ኒዮን ሌዘር. ሄሊየም-ኒዮን ጋዝ ሌዘር

ጋዝ ሌዘር ከኦፕቲካል ኳንተም ማመንጫዎች ጋር የተያያዘ መሳሪያ ነው።

ቀጣይነት ያለው የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ዋናው ንጥረ ነገር የጋዝ ማስወጫ ቱቦ ነው ቲ(ስእል 1)፣ የሚሞቅ ካቶድ ኬ እና አኖድ ሀ. ቱቦው በሂሊየም ድብልቅ ተሞልቷል። አይደለም) (ከፊል ግፊት አይደለም 1 ሚሜ ኤችጂ st) እና ኒዮን ( ኔ) (ከፊል ግፊት ኔ 0.1 ሚሜ ኤችጂ ቅድስት) የቧንቧው ውስጣዊ ዲያሜትር 1 ... 10 ሚሜ ነው, ርዝመቱ ከበርካታ አስር ሴንቲሜትር እስከ 1.5 ... 3 ሜትር የቱቦው ጫፎች በአውሮፕላን-ትይዩ መስታወት ወይም ኳርትዝ መስኮቶች ይዘጋሉ P 1 እና P 2, ተጭነዋል. በብሬውስተር አንግል ወደ ዘንግ. በአደጋው ​​አውሮፕላን ውስጥ ካለው የኤሌክትሪክ ቬክተር ጋር ለመስመር የፖላራይዝድ ጨረሮች፣ ከነሱ ነጸብራቅ Coefficient ዜሮ ነው። ስለዚህ የቢራስተር መስኮቶች የሌዘር ጨረር መስመራዊ ፖላራይዜሽን ይሰጣሉ እና ብርሃን ከነቃ ዞን ወደ መስተዋቶች እና ወደ ኋላ ሲሰራጭ የኃይል ኪሳራዎችን ያስወግዳል። ቱቦው በመስታወት B 1 እና B 2 በተሰራው ባለብዙ ንብርብር ዳይኤሌክትሪክ ሽፋን በተሰራው ሬዞናተር ውስጥ ይቀመጣል። እንደነዚህ ያሉት መስተዋቶች በኦፕሬቲንግ ስፔክትራል ክልል ውስጥ በጣም ከፍተኛ ነጸብራቅ አላቸው እና በተግባር ብርሃን አይቀበሉም። የሌዘር ጨረሩ በብዛት የሚወጣበት የመስታወት መጠን 1...2%፣ ሌላው - ከ1% ያነሰ ነው።

የ 1 ... 2 ኪ.ቮ ቮልቴጅ በቧንቧ ኤሌክትሮዶች ላይ ይሠራል. በሙቀት ካቶድ እና በተጠቀሰው ቮልቴጅ, ቱቦ በሚሞሉ ጋዞች ውስጥ የሚያበራ የኤሌክትሪክ ፍሳሽ ሊቆይ ይችላል. አንጸባራቂ ፈሳሽ በኒዮን ውስጥ ደረጃ ያለው የህዝብ ተገላቢጦሽ እንዲከሰት ሁኔታዎችን ይፈጥራል። በጋዝ ፍሳሽ ውስጥ የተለመደው የአሁኑ ጥንካሬ በአስር ሚሊዮኖች ነው.

የሚታየው የጨረር ጨረር የሚፈጠረው በኒዮን ነው, ነገር ግን ለዚህ አስፈላጊ የሆኑ አተሞች መነሳሳት የሚከናወነው በሂሊየም አተሞች እርዳታ ነው. የአቶሚክ ኢነርጂ ደረጃዎች ቀለል ያለ ንድፍ ምስል አይደለምእና ኔበስእል 2 ይታያል።

ከኤሌክትሮኖች, አተሞች ጋር በመጋጨት ምክንያት አይደለምወደ አስደሳች ሁኔታ ይሂዱ (2 3 ኤስእና 2 1 ኤስ). እነዚህ ደረጃዎች በቅደም ተከተል በ19.82 እና 20.61 eV ሃይሎች የሚለወጡ ናቸው። ከእነዚህ ደረጃዎች ወደ ዋናው ደረጃ ድንገተኛ የጨረር ሽግግር በምርጫ ደንቦች መሰረት የተከለከለ ነው, ማለትም. በጣም ዝቅተኛ በሆነ ዕድል ይከሰታል።

