англ. М. : Атомиздат. - 1972.

61. Асланов JI.A., Гиляров О.Н., Куликовский Б.Н. и др. // Координационная химия. 1982. - Т. 8. - С. 723-736.

62. Лазерные фосфатные стёкла / Н.Е. Алексеев, В.П. Гапонцев, М.Е. Жаботинский и др. М.: Наука, 1980. - 352 с.

63. Melamed N.T., Hirayama С., French P.W. Laser Action in Uranyl-Sensitized Nd-Doped Class // Appl. Phys. Lett. 1965. - V. 1, - № 3. - P. 43-45.

64. Виноградов E.E., Кириленко H.A., Красилов Ю.И., Лебедев В.Г., Рюриков В.Ф., Эллерт Г.В. Уранилсодержащие нитратные стёкла // Неорганические материалы. 1974. - Т. 10. - № 4. - С. 701-708.

65. Сытько В.В., Алешкевич Н.И., Анисова JI.A., Комяк А.И., Кондратенко В.И., Тихова E.J1. Механизм переноса энергии электронного возбуждения от U02 к Ей в фосфатных стёклах //Журнал прикладной спектроскопии. 1989.- Т. 51. № 4 - С. 665-670.

66. Гапонцев В.П. Исследование спектрально-кинетических и релаксационных1. О 4характеристик ионов U02 методами лазерной спектроскопии: Диссертация к-та физ.- мат. наук. М.: ИРЭ АН СССР, 1972.04. 1 I

67. Kropp J.L. Energy Transfer in Solution between U02 and Eu // J. Chem Phys. 1967. - V. 46. - № 3. - P. 843-847.

68. Tanner S.P., Vargenas A.R. Energy Transfer between Uranyl(VI) and Europium(III) in Aqueous Perchlorate Solution // Inorg. Chem. 1981. - V. 20.- № 12. P. 4384-4386.

69. Гаевой Г.М., Жаботинский М.Е., Краевский С.Л., Рудницкий Ю.И., Эллерт Г.В. Перенос энергии между люминесцирующими центрами уранила в полифосфорной кислоте // Неорганические материалы. 1971. - Т. 7. - № 1.- С. 82-85.

70. Жаботинский М.Е., Краевский C.JL, Милявсий Ю.С., Морозова JI.A., Ружницкий Ю.П. Внутрикомплексный перенос энергии между ионами РЗЭ иуранила в растворах и стёклах // Журнал прикладной спектроскопии. 1972. - Т.17. - № 6. - С. 1023-1026.

71. Левкин Л.В., Ральченко В.И. О строении активного комплекса в POCI3-SnCl4-Nd3+ // Квантовая электроника. 1975. - Т. 2. - № 2. - С. 311-317.

72. Brecher С., French K.W. Spectroscopy and Chemistry of Aprotic Nd Laser Liquids//J. Phys. Chem. 1973. - V. 77.-№ 11.-P. 1370-1377.

73. Киселев C.B., Тихонов Г.В. Синтез и свойства лазерных жидкостей P0Cl3-SbCl5-235U022+-Nd3+. Препринт № 3090. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ, 2007

74. Лебедева В.В. Техника оптической спектроскопии. М.: Изд. Московского университета, 1986.

75. Басов Н.Г., Богданкевич ,О.В., Девятков А.Г. Оптический квантовый генератор на кристалле CdS с возбуждением быстрыми электронами.// ДАН СССР.- 1964.-Т. 155.-С. 783.

76. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Попов Ю.М. // Квантовая электроника. -1971. -№ 1.-С. 29-34.

77. Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Лапидус В.И., Серегин А.А., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. // Квантовая электроника. 2003. - Т. 33. - № 10. -С. 926-931

78. A.J. Deruytter Requierments for nuclear standard reference data from the users' point of view // A technical document issued by the International Atomic Energy Agency. Vienna, 1985.

79. Серёгин А.А., Дьяченко П.П., Лапидус В.И., Серёгина Е.А. Физические аспекты создания твердотельного лазера с ядерной накачкой // Квантовая электроника. 1999. - Т. 26. -№ 2. - С. 98-101.

80. Серегин А.А., Дьяченко П.П., Серегина Е.А. Модель жидкостного лазера с ядерно-оптической накачкой // Квантовая электроника. 2003. - Т. 33. - С. 503506.

81. Dyachenko P.P., Zrodnikov A.V., Kononov V.V. etc. // Fusion Technology. -1991, V. 20,-P. 969.

82. Серёгина E.A., Дьяченко П.П., Калинин В.В., и др. // Неорганические материалы. 1992. -Т.28. -№ 1. - С. 162-169.

83. Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Калинин В.В., Серегина Е.А. // II Международная конференция «Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой». Арзамас-16: - ВНИИЭФ. - 1995. - Т. 1. -С. 142-153.

84. Рудницкий Ю.П., Смирнов Р.В., Черняк В.М. Поведение населенности 41ц/2-уровня Nd3+ в стеклах при взаимодействии с когерентным излучением большой мощности // Квантовая электроника. 1976. - Т. 3. - № 9. - С. 20352042.

85. Григорьянц В.В., Жаботинский М.Е., Маркушев В.М. Определение эффективного сечения вынужденного излучения ионов неодима в различных матрицах методом сброса люминесценции // Квантовая электроника. 1981. -Т. 8. -№3.-С. 571-575.

86. Мак А.А., Прилежаев Д.С., Серебряков В.А., Стариков А.Д. Измерение7 Iскоростей релаксации в стеклах, активированных ионами Nd // Оптика и спектроскопия. 1972. - Т. 33. - Вып. 4. - С. 689-696.