Способ определения температуры электронов в плазме активного элемента лазера

(1633429 Союз СоаетсеаСоцмапмстмцескихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявле с присоеди 1.03.77 (21 ) 2464131/18-25 51) нием заявки05 Н 10 Гесударотввнный оьатот СССР оо долам нэобрвтвннй н открытнй(23) Приорите Опубликовано 25.06.7:т,) УДЫ 621.03 .667.6 (088.8 ллетень2 Дат ликования описан 72) Авторы изобретен Фофано(54) СПОСОБ ОПРЕДЕ В ПЛАЗМЕ АКТИ чиаеления температуры ванные на измерении иной, прошедшей илиагнитной волны. и увеичины затухания отфрагирующей электр Изобретение относится к области диагностики плазмы и может быть использовано для опреде. пения температуры электронов в плазме акпвного элемента работающего Не - Ме лазера.Не - Ме лазеры находят все большее примене.ние в науке и технике. Процессы, происходящие в плазме активного элемента, оказывают сущест.венное влияние на параметры излучения Не - йе лазеров. Поэтому изучение этих процессов необ.ходимо при разработке Не - йе лазеров, отвечающих современным требованиям науки и техники, Температура электронов в плазме активного элемента газового лазера является важной физической величиной, знание которой необходимо при исследовании плазмы активного элемента газового лазера. В настоящее время наблюдается тен. денцня к уменьшению габаритов Не - Ме лазеров. Так, например, в волноводном Не - йе лазере внутренний диаметр капилляра активного элемента составляет 0,1 мм.Известны способы опредэлектронов в плазме, осно ИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОНОГО ЭЛЕМЕНТА Не - Ие ЛАЗЕРА личення ширины линии рассеянной электромаг. ной волны 1, Недостатками этих способов явля. ется сложность аппаратуры и интерпретации полу. ченных данных, а также то, что они могут при. меняться, когда размер плазменного образова. ния значительно превосходит -длину волны.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения температуры электронов в плазме Не - Ме лазера с помощью электрического зонда 2.Он заключается в следующем.В исследуемую плазму погружают металлический зотщ. Меняя напряжение на зонде, снимают вольт амперную характеристику зонда. По пара. метрам последней с помощью известной форму. лы рассчитывают температуру электронов в ис. следуемой плазме.Однако этот способ также несовершенен, так как обеспечивает измерение температуры электронов только в тех активных элементах, в которых установлен зонд. Установка зонда произво- дится в процессе изготовления активных элементов и является достаточно сложнои операцией. Указанным способом невозможно измерение тем633429 пературы электронов в активных элементах с диаметром капилляра 1 мм.Зонд вносит возмущение в плазму, что может существенно исказить результат измерений, Вве. дение зонда вызывает значительные дифракционные потери, что делает невозможным применение данного спосбба для измерений температуры электронов в тонких капиллярах работающих лазеров и, кроме того, такой способ требует, сравнительно длительных измерений для снятия 1 О вольт-амперной характеристики зонда.Цель изобретения - упрощение способа сакра щения времени измерений, исключения дифрак-,-1 1 3,4211 еоСЭо 1 оеоц 4 1.1+Р 1 "+ у Ф Ь а д реактивных колебаний можно получить соотношение, связывающее температуру электронов в плазме активного элемента с частотой реактив.ных колебаний.Для реализации предлагаемого способа не требуется каких-либо конструктивных изменений ЗО в акпшном элементе. С помощью предлагаемо.го способа можно измерять температуру электроЫ 40 45 0 55 где:О, - установившееся значение напряженияна активном элементе;ео - заряд электрона;С - емкость разряда;- частота реактивных колебаний в началь.ной стадии;Э - установившееся значение тока через ак.тивный элемент;Ь - подвижность ионов при слабых поляхпри Ра 1 мм рт,ст;0; . потенциал ионизации;рдифференциальное сопротивление актив.ного элемента;й - балластное сопротивление;- постоянная БольцманаНа чертеже изображена блок-схема устройст.ва, ири помощи которого реализуется предлагае.