ምስል 2

የአቶም የህይወት ዘመን በደረጃ 2 1 ኤስእና 23 ኤስከህይወት ዘመን ጋር ሲነጻጸር ትልቅ ነው ፣በተራ አስደሳች ደረጃዎች ፣ስለዚህ ብዙ አተሞች በእነዚህ የሜታስቴት ደረጃዎች ውስጥ ይከማቻሉ አይደለም. ግን የኒዮን ደረጃዎች 3 ኤስእና 2 ኤስበተግባር ከሜታስታብል ደረጃዎች 2 1 ጋር ይጣጣማል ኤስእና 23 ኤስሂሊየም በዚህ ምክንያት, የተደሰቱ አተሞች ሲጋጩ አይደለምከአቶሞች ጋር ኔየአቶሚክ ሽግግሮች ይከሰታሉ ኔከሂሊየም አቶሞች ወደ ኒዮን አቶሞች በሚያስተጋባ የኃይል ሽግግር ወደ ደስተኛ ሁኔታ።

የአተሞች መነሳሳት ሂደት ኔበአግድም ነጠብጣብ ቀስቶች (ምስል 2) ተመስሏል. በደረጃ 3 ላይ ባለው የኒዮን አተሞች ክምችት ምክንያት ኤስእና 2 ኤስበከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል፣ እና ከደረጃ 2 አንፃር የተገላቢጦሽ የህዝብ ብዛት የኃይል መጠን ይታያል አር. በቱቦው ውስጥ አቶሞችን ያካተተ ንቁ መካከለኛ ይፈጠራል። ኔየኤሌክትሮን የኢነርጂ ደረጃዎች የተገላቢጦሽ ሕዝብ ያላቸው።

የግለሰባዊ አተሞች ድንገተኛ ልቀት በኒዮን አቶሞች ውስጥ ከደረጃ 3 ከኤሌክትሮኒካዊ ሽግግር ጋር በሚዛመደው የፎቶኖች ንቁ መካከለኛ ውስጥ እንዲሰራጭ ያደርጋል። ኤስወደ ደረጃ 2 ፒ.

በፈሳሽ ውስጥ በሚሰራጩት የፎቶኖች የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ተጽእኖ (በመጀመሪያ በራስ ተነሳሽነት በአስደሳች ኒዮን አተሞች የሚለቀቁ) ሌሎች አስደሳች የሆኑ የኒዮን አቶሞች ወጥነት ያለው ልቀት ይከሰታል፣ ማለትም። ንቁ መካከለኛ የሌዘር ቱቦን መሙላት. በዚህ ሂደት ውስጥ ያለው ከፍተኛ ጭማሪ በመስተዋቶች መካከል ያለውን የጨረር ጨረር በተደጋጋሚ ማለፍ ይረጋገጣል ውስጥ 1 እና ውስጥ 2 ሬዞናተሮች ፣ ይህም ወደ ኃይለኛ የተቀሰቀሰ የተስተካከለ የጨረር ጨረር ፍሰት መፈጠርን ያስከትላል። የጨረር ብርሃን ጨረር ዝቅተኛው የማዕዘን ስፋት የሚወሰነው ከጨረሩ የመስቀለኛ ክፍል መገደብ ጋር በተዛመደ ልዩነት ነው, ማለትም. በብርሃን ሞገድ ባህሪያት ብቻ. ይህ በጣም አስፈላጊው ሁኔታ የሌዘር ምንጭን ከማንኛውም የብርሃን ምንጭ ይለያል.

4 መሳሪያዎች እና መለዋወጫዎች

1 ጋዝ ሌዘር LG78.

2 የጨረር አግዳሚ ወንበር.

3 የኃይል አቅርቦት.

