气体放电单重氧发生器的理论与实验研究

摘要

化学氧碘激光器（COIL）由于其波长短、效率高、光纤传输效率高等特点，近年来得到了越来越多的重视。化学氧碘激光器主要是通过单重氧O2(1Δ）与碘原子的共振能量转移来实现的，其中一个非常重要环节就是产生单重氧O2(1Δ）。传统的单重氧发生器是通过气液化学反应制备O2(1Δ），而目前国际上的研究热点是采用气体放电的方法产生O2(1Δ），即放电单重氧发生器。本论文主要针对气体放电单重氧发生器进行了以下几个方面的研究：
　　 (1) 针对平板射频放电结构下的氧等离子体进行了理论研究。通过电子密度、电流密度连续性方程以及电子能量平衡方程，得到了该结构中的电子密度、电场、电子能量和单重氧激发效率的空间分布，并讨论了电流密度、射频频率、气压的影响。针对这个模型的不足，计算了的电子、正离子、电子能量的随射频时间周期变化的空间分布。
　　 (2) 针对射频放电氧等离子体中的电子能量进行了理论和实验研究。通过求解Boltzmann 方程的方法，计算了纯氧以及混合气体中的电子能量，讨论了气体成分和气体比例的影响。实验分别采用双探针法和发射光谱法对氧混合气体中的电子能量进行了分析。
　　 (3) 针对平板射频放电单重氧发生器进行了实验研究。实验观测到了1268nm 处O2(1Δ）的谱线，证明了该发生器的可行性，并对与O2(1Δ）产率密切相关的O 原子和O2(1Σ）也进行了光谱研究，实验分析了纯氧及其混合气体中各种放电条件对这些产物的影响。
　　 (4) 针对脉冲放电单重氧发生器进行了实验研究。实验成功实现了高气压下（最高达到1000mBar）的稳定放电，克服了射频单重氧发生器气压较低的缺点。实验通过粒子浓度、约化场强E/N 以及等离子体放电照片分析了高气压放电的优势，并对脉冲放电的发展过程进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 O2 及混合气体中α 型射频放电的理论研究

3 O2 及混合气体中射频放电的电子能量研究

4 射频放电单重氧发生器的实验研究

5 脉冲放电单重氧发生器的实验研究

6 总结与展望

致 谢

参考文献

附录