Особенности дуговых разрядов, применяемых для инверсии населенностей в лазерах на ионах ArII И ArIII

равнялась 4 Вт. Для трубки длиной

= 46

см и диаметром 4 мм мощ-

ность излучения лазера на ионах ArII была доведена до 8,5 Вт [1]. При

разрядных токах

= 30

и 45 А указанные кварцевые трубки разруша-

лись.

Во время работы дугового разряда давление газа вдоль оси труб-

ки значительно меньше, чем в холодных частях лазера [2], а средняя

длина свободного пробега ионов сравнима с радиусом разрядной труб-

ки. Ускоренные дуговым разрядом ионы ArII с энергиями в десятки

электрон-вольт бомбардируют стенки трубки. Такая ионная бомбарди-

ровка определяет верхний предел разрядного тока, который для квар-

цевой трубки невысок. Экспериментально подтверждено, что коэффи-

циент теплопроводности кварцевой разрядной трубки при интенсив-

ном охлаждении водой не может обеспечить эффективный теплоотвод

энергии, выделяемой ионной бомбардировкой, поэтому происходит

разрушение трубки.

Следовательно, используя кварцевые разрядные трубки, невозмож-

но получить насыщающие значения токов дуговых разрядов, при ко-

торых достигается максимальное значение мощности генерации ла-

зеров на ионах ArII. Для разрядных трубок лазеров на ионах ArII и

ArIII применяется керамика на основе оксида бериллия BeO. Соглас-

но справочным данным, коэффициент теплопроводности керамики на

основе BeO примерно в 10 раз выше, чем у кварцевого стекла. Лучший

коэффициент теплопроводности керамики на основе BeO дает возмож-

ность использовать более высокие плотности тока дугового разряда,

чем в кварцевых трубках и получать большую выходную мощность

излучения лазера на ионах ArII и ArIII. Однако при насыщающих зна-

чениях плотности тока дугового разряда керамическая трубка из окси-

да бериллия BeO имеет небольшой срок службы. Кроме того, полость

лазера загрязняется пылеобразным бериллием и становится токсич-

ной, что создает трудности в обслуживании конструкции лазера. При

использовании металлов с большим коэффициентом теплопроводно-

сти для изготовления разрядных каналов теплоотвод от стенок канала

увеличивается на столько, что разрушения разрядных каналов от ион-

ной бомбардировки не происходит. Металлические секционированные

трубки с успехом применяются в плазматронах и МГД-генераторах.

В настоящей работе в качестве материала для изготовления разряд-

ных трубок применен алюминий марки АД1, коэффициент теплопро-

водности которого намного больше, чем у керамики на основе BeO.

Алюминий АД1 хорошо обрабатывается механически и является не-

магнитным материалом. Особенно существенное свойство материала

АД1 — возможность покрытия поверхности деталей качественной ок-

сидной пленкой

методом глубокого анодирования в щавелевой

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 5