4 Diffraction grating.

5 በመካከላቸው የሚረጩ ማይክሮፓርተሎች ያላቸው የመስታወት ሳህኖች።

6 ስክሪን ከ ሚሊሜትር ሚዛን ጋር።

5 ከጋዝ ሌዘር ጋር መስራት

የ "አውታረ መረብ" መቀየሪያ መቀየሪያን ያብሩ. "የአሁኑ ማስተካከያ" መቀየሪያ በአስተማሪው ወይም በቤተ ሙከራ ረዳት ውስጥ በስራ ቦታ ላይ ተቀምጧል. ወደ ሌላ ቦታ ማስተላለፍ በጥብቅ የተከለከለ ነው.

ከሌዘር ጋር ሲሰሩ, ያንን ያስታውሱ በአይን ውስጥ ለቀጥታ ሌዘር ጨረር መጋለጥ ለዕይታ አደገኛ ነው .

ስለዚህ, ከሌዘር ጋር ሲሰራ, መብራቱ በተበታተነው ማያ ገጽ ላይ ከተንጸባረቀ በኋላ ይታያል.

6 የአፈጻጸም ቅደም ተከተል

መልመጃ 1

በመጠቀም የሌዘር ጨረር የሞገድ ርዝመት መለካት

diffraction ፍርግርግ

የጨረር ጨረሮች አቅጣጫ እና የቦታ ቅንጅት ያለ ቅድመ-ግጭት በበርካታ ልኬቶች ውስጥ ጥቅም ላይ እንዲውል ያስችለዋል.

የዚህ መልመጃ ዝግጅት ሌዘርን፣ የዲፍራክሽን ፍርግርግ ያለው መለኪያ እና የዲፍራክሽን ጥለትን ለመመልከት ሚሊሜትር ያለው ስክሪን ያካትታል (ምስል 3)።

ምስል 3

የዲፍራክሽን ፍርግርግ ከጨረር በሚወጣው የብርሃን ጨረር ዘንግ ላይ ቀጥ ብሎ ተጭኗል። ይህንን ለማድረግ ከግሬቲንግ አውሮፕላኑ ላይ የሚንፀባረቀው የብርሃን ነበልባል በትክክል ወደ ሌዘር ውፅዓት መስኮቱ መሃል መቅረብ አለበት, ማለትም. ከጨረር የሚወጣውን የብርሃን ጨረር እና ከግሪቲንግ አውሮፕላኑ ላይ ያለውን ነጸብራቅ በአጋጣሚ ማግኘት.

የሌዘር ጨረር monochromatic ተፈጥሮ ምክንያት, ማያ ገጹ ላይ ብዙ ያልሆኑ ተደራራቢ diffraction spectra የተለያዩ አዎንታዊ እና አሉታዊ ትዕዛዞች. እነዚህ ስፔክተራዎች በስክሪኑ ላይ ተከታታይ ቀይ ግርፋት ይፈጥራሉ፣ በፍርግርግ ላይ ያለውን የአንደኛ ደረጃ የብርሃን ጨረር ክስተት መስቀል ክፍል ይደግማሉ።

ስክሪኑ ከብርሃን ጨረሩ ጋር ቀጥ ብሎ ተጭኗል፣ እና የትዕዛዝ ትዕዛዞቹ ከማያ ገጹ ዜሮ አንጻር ሲመሳሰሉ ተቀምጠዋል።

በዲፍራክሽን ስፔክትራ እና በዜሮ-ትዕዛዝ ስፔክትረም መካከል ያለው ርቀት በተመለከቱት ስፔክትራዎች (ስሪፕስ) ማዕከሎች መካከል ያለው ርቀት መረዳት አለበት.

የሞገድ ርዝመቱ ቀመርን በመጠቀም ይሰላል

የት መ- የላቲስ ቋሚ (በእኛ ሁኔታ መ= 0.01 ሚሜ);
- ተለዋዋጭ አንግል;

k-የስፔክትረም ቅደም ተከተል;

l የጨረር ጨረር የሞገድ ርዝመት ነው.

