6 / 11
где
σ
(
i
)
,
σ
(
a
)
— эффективные сечения взаимодействия электронов
с ионами и атомами (сечения электропроводности),
P
=
ν
i
ν
a
=
σ
(
i
)
N
i
v
σ
(
a
)
N
a
v
.
(6)
Выражение (5) позволяет объяснять возникновение отрицательно-
го наклона вольтамперных характеристик (см. рис. 2,
б
) дуговых раз-
рядов. Основной фактор увеличения электропроводности при возра-
стании тока — уменьшение числа
N
a
. Таким образом, участки пада-
ющих вольтамперных характеристик при разных значениях давления
наполнения полости лазера аргоном (см. рис. 2,
б
) свидетельствуют об
изменении состава плазмы. Изменение состава плазмы в проведен-
ных авторами настоящей статьи экспериментах происходило вслед-
ствие разрушения диэлектрического защитного слоя секций разрядно-
го канала лазера. Из секций, изготовленных из алюминия АД1, после
разрушения ионной бомбардировкой защитного диэлектрического по-
крытия
Al
2
O
3
в дуговой разряд попадают пары алюминия. Потенциал
ионизации атомов алюминия Al значительно ниже потенциала иониза-
ции атомов аргона Ar. Поэтому можно предположить, что происходит
интенсивное насыщение дугового разряда ионами алюминия Al
+3
с
резким уменьшением концентрации ионов аргона Ar
+
. При этом про-
исходит срыв генерации лазера.
Для щелеобразного разрядного канала без повреждений диэлектри-
ческого покрытия
Al
2
O
3
и, следовательно, без поступления в разряд
паров алюминия Al, вольтамперная характеристика дугового разряда
имеет вид плавно возрастающей параболы (рис. 3,
а
). Также с увели-
чением тока давление в разряде уменьшается и увеличивается темпе-
ратура
Т
е
[6]. Небольшой вклад в увеличение электропроводности
η
−
1
могут вносить сечения электропроводности
h
σ
(
i
)
i
и
h
σ
(
a
)
i
вследствие
их зависимости от температуры
Т
е
[10]. Величина
K
(
n
)
изменяется
медленно и компенсируется изменением средней скорости электро-
нов
v
. Таким образом, падающие участки кривых (см. рис. 2,
б
) могут
являться показателями разрушающихся в дуговом разряде элементов
конструкций разрядных каналов, изготовленных из АД1.
Вольтамперные характеристики без отрицательных участков (см.
рис. 1, рис. 2,
а
, рис. 3) описывают нормальные режимы работы дуго-
вого разряда без посторонних примесей. По этим характеристикам
анализируются режимы генерации оптического излучения лазеров на
ионах ArII. После достижения насыщающих по мощности излучения
значений тока
I
дуговых разрядов и последующего увеличения то-
ка происходит уменьшение мощности излучения лазера (см. рис. 1 и
рис. 3,
б
).
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 5
17