放電励起酸素ヨウ素レーザーの基礎研究

放电激发氧碘激光器基础研究

基本信息

批准号：
10780293
负责人：
赤塚洋
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続き数値解析を行い、その結果、レーザー発振に必要となる励起酸素の生成には、ガス温度が低く(1000K程度)、電子温度が高い(7000〜9000K)熱的に非平衡なプラズマが望ましいと言う結果が得られた。そこで、マイクロ波放電により比較的低気圧(0.5〜10Torr程度)の酸素プラズマを生成し、同プラズマの酸素ヨウ素レーザー媒質への応用の可能性について検証を行った。本プラズマは石英放電管内部において、2.45GHzのマイクロ波放電により生成される。放電条件としては、マイクロ波発振電力600W,放電圧力0.5〜10Torr、酸素ガス流量0〜0.5l/minであった。酸素原子励起準位からの発光スペクトルを分光分析し、原子励起数密度分布を測定した。その結果、プラズマは電離プラズマに特有な密度分布をしており、同プラズマが電離プラズマであることを確認した。電離プラズマでは原子励起数密度が原子基底状態数密度に比例することにより、同プラズマが圧力が高くなるにつれ、また下流に進むにつれ酸素分子の解離度が低下することを確認した。励起酸素O_2a^1Δの検出を試みたが、測光システムの検出効率に限界があり検出できなかった。ダブルプローブ法によりプラズマ下流域において電子温度と電子密度を測定した結果、それぞれ0.4〜5.0eV,10^8〜10^<12>cm^3となり、両者ともに高気圧放電となるにつれて低下する傾向が見いだされた。また励起酸素O_2a^1Δの生成に適した電子温度7000〜9000Kの条件が、放電圧力4〜10Torrの間で達成されることを確認した。以上本件級の結果、マイクロ波放電酸素プラズマ下流域において、マイクロ波出力600W,放電圧力4〜10Torrにおいて酸素ヨウ素レーザー触媒として適切な酸素プラズマが生成されている可能性があることが判明した。

继去年的数值分析之后，我们发现需要具有低气体温度（约1000K）和高电子温度（7000至9000K）的热非平衡等离子体来产生激光振荡所需的激发氧，得到了预期的结果。获得。因此，我们利用微波放电在相对较低的压力（约0.5至10托）下产生氧等离子体，并验证了将该等离子体应用于氧碘激光介质的可能性。该等离子体由石英放电管内的 2.45GHz 微波放电产生。放电条件为微波振荡功率600W、放电压力0.5～10Torr、氧气流量0～0.5l/min。对氧原子激发能级的发射光谱进行光谱分析，并测量原子激发数密度分布。其结果，等离子体具有电离等离子体的密度分布特性，确认等离子体是电离等离子体。已证实，在电离等离子体中，原子激发数密度与原子基态数密度成正比，氧分子的离解程度随着等离子体压力的增加和向下游移动而降低。尝试检测激发氧O_2a^1Δ，但光度系统检测效率有限，无法检测到。用双探针法测定等离子体下游区域的电子温度和电子密度，结果分别为0.4～5.0eV、10^8～10^<12>cm^3，随着放电变得高压，两者都趋于减少。我们还证实，在4-10Torr的放电压力下，可以达到适合产生激发氧O_2a^1Δ的电子温度7000-9000K的条件。这种情况的结果是，发现在600W的微波输出和4至10Torr的放电压力下，可以在微波放电氧等离子体的下游区域中产生适合作为氧碘激光催化剂的氧等离子体。