The Theory of Plasma Lasers

Gudzenko, L. I.; Shelepin, L. A.; Yakovlenko, S. I.

doi:10.1007/978-1-4757-6819-0_4

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“…In figure 11 this peculiarity of the electron heating and cooling is shown in more details. Similar behaviour of the electron temperature in the afterglow of helium plasma was noted in [2,15]. It is seen from figures 7 and 9 that the relative densities of the metastable and resonance atoms obtained in the developed model agree well with the experimental results.…”

Section: Results Of the Modelling Of The Afterglowsupporting

confidence: 85%

“…The numerical solution of equation (2) shows that the characteristic temperature relaxation time τ ∼ ρc p (R/2.4) 2 /κ is of the order of 0.02 s. The discharge temperature has the value of approximately 1000 K. During the pulse the gas temperature increases only on 50 K, and it decreases within the filament width on about 20% compared to the axial value. Measurements of the gas temperature from the Doppler line profile give the temperature value T ≈ 900 K.…”

Section: Discharge Constriction At Advanced Pressure In Xementioning

confidence: 99%

“…The transition is accompanied by the change in the type of plasma nonequilibrium, i.e. the ionization non-equilibrium is replaced by the recombination one [2,6]. For instance, in the active phase, where the electron temperature is high, the ionization degree occurs usually to be by several orders of magnitude smaller than that given by Saha equation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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On the decay of metastable and resonance Xe atoms in the afterglow of a constricted discharge

Golubovskiǐ

Lange

Maiorov

et al. 2003

J. Phys. D: Appl. Phys.

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The radial and temporal dependences of the metastable 6 3P2 (Xem) and resonance 6 3P1 (Xer) state densities are measured in the active phase and afterglow of pulsed discharge in xenon by laser absorption technique at pressure 10 Torr and currents 200–500 mA. It is found that the densities grow by a factor of 25 during the transition from the active discharge phase to the afterglow and there is no decrease of the density after switching the field off. It is shown that the collisional-radiative recombination prevails over the dissociative recombination because of high electron density and relatively low electron temperature in a constricted discharge. The electron cooling after the field switching-off is caused mainly by electron–ion collisions whereas the electron–atom elastic collisions are less effective due to the Ramsauer effect. The quantitative modelling of the active phase and afterglow is performed on the basis of the time-dependent system of balance equations for densities of excited atoms and charged particles, as well as electron temperature. The results of the modelling reflect all peculiarities of the excited atom behaviour both in the active phase and afterglow.

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Section: Results Of the Modelling Of The Afterglowsupporting

confidence: 85%

Section: Discharge Constriction At Advanced Pressure In Xementioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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On the decay of metastable and resonance Xe atoms in the afterglow of a constricted discharge

Golubovskiǐ

Lange

Maiorov

et al. 2003

J. Phys. D: Appl. Phys.

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“…One of the most advanced schemes for obtaining inversion population operates in non-equilibrium, recombining lowtemperature plasmas [1,2]. It requires both an increased degree of ionization and efficient cooling of the electrons.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A theoretical and experimental study of a Penning recombination laser operating in a hollow cathode discharge

Petrov¹

1997

J. Phys. D: Appl. Phys.

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A theoretical and experimental study of a Penning recombination laser operating in the negative glow plasma of a pulsed high-voltage hollow cathode discharge at intermediate pressures is presented. A detailed kinetic model of the plasma - chemical reactions and radiative processes determining the inversion population on the transition is developed and the time-dependent behaviour of both the plasma and laser parameters (excited states populations, electron and ion densities, electron and gas temperatures, output power and gain) is numerically calculated. An extended experimental investigation of the main plasma and laser parameters is made and a comparison with theoretical results is presented.

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“…En la búsqueda de medios eficientes para la despo blación del nivel láser inferior se analizaron mezclas de gases co mo hidrógeno, helio y sodio con impurezas, y moléculas con el nivel inferior no ligado (8,9). Para el enfriamiento de los electrones debajo de la temperatura de equilibrio, se propusieron diversas técnicas que incluían difusión a las paredes, expansión adiabática y colisiones con otras partículas (10,11).…”

unclassified

Láseres de recombinación iónica

Villagrán¹

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El objeto de esta tesis es estudiar ciertos parámetros característicos que determinan el funcionamiento de los láseres de recombinación. Para ello se diseñó y construyó un láser de recombinación en cadmio empleando la técnica de SPER y se estudio tanto experimental como teóricamente el plasma formado en la descarga. Como la ganancia de pequeña señal medida en nuestro láser (Capítulo II) resulta ser dos órdenes de magnitud mayor que la calculada para valores de temperatura y densidad electrónica que figuran en la literatura, fueron medidos estos parámetros del plasma mediante técnicas espectroscópicas (Capítulo III). Los resultados obtenidos muestran que la temperatura electrónica es significativamente menor que la reportada. En el Capítulo IV se muestra como los valores obtenidos para la ganancia de pequeña señal pueden ser explicados mediante cálculos teóricos apropiados. En lo que respecta a la densidad de electrones máxima para láseres de recombinación Wood y Silfvast proponen un valor teórico para este parámetro. Sobre esta base observan que las restricciones por atrapamiento de la radiación en el volumen de los plasmas son significativas para láseres que operen a longitudes de onda menores que 100 nm. Predicen además energías - específicas de salida mayores que las obtenidas por los láseres de excímeros halógeno-gas noble para longitudes de onda menores - que 150 nm. Esta estimación teórica para la densidad crítica de electrones falla al ser aplicada a láseres de recombinación en los que la desexcitación del nivel láser inferior es importante como en el caso del láser de Sr II. En el Capítulo IV se presentan nue vas relaciones para el cálculo del valor crítico de la densidad - de electrones en diferentes sistemas de recombinación, ejemplificados por los láseres de Cd I y Sr II. Este análisis se basa en la condición de inversión de población incluyendo los procesos de desexcitación radiativa y colisional asociado con los dos niveles láser, obteniéndose una adecuada concordancia entre los va lores críticos propuestos y los valores experimentales obtenidos. En el mismo capítulo se desarrolla también un modelo espacio-temporal que permite calcular la ganancia del láser como función de la posición en la descarga y del tiempo, durante la recombinación.

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The Theory of Plasma Lasers

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On the decay of metastable and resonance Xe atoms in the afterglow of a constricted discharge

On the decay of metastable and resonance Xe atoms in the afterglow of a constricted discharge

A theoretical and experimental study of a Penning recombination laser operating in a hollow cathode discharge

Láseres de recombinación iónica

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