ምስል 4

የዲፍራክሽን አንግል የሚወሰነው ከግንኙነቱ ነው

(2)

በትእዛዙ ግራ እና ቀኝ መካከል ያለው ርቀት የት ነው? ክ;

ኤል- ከዲፍራክሽን ፍርግርግ አውሮፕላን ወደ ማያ ገጹ አውሮፕላን ርቀት (ስእል 4).

(2) ወደ (1) በመተካት እናገኛለን

የአካል ብቃት እንቅስቃሴ 1

1 በመጀመሪያው ስፔክትረም ውስጥ ያለውን ርቀት ይለኩ ( ክ= 1) ሰከንድ ( ክ= 2) እና ሦስተኛ ( ክ= 3) በተለያዩ የስክሪኑ ርቀቶች ከዲፍራክሽን ፍርግርግ የክብደት ትዕዛዞች.

2 የመለኪያ ውጤቶችን በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ያስገቡ።

3 ከጨረር ጨረር ጋር የሚዛመደውን የሞገድ ርዝመት ያሰሉ.

ሠንጠረዥ 1

የስፔክትረም ትዕዛዝ ክ	ኤል፣ኤም	X k, m	ኤልእኔ፣ ኤም	, ኤም	ዲ.ኤልእኔ፣ ኤም	, ኤም		ዲኤል፣ ኤም	ሠ፣%

የሙከራ ውሂብን ማካሄድ

1 ቀመር (3) በመጠቀም ለእያንዳንዱ መለኪያ የሞገድ ርዝመቱን ያሰሉ.

2. አማካዩን የት ቦታ አስሉ n- የመለኪያዎች ብዛት.

3 የነጠላ መለኪያዎችን ፍጹም ስህተቶች አስሉ።

5 የአስተማማኝነት እሴቱን ሀ (በመምህሩ እንደተመራ) ያዘጋጁ።

6 የተማሪውን ሰንጠረዥ በመጠቀም ይወስኑ እና የመተማመን ክፍተቱን ወሰን ያሰሉ።

7 አንጻራዊውን ስህተት አስሉ የተገኘውን እሴት ዋጋ ይጠቀሙ l በሚቀጥለው ልምምድ ውስጥ በሚያስፈልጉት ስሌቶች ውስጥ.

መልመጃ 2

የጨረር ጨረር የፍራንሆፈር ልዩነት

በትንሽ ክብ ቅንጣቶች ላይ

ሞኖክሮማቲክ ፣ በደንብ የተዋሃደ እና በቦታ የተጣመረ የሌዘር ጨረር የብርሃን ክብ ቅንጣቶችን በቀጥታ ለመመልከት ያስችላል።

በቅንጦቹ ላይ ያሉት የዲፍራክሽን ማዕዘኖች ጉልህ እንዲሆኑ, የንጥሉ መጠኑ ትንሽ መሆን አለበት. ነገር ግን አንድ ትንሽ ቅንጣት በብርሃን ጨረር ውስጥ ከተቀመጠ በርቀት ስክሪን ላይ የሚሰጠውን የዲፍራክሽን ንድፍ ለመመልከት አስቸጋሪ ይሆናል, ምክንያቱም ስዕሉ ልዩነትን ያላጋጠመው የብርሃን ጨረር ክፍል በተፈጠረ የብርሃን ዳራ ላይ ይተነብያል።

በግልጽ የሚታይ የዲፍራክሽን ንድፍ ለማግኘት በብርሃን ጨረር መንገድ ላይ ብዙ በዘፈቀደ የሚገኙ ተመሳሳይ ቅንጣቶችን ማስቀመጥ ያስፈልግዎታል። በእርግጥ፣ Fraunhofer diffraction ስለሚጠና፣ ማንኛውም ግለሰብ ቅንጣት፣ የብርሃን ጨረሩ በመስቀል-ክፍል አውሮፕላን ውስጥ ያለው ቦታ ምንም ይሁን ምን፣ ተመሳሳይ የሆነ የብርሃን ስርጭት ይፈጥራል።