мый способ,Анод активного элемента 1, в плазме которого определяется температура электронов, соединяетсм через балластное сопротивление 2 с источникам 3 питания. Катод активного элемента 1соединяется с источником 3 питания через катод.ное сопротивление 4 и миллиамперметр 5. Частотомер 6, измеряющий частоту реактивных колебаний, соединен с катодным сопротивлением 4.Вольтметр 7 соединен с электродами активногоэлемента 1.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Меняя параметры цепи источник 3 питания -активный элемент 1 возбуждают реактивные колебания в начальной стадии и измеряют их часто.ту, установившееся значение напряжения на активном элементе 1, емкость разряда, установив-.шееся значение тока через активный элемент 1 идифференциальное сопротивление активного элемента 1,ционных потерь и расширение диапазона исследуемых приборов,Это достигается тем, что путем подбора пара. метров цепи источник питания - активный элемент возбуждают реактивные колебания в началь. ной стадии, измеряют частоту реактивных колебаний, установившееся значение напряжения на активном элементе, емкость разряда, установив. шееся значение тока через активный элемент, дифференциальное сопротивление активного элемента и определяют температуру по фор. муле; Знание этих величин позволяет вычислить температуру электронов в активном элементе, Ис. пользуя выражение для частоты начальнойстадии нов практически в любом активном элементе работающего Не - Ме лазера, так как при этом не вносятся дифракционные поте 15 и и возмущения в плазму, Емкость разряда и дифференциальное сопротивление активного элемента могут быть определены заранее для каждого активного элемента.Время, необходимое для измерений, определяется временем счета частотомера и временем из. мерения установившегося значения напряжения на активном элементе. При использовании, напри.мер, частотомера типа 43 - 34 А и высокоомноговольтметра время измерений может составлятьне более нескольких секунд. Это позволяет проводить измерения в тех случаях, когда по усло.виям эксперимента температура электронов меня.ется с течением времени, например, при изменении режима рабаты лазера.Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить способ измерения температуры электронов в плазме активного элемента Не - йе лазера, сократить время измерений, исключить дифракционные потери и расширить диапазонисследуемых приборов,Формула изобретенияСпособ определения температуры электронов в плазме активного элемента Не - йе лазера, от личающийся тем, что, с целью упрощения спо-1 й 3Яй,й е С 42 Я й е У,1+Я 1+ ф (+ РЯ Составитель А. БишаевРедактор Т, Колодцева Техред Л, Алферова Корректор В. Синицкая Тираж 943 ййНИИПИ Государственного по делам изобретений и й й 3035, МоскваЖ, Раушаз 3683/48 омнтет ткрытии кая наб д 4/ шпал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная соба сокращения времени измерений, исключе.ния дифракционных потерь и расширения диана.зона исследуемых приборов, путем подбора параметров цепи источник питания - активный эле.мент возбуждают реактивные колебания в началь. 5ной стадии, измеряют частоту реактивных колегдеОо - установившееся значение напряжения наа. тивном элементе;ео - заряд электрона;Ср - емкость разряда;о - частота реактивных колебаний в началь оной стадии;". - установившееся значение тока через активный элемент;Ьо - подвижность ионов при слабых поляхпри давлении й мм рт,ст; 250 - потенциал ионизации; 6баний, установившееся значение напряжения на активном элементе, емкость разряда, установившееся значение тока через активный элемент, дифференциальное сопротивление активного элемента и определяют температуру электронов по формуле р - дифферейциальное сопротивление актив.ного элемента;йй - . балластное сопротивление;1 с - постоянная Больцмана,Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизей. Зондирование неоднородной плазмы электромагнитными волнами, Перевод с итальянскогопод редакцией Лушина Л. А., М., Атомиздат ,й 973, с. 58,2. Козлов О, В, Электрический зонд в плазме, М.,;Атомиздат, й 969, с. й 80.