Фоторезонансная плазма - низкотемпературная плазма ,образующаяся в результате воздействия на газ монохроматич. излучения, частота к-рого соответствует энергии резонансного перехода в атоме газа. Впервые такой способ создания плазмы был реализован в 1930 Моллером и Бокнером, наблюдавшими появление ионов при облучении паров цезия излучением резонансной цезиевой лампы. Детальные исследования Фоторезонансной плазмы начались в 1967 также с использованием резонансного излучения газоразрядных ламп. Возможности исследования Фоторезонансной плазмы, а также круг её применений существенно расширились после создания перестраиваемых по частоте лазеров на жидких красителях. Это позволило значительно увеличить пропускаемые через газ потоки резонансного излучения, а также расширить класс атомов, на основе к-рых получена Фоторезонансная плазма.
Обычно для создания Фоторезонансной плазмы используются пары металлов
первой и второй групп (Li, Na, Rb, Cs, Ba, Mg, Sr), поскольку излучение,
соответствующее резонансным переходам атомов этих металлов, легко получается с
помощью современных перестраиваемых жидкостных лазеров. Обычно при создании и
исследовании Фоторезонансной плазмы давление паров металла изменяется в
диапазоне 0,1 -10 тор, давление буферного газа, в качестве к-рого используются
инертные газы, составляет десятки тор. Интенсивность лазерного излучения, к-рое
фокусируется в пятно размером ~1 мм, составляет ~105-107
Вт/см2, что существенно превышает параметр насыщения для резонансного
перехода. При этом заселённости осн. и резонансно возбуждённого состояний практически
равны друг другу (с точностью до статистич. весов состояний). При воздействии
излучения указанной интенсивности на пары металла уже в течение 10-8
10-7
с образуется Фоторезонансная плазма со степенью ионизации, близкой к единице.
Формирование Фоторезонансной плазмы происходит в результате сложной
последовательности столкновительных процессов с участием возбуждённых атомов,
гл. роль играют ассоциативная ионизация
и ступенчатая ионизация атомов электронным ударом.
Основное отличие Фоторезонансной плазмы связано со способом её формирования
и заключается в том, что аномально высокие, сверхравновесные значения
плотности заряж. частиц
(~1015
1016
см-3) достигаются при весьма низких значениях электронной температуры
(~0,3
0,5
эВ). Т.о., в Фоторезонансной плазме сравнительно легко нарушаются условия
идеальности, согласно которым средняя потенциальная энергия кулоновского
взаимодействия заряженных частиц много меньше их характерной тепловой энергии.
Это делает Фоторезонансную плазму удобным объектом исследования электрических
и термодинамических свойств неидеальной плазмы.
Важнейшее направление использования Фоторезонансной плазмы связано с высокой чувствительностью её электрических свойств к степени совпадения частоты лазерного излучения с частотой резонансного перехода в атоме. Это позволяет использовать Фоторезонансную плазму как нелинейный оптический элемент для преобразования и стабилизации частоты лазерного излучения, а также для анализа содержания примесей атомов и молекул, резонансно поглощающих лазерное излучение. Фоторезонансная плазма служит удобным средством получения ионных пучков заданного состава, что связано с высоким коэффициентом преобразования энергии лазерного излучения в энергию ионов. Фоторезонансная плазма широко используется при изучении элементарных процессов в низкотемпературной плазме. Эти исследования дали богатую информацию о параметрах и механизмах процессов ионизации при участии возбуждённых атомов.
Бетеров И. М., Елецкий А. В., Смирнов Б. М., Плазма резонансного излучения (фоторезонансная плазма), "УФН", 1988, т. 155, с. 265;
Елецкий А. В., Зайцев Ю. Н., Фомичев С. В., Кинетика формирования и параметры фоторезонансной плазмы, "ЖЭТФ", 1988, т. 94, в. 5, с. 98.
А. В. Елецкий.
|
|
 |
