ساخت ، راه اندازی و بررسی خطوط طیفی لیزر اتمی فلورین در فشارهای پایین

لیزر مولکولی فلورین در کوتاهترین طول موج (158 nm) با توان بالا، گسیل می کند و در فرایند نورکندگی نیز کاربردهای ارزشمندی دارد، که در فشارهای بالای اتمسفر (2-10atm) عملکرد لیزری آن گزارش شده است . در مقابل، لیزری اتمی فلورین در ناحیه سرخ و فروسرخ نزدیک در چندین خط گسیل دارد و از نظر سینتیکی یک لیزر منحصر بفرد بشمار می آید زیرا علاوه بر گسیل در تمامی فشارها (از چند تور تا چند اتمسفر) دارای قابلیت کوک پذیری با فشار نیز می باشد. بهره سیگنال کوچک این لیزر بسیار بالا و 3cm-1 ر0 است . در مقاله قبلی خطوط فشار بالای (5-4atm ر 1) این لیزر را مورد مطالعه قرار داده ایم [34]. اما برای تفسیر دقیق سازوکار دمشی آن می بایست خطوط طیفی فشار پایین این لیزر نیز اندازه گیری می شد که در این مقاله ضمن تعیین شدت خطوط در فشارهای پایین اتمسفر، کار قبلی را در فشارهای بالای 4tam نیز کامل کرده ایم. آزمایشات با تیوب لیزر از جنس تفلون، پنجره های mgf2، الکترودهای آلومینیومی به روش تخلیه عرضی بفاصله 9mm از یکدیگر، مدار دمشی بلوملاین با ولتاژ کار 4-14kv، پیش یونش با ولتاژ 45-60kv، بصورت سیکل باز از مخلوط 2 ر 0 درصد گاز فلورین در هلیم با نرخ تکرار پالس 1-5hz انجام پذیرفته است . خروجی تیوب به یک مانومتر دیجیتالی متصل شده و با پمپ ، تخلیه می شود. انرژی هر پالس در شرایط بهینه 6mj/pulseر 1 با استفاده از ژول متر کالیبره coherent اندازه گیری گردیده است . از سوی دیگر شکل پالس خروجی توسط آشکارساز p-i-n و اسیلوسکوپ 400mhz ثبت شده است . عرض پالس خروجی 8nsec می باشد و به منظور جداسازی خطوط از یک تکفام ساز منشوری استفاده گردید. بطور کلی شش خط لیزری شامل چهارگانه (q) و دو خط دوگانه (d) مشاهده گردید. در فشارهای پایین انرژی پالس خروجی در خطوط بیشتری توزیع شده است حال آنکه در فشارهای بالاتر انرژی پالس بتدریج روی دو خط متمرکز می شود. از سوی دیگر پهن شدگی در لیزر فلورین از 2ghz در فشار 2psia به میزان 60ghz در فشار 5atmر 5 افزایش می یابد که بیانگر اثر غالب پهن شدگی همگن از نوع برخوردی می باشد. سازوکار دمش در لیزر اتمی فلورین بصورت فرآیند انتقال بار مولفه he+ در فشار پایین و مولفه he+2 در فشار بالا به شکل زیر انجام می شود: (فشار پایین) f-+he- ---> f*(3p)+he (فشار بالا) f-+he+ ---> f*(3p)+2he در فشارهای بالا بدلیل افزایش نرخ برخورد he+ با he، مولفه he+2، رو به افزایش می گذارد. سه بازه فشار برای دمش تعریف می گردد. در فشارهای 2-6psia فقط مولفه he+ حضور دارد و مسئول دمش خطوط 7311a ، 7128a و 6348a می باشد. در فشارهای 5atmر 6psia-1مولفه های he+2 و he+ در محیط وجود دارند که باعث دمش کلیه خطوط می شوند. در فشارهای بیش از 5atmر 1 غلظت مولفه he+ در مقایسه he+2 شروع به کاهش می کند که نتیجه آن غلبه دو خط چهارگانه فروسرخ 7399a و 7552a است ، در حالیکه بقیه خطوط به شدت تضعیف می شوند. از آنجا که پیش یونش در فشارهای بالای 5aimر 4 قادر به تخلیه یکنواخت نیست لذا افت این خطوط چهارگانه نیز روی خواهد داد. همچنین در فشارهای زیر اتمسفر عرض پالس افزایش می یافت و در فشارهای نزدیک 3psia به شکل دو قله ای می شد.