фоторезонансная плазма

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 Мол-лером и Бокнером, наблюдавшими появление ионов при облучении паров цезия излучением резонансной цезиевой лампы. Детальные исследования Ф. п. начались в 1967 также с использованием резонансного излучения газоразрядных ламп. Возможности исследования Ф. п., 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 Ф. п.

Обычно для создания Ф. п. 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 совр. перестраиваемых жидкостных лазеров. Обычно при создании и исследовании Ф. п. 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 ~0,1 см, 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^-810^-7 с образуется Ф. п. со степенью ионизации, близкой к единице. Формирование Ф. п. происходит в результате сложной последовательности столкновительных процессов с участием возбуждённых атомов, гл. роль играют ассоциативная ионизация и ступенчатая ионизация атомов электронным ударом.

Осн. отличие Ф. п. связано со способом её формирования и заключается в том, что аномально высокие, сверхравновесные значения плотности заряж. частиц (~10¹⁵10¹⁶ см^-3) достигаются при весьма низких значениях электронной темп-ры (~0,30,5 эВ). Т.о., в Ф. п. сравнительно легко нарушаются условия идеальности, согласно к-рым ср. потенц. энергия кулоновского взаимодействия заряж. частиц много меньше их характерной тепловой энергии. Это делает Ф. п. удобным объектом исследования электрич. и термодинамич. свойств неидеальной плазмы.

Важнейшее направление использования Ф. п. связано с высокой чувствительностью её электрич. свойств к степени совпадения частоты лазерного излучения с частотой резонансного перехода в атоме. Это позволяет использовать Ф. п. как нелинейный оптич. элемент для преобразования и стабилизации частоты лазерного излучения, а также для анализа содержания примесей атомов и молекул, резонансно поглощающих лазерное излучение. Ф. п. служит удобным средством получения ионных пучков заданного состава, что связано с высоким коэф. преобразования энергии лазерного излучения в энергию ионов. Ф. п. широко используется при изучении элементарных процессов в низкотемпературной плазме. Эти исследования дали богатую информацию о параметрах и механизмах процессов ионизации при участии возбуждённых атомов.

Лит.: Ключарев А. Н., Безуглов Н. Н., Процессы возбуждения и ионизации атомов при поглощении света, Л., 1983; 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.

   <<      Предметный указатель      >>