በጨረር መስቀለኛ ክፍል ውስጥ ብዙ ቅንጣቶች በተመሳሳይ ጊዜ ሲገኙ ፣ በተለያዩ ቅንጣቶች በተከፋፈሉ የብርሃን ጨረሮች መካከል ስልታዊ ጣልቃገብነት ውጤት ከሌለ በእያንዳንዱ ቅንጣት የሚፈጠረው የተከፋፈለ ብርሃን የማዕዘን ስርጭት አይቋረጥም።

ቅንጣቶቹ በዘፈቀደ በብርሃን ጨረሩ መስቀለኛ ክፍል አውሮፕላን ውስጥ የሚገኙ ከሆነ ፣ ከዚያ ፣ በተለያዩ አቅጣጫዎች የሚከፋፈሉት የሞገድ ደረጃዎች የሁሉም እሴቶች እኩል ዕድል ፣ በተለያዩ ቅንጣቶች የተከፋፈሉ የብርሃን ጨረሮች ጥንካሬዎች ብቻ ይሆናሉ። ደምር. Diffraction ጥለት ከ ኤንቅንጣቶች በ ውስጥ ጥንካሬ ይጨምራሉ ኤንአወቃቀሩን ሳይቀይር ከግለሰብ ቅንጣት ልዩነት ጋር ሲወዳደር ጊዜያት። ይህ ሁኔታ አሁን ባለው ሙከራ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል.

መጫኑ በአካል ብቃት እንቅስቃሴ 1 ላይ ካለው ጋር ተመሳሳይ ሆኖ ይቆያል ፣ ነገር ግን በተለዋዋጭ ፍርግርግ ፋንታ ፣ የመስታወት ሰሌዳዎች ያሉት አንድ mandrel በመለኪያው ላይ ተጭኗል ፣ በመካከላቸውም ተመሳሳይ ትናንሽ ኳሶች የሆኑት የሊኮፖዲየም ቅንጣቶች (የሞስ ሙዝ ተክል ስፖሬስ)። ይረጫሉ.

በስክሪኑ ላይ ሌዘርን ካበሩ በኋላ በብርሃን ክብ ዙሪያ ያሉ የጨለመ ብርሃን እና የጨለማ ማወዛወዝ ቀለበቶችን ስርዓት ማየት ይችላሉ።

የማዕዘን ራዲየስ ሀ እኔጥቁር ቀለበቶች የሚከተሉትን ግንኙነቶች ያከብራሉ

የማዕዘን ራዲየስ ሀ እኔየብርሃን ቀለበቶች

(5)

የት አር- የብርሃን ልዩነት እንዲፈጠር ምክንያት የሆነው የንጥል ራዲየስ.

እሴቶች ሲና iከሁኔታው ይሰላሉ

(6)

የት D i- በማያ ገጹ ላይ ያለው ተዛማጅ የዲፍራክሽን ቀለበት መስመራዊ ዲያሜትር;

ኤል- ከመስታወት ሰሌዳው እስከ ማያ ገጹ ድረስ ያለው ርቀት.

የአካል ብቃት እንቅስቃሴ ሂደት 2

እና የሙከራ ውሂብን ማካሄድ

1 የመጀመሪያውን ዲያሜትሮች ይለኩ ( ዲ 1) እና ሁለተኛ ( ዲ 3) በተለያየ ርቀት ላይ ጥቁር ቀለበቶች ኤል. ውጤቱን በሰንጠረዡ ውስጥ ያስገቡ. 2.

2 የጥገኛ ግራፍ ይገንቡ D=f(ኤል) ለእያንዳንዱ የዲፍራክሽን ሚኒማ, ማለትም. D 1 = ረ(ኤል) እና D 3 = ረ(ኤል).

3 ቀመር (6) በመጠቀም ከመጀመሪያው እና ከሁለተኛው የጨለማ ቀለበቶች ጋር የሚዛመዱትን የዲፍራክሽን ማዕዘኖች ታንጀቶችን ይወስኑ እና ግንኙነቶችን በመጠቀም የንጥል ራዲየስ አማካኝ እሴት (4)።

4 የመለኪያ ስህተቱን ይወስኑ. የመጨረሻውን ውጤት በቅጹ ላይ ይፃፉ አር = <አር> ± አር> (ሜ)

5