Введение к работе
-'
Актуальность темы. В настоящее время активно развивается новая область физики взаимодействия лазерного излучения с веществом - газовая кинетика в поле лазерного излучения. толчкои к ее зарождению послужило теоретическое предсказание эффекта светоиндуцированного дрейфа (СИЛ) [1] и его экспериментальное обнаружение в атомарных [2] и молекулярных [3] объектах. В настоящее время помимо СИД предсказан и изучается ряд новых эффектов. Среди них: эффект светоиндуцированного дффузионного втягивания (выталкивания) атомов в световой пучок [4], возникновение светоиндуциро-ванных диффузионных вихрей в газе [5], генерация звука за счет эффектов СИД и светоиндуцированного диффузионного втягивания атомов в световой пучок [б], столкновительно-радиационное охлаждение газа [7], ток в слабоионизованном газе [8], возникновение ЭДС при селективном по скоростям возбуждении нейтрального газа [9]. Светоиндуцированный ток в разреженном газе, являющийся предметом исследования диссертации, также принадлежит к классу явлений, родственных СИД, и его изучение актуально в свете развития знания о газовой кинетике в поле лазерного излучения.
К началу работ по Теме диссертации был хорошо изучен так называемый оптогальванический эффект, основанный на изменении проводимости газоразрядной плазмы или газа при воздействии резонансного излучения на атомы и ионы. На основе этого явления создан и широко используется метод оптогаванической спектроскопии газов [10]. светоиндуцированный ток представляет собой оптогальванический эффект при нулевом внешнем поле, ЭДС при этом возникает за счет начальной кинетической энергии ионов. До начала данной работы при исследовании оптогальванического эффекта не учитывалась начальная кинетическая энергия ионов, возникающая за счет селективных по скоростям возбуждения и ионизации. При определенной геометрии опыта это может приводить к сдвигу оптогальванического сигнала относительно центра линии
поглощения и соответствующей систематической погрешности метода оптогальванической спектроскопии. Этот факт указывает на актуальность исследования светоиндуцированного тока.
Актуальность работн возросла после появления работы [11], в которой показано, что возникновение электрического тока при селективном по скоростям оптическом возбуждении может претендовать на объяснение феномена магнитных пекулярных звезд, поэтому важно было в лабораторных условиях убедиться, что механизм возникновения тока соответствует нашим представлениям о его природе.
Цель работы состояла в качественном и количественном теоретическом исследовании эффекта, необходимом для постановки экспериментов, а также в обнаружении эффекта и его детальном экспериментальном исследовании.
Научная новизна результатов: 1. Соискателем совместно с А.М.Щалагиным предсказан новый фотогальванический эффект -светоиндуцированный ток в разреженном газе.
2. . Впервые зарегистрирован и изучен на качественном и количественном уровне светоиндуцированный ток в парах натрия. Эксперименты были проведенны соискателем совместно с с.н.Атутовым.
Основные роложения. выносимые на зашиту:
-
При лазерном возбуждении и последующей ионизации возбужденных частиц разреженного газа в нем возникает электрический ток без участия внешней разности потенциалов. Эффект антисимметричен по отстройке частоты излучения от центра линии поглощения газа.
-
При малой плотности заряженных частиц эффект как функция частоты излучения изменяется вблизи центра линии поглощения на масштабе, порядка однородной ширины линии. Вследствие этого эффект может лечь в основу нового метода внугридопплеровской спектроскопии атомов.
-
при больших плотностях заряженных частиц светоиндуцированный ток как функция частоты излучения изменяется на масштабе, определяемом допплеровской шириной линии.
-
При ассоциативной ионизации из возбужденного состоя-
ния светоиндуцированныя гок как функция частоты излучения пропорционален производной по частоте от квадрата поглощенной в ячейке мощности.
S. Величина эффекта уменьшается с ростом давления буферного газа.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре "Элементарные процессы в плазме - процессы с участием высоко возбужденных атомов" (Новосибирск, 18-20 марта 1986 г.), на XII Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Москва, 2б -29 августа 1985 г.), на конференциях и семинарах ИАИЭ СО АН СССР и в основном отражены в публикациях. Результаты диссертации отражены в обзорах по газовой кинетики в поле лазерного излучения [12] и по оптогальваническому эффекту
[10].
Диссертация состоит из Введения, трех глав и Заключения, она изложена на 97 стр., содержит 24 рисунка. 52 библиографических названия.