Optinen purkaus

Optinen purkaus - eräänlainen suurtaajuinen purkaus kaasuissa, joka havaitaan optisella alueella sijaitsevilla säteilytaajuuksilla . Tyypillisesti optiset purkaukset alkavat voimakkaalla lasersäteilyllä . Optisia purkauksia on kahta päätyyppiä: optinen hajoaminen (tai laserkipinä) ja jatkuva optinen purkaus.

Optinen vika

Kaasun optinen hajoaminen havaitaan, kun riittävän voimakkaita laserpulsseja kohdistetaan. Vaikutuksen havaitsemiseen ilmassa vaadittava ominaisintensiteetti on noin 10 11 W / cm 2 (vastaava sähkökentän amplitudi on 6 × 10 6 V / cm). Tällaiset intensiteetit saatiin ensimmäisen kerran vuonna 1963 Q-kytketyn laserin käyttöönoton yhteydessä .

Kynnyskenttä

Yleisessä tapauksessa kynnyskenttä, jossa optinen hajoaminen havaitaan, riippuu monista tekijöistä: kaasun tyypistä, sen paineesta , käytetyn valon taajuudesta, polttopisteen koosta, pulssin kestosta ja intensiteetin jakautumisesta. poikkileikkaus.

Ei kovin korkeilla paineilla kynnysintensiteetti laskee, mutta paineissa luokkaa 100-1000 atm. (kaasusta riippuen) alkaa nousta. Monatomisten kaasujen kynnys on yleensä alhaisempi kuin molekyylikaasujen. Näkyvien ja infrapunataajuuksien alueella kynnyskentän suuruus pienenee taajuuden pienentyessä. Kynnyskenttä pienenee myös polttoalueen koon pienentyessä ja myös merkityksettömässä määrin pulssin keston kasvaessa.

Jakauma fysiikka

Optisen hajoamisen perusta on elektronien lumivyöryn kehittymisen vaikutus , kun taas siemenelektronit ilmaantuvat kaasumolekyylien tai atomien monifotoni-ionisaation seurauksena. Kun lasersäteily on vuorovaikutuksessa atomin kanssa, useita fotoneja (suuruusluokkaa 10–20) absorboituu ja mukana elektronin ejektio. Elektroni kiihtyy laseraallon kentässä ja törmääessään muihin atomiin tuottaa niiden ionisoitumisen synnyttäen uuden elektronin. Silloin kenttä kiihdyttää jo kahta elektronia ja törmäyksissä atomien kanssa syntyy kaksi lisää elektronia. Siten tapahtuu lumivyörymäistä vapaiden elektronien lukumäärän kasvua.

Jotta hajoaminen tapahtuisi, on välttämätöntä, että laserpulssin toiminnan aikana syntyy riittävän suuri määrä elektroneja. Matalilla paineilla ja korkeilla taajuuksilla (niin, että missä on säteilytaajuus, on elektronien törmäystaajuus neutraalien atomien ja molekyylien kanssa), lumivyöryn kasvunopeus määräytyy arvolla , jossa on sähkökentän amplitudi, on kaasun paine. Päinvastaisessa tapauksessa, kun , lumivyöryn kasvunopeus määräytyy arvon perusteella, eli se ei käytännössä riipu valon taajuudesta ja pienenee paineen kasvaessa. $\omega ^{2}\gg \nu _{m}^{2}$ $\omega$ $\nu_{m}$ $(E/\omega )^{2}s$ $E$ $s$ $\omega ^{2}\ll \nu _{m}^{2}$ $E^{2}/s$

Jatkuva optinen purkaus

Jatkuva optinen purkaus on paikallaan oleva kaasupurkaus , jota lasersäteily tukee jo olemassa olevassa suhteellisen tiheässä plasmassa . Tämäntyyppinen purkaus ennustettiin teoreettisesti ja saatiin kokeellisesti vuonna 1970.

Jatkuva optinen purkaus on yksi tapa ylläpitää plasmaa noin 10 000 K:n lämpötilassa, mutta muihin menetelmiin ( kaari- , induktio- tai mikroaaltopurkaus ) verrattuna se ei vaadi rakenteellisia elementtejä (elektrodeja jne.) toimittaa energiaa. Tämän avulla voit luoda purkauksia huomattavalla etäisyydellä lähteestä sekä vaikeasti saavutettaviin paikkoihin.

Kirjallisuus

Y. P. Reiser . Optiset purkaukset // Fysikaalinen tietosanakirja : [5 tilavuudessa] / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplasmic - Poyntingin lause. - S. 448-451. — 672 s. - 48 000 kappaletta. — ISBN 5-85270-019-3 .