Descărcare optică

Descărcare optică - un tip de descărcare de înaltă frecvență în gaze, observată pentru frecvențele de radiație situate în domeniul optic . De obicei, descărcările optice sunt inițiate de radiații laser puternice. Există două tipuri principale de descărcări optice: defalcare optică (sau scânteie laser) și descărcare optică continuă.

Defalcare optică

O defalcare optică a unui gaz este observată atunci când sunt focalizate impulsuri laser suficient de puternice. Intensitatea caracteristică necesară pentru a observa efectul în aer este de aproximativ 10 11 W / cm 2 (amplitudinea corespunzătoare a câmpului electric este de 6 × 10 6 V / cm). Astfel de intensități au fost obținute pentru prima dată în 1963 , în legătură cu apariția laserului Q-switched .

Câmp prag

În cazul general, câmpul de prag la care se observă defectarea optică depinde de mulți factori: tipul de gaz, presiunea acestuia , frecvența luminii utilizate, dimensiunea punctului focal, durata pulsului și distribuția intensității pe secțiunea transversală.

La presiuni nu foarte mari, intensitatea pragului scade, dar la presiuni de ordinul 100-1000 atm. (în funcție de gaz) începe să crească. Pragul pentru gazele monoatomice este de obicei mai mic decât pentru gazele moleculare. În intervalul de frecvențe vizibile și infraroșii, mărimea câmpului de prag scade odată cu descreșterea frecvenței. Câmpul de prag scade, de asemenea, cu o scădere a dimensiunii regiunii focale și, de asemenea, într-o măsură nesemnificativă, cu o creștere a duratei pulsului.

Fizica defalcării

Baza defalcării optice este efectul dezvoltării unei avalanșe de electroni , în timp ce electronii de semințe apar ca rezultat al ionizării multifotonice a moleculelor sau atomilor de gaz . Când radiația laser interacționează cu un atom, mai mulți fotoni (de ordinul 10-20) sunt absorbiți , însoțiți de ejecția unui electron. Un electron este accelerat în câmpul unei unde laser și, atunci când se ciocnește cu alți atomi, produce ionizarea acestora , dând naștere unui alt electron. Atunci deja doi electroni sunt accelerați de câmp și în ciocniri cu atomii dau naștere la încă doi electroni. Astfel, are loc o creștere asemănătoare unei avalanșe a numărului de electroni liberi.

Pentru a se produce o defalcare, este necesar ca în timpul acțiunii impulsului laser să fie generat un număr suficient de mare de electroni. La presiuni joase și frecvențe înalte (astfel încât , unde este frecvența radiației, este frecvența ciocnirilor electronilor cu atomi și molecule neutre), atunci rata de creștere a avalanșei este determinată de valoarea , unde este amplitudinea câmpului electric, este presiunea gazului. În cazul opus, când , rata de creștere a avalanșei este determinată de valoarea , adică practic nu depinde de frecvența luminii și scade odată cu creșterea presiunii. $\omega ^{2}\gg \nu _{m}^{2}$ $\omega$ $\nu_{m}$ $(E/\omega )^{2}p$ $E$ $p$ $\omega ^{2}\ll \nu _{m}^{2}$ $E^{2}/p$

Descărcare optică continuă

O descărcare optică continuă este o descărcare de gaz staționară susținută de radiația laser într-o plasmă relativ densă deja existentă . Acest tip de descărcare a fost teoretic prezis și obținut experimental în 1970.

O descărcare optică continuă este una dintre modalitățile de a menține o plasmă la o temperatură de aproximativ 10.000 K, însă, în comparație cu alte metode ( descărcare cu arc , inducție sau microunde ), nu necesită niciun element structural (electrozi etc.) furnizarea de energie. Acest lucru vă permite să creați descărcări la o distanță considerabilă de sursă, precum și în locuri greu accesibile.

Literatură

Y. P. Reiser . Descărcări optice // Enciclopedie fizică : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplasmic - Teorema lui Poynting. - S. 448-451. — 672 p. - 48.000 de exemplare. — ISBN 5-85270-019-3 .