Gazli lazerlar, geliy-neon gazli lazerning ishlash prinsipi

4. Argon lazer qurilmasi

Ion lazerlarining chiqish xususiyatlarini ko'p jihatdan aniqlaydigan asosiy parametr - bu tushirish oqimining zichligi. Oqim zichligi oshgani sayin, radiatsiya quvvati oqimning kubiga mutanosib ravishda ortadi. Oqim zichligi oshgani sayin, quvvatni oshirish tezligi pasayadi. Ishga yaqin rejimlarda bu qaramlik taxminan kvadratikdir. Joriy zichlikning yanada oshishi ^bilan (600-1000 A / sm2 ), to'yinganlik kuzatiladi, keyin esa nasl yo'qolguncha pasayadi. Quvvatning pasayishi, asosan, yuqori lazer sathlarining elektronlar tomonidan qo'zg'alishi, UV-rezonans nurlanishini ushlab turish ( = 72 nm), 100% ionlanish, gazning siljishi va boshqalar bilan bog'liq.
lazerli gaz argon oqimi

Argon lazerining nurlanish kuchining oqim zichligiga bog'liqligi


Gaz chiqarish trubkasidagi yuqori oqim zichligi tufayli Ar ^{+ ionlari} katod tomon pompalanadi, bu esa generatsiyaning buzilishiga olib keladi. Ushbu ta'sirni qoplash uchun gaz chiqarish trubkasi dizaynida teskari gaz aylanishini ta'minlaydigan qo'shimcha quvur (bypass kanali) taqdim etiladi. Ushbu trubka orqali oqim paydo bo'lishining oldini olish uchun u asosiy gaz chiqarish trubkasidan uzunroq qilib qo'yiladi . Bundan tashqari, kolba odatda trubaning o'qiga parallel ravishda doimiy magnit maydonga joylashtiriladi. Uzunlamasına magnit maydon plazma parametrlarini sezilarli darajada ta'sir qiladi; deşarj trubasining devorlariga dala chiziqlari bo'ylab harakatlanadigan elektronlarning traektoriyalari burama. Natijada, plazmadagi to'qnashuv chastotasi oshadi va devor yo'qotishlari kamayadi. Magnit maydonda zaryadsizlanishning yonish kuchlanishi pasayadi va bir xil deşarj oqimida radiatsiya quvvati ortadi, ya'ni. samaradorligi ham ortadi.
Magnit maydon kuchining oshishi bilan zaryadlangan zarrachalar kontsentratsiyasi ortadi va elektron harorati pasayadi. Ion kontsentratsiyasining ortishi inversiyaning kuchayishiga, elektron haroratining pasayishi esa uning pasayishiga olib keladi. Shuning uchun radiatsiya kuchining magnit maydon kuchiga bog'liqligi ekstremumga ega. Maydonning optimal kuchi 2* 10 ⁴ - 10 ⁵ A/m oralig'ida yotadi va uning o'ziga xos qiymati oqim zichligiga, kapillyar diametriga, gaz bosimiga bog'liq. Xuddi shunday, radiatsiya quvvati to'ldirish gazining bosimiga bog'liq. Bu erda optimal 40 - 80 Pa oralig'ida yotadi. Bu, shuningdek, tushirish parametrlariga bog'liq. [7,8]
Yuqori oqim zichligi, tushirish kapillyarida (bir santimetr uzunlikdan yuzlab vatt) ajralib chiqadigan yuqori issiqlik quvvati, gazning o'zgarishi, pompalanishi va yutilishi quvur materialiga yuqori talablarni keltirib chiqaradi. Hozirgi vaqtda ular kvarts, berilliy oksidi (BeO), grafit, anodlangan alyuminiy uchastkalari, o'tga chidamli metallardan tayyorlanadi. Birinchi quvurlar kvarts tushirish kanaliga ega edi. Kvarsning past issiqlik o'tkazuvchanligi va natijada oqim zichligi cheklovlari ko'proq issiqlik o'tkazuvchan dielektrik materiallardan foydalanish zarurligiga olib keldi. Beriliy oksidi asosidagi elektrovakuumli keramika amaliy qo'llanilishini topdi. Uning issiqlik o'tkazuvchanligi alyuminiynikiga yaqin, erish nuqtasi 2700 S, parchalanish kuchlanishi 10' V/sm; u elektrovakuum materiali bilan yaxshi lehimlangan ; cheklovchi oqim yuklari 800 -1000 A / sm ^{2 ni tashkil} qiladi. Volfram yuvish vositalaridan tayyorlangan kapillyarlardan foydalanadigan lazerlar istiqbolli. Bunday kapillyarlar sezilarli darajada katta kuchga ega, ular eroziyaga kamroq moyil bo'ladi va ularda inert gazning yutilishi deyarli yo'q.
Suvni sovutish argon lazerlarining ishlashini sezilarli darajada murakkablashtiradi, lekin taxminan 1 Vt radiatsiya quvvati darajasida va taxminan 10 kVt quvvat sarfida bu muqarrar. Agar radiatsiya quvvati 100-200 mVt bo'lsa, u holda o'zini majburiy havo sovutish bilan cheklash mumkin. Hozirgi vaqtda turli darajadagi radiatsiya quvvati uchun juda ko'p turdagi ionli gaz lazerlari ishlab chiqarilmoqda. Sanoatda eng keng tarqalgan bo'lib, doimiy rejimda ishlaydigan, radiatsiya quvvati millivattdan 5-20 Vt gacha bo'lgan 0,01-0,1% samaradorlikka ega qurilmalardir. Shaxsiy namunalarda yuzlab vattgacha bo'lgan radiatsiya quvvati foizning o'ndan bir qismigacha bo'lgan samaradorlik bilan olingan.
Yuqori nurlanish kuchi, foton energiyasining ortishi va bitta chastotali rejimni olish imkoniyati ion lazerlarining golografiyada, Raman spektroskopiyasida, tibbiy va biologik tadqiqotlarda, suv osti joylashuvi va televidenieda, aerofotografiyada optik nasosning kuchli manbalari sifatida tarqalishini ta'minladi. razvedka tizimlari, konformal va diffraksion optik elementlarni olish uchun lazer texnologiyasi va boshqalar. Rasmda ikki turdagi argon lazerlari ko'rsatilgan: havo bilan sovutilgan suv bilan sovutilgan lazer. Suv bilan sovutilgan lazerlar havo bilan sovutilgan lazerlarga qaraganda kuchliroqdir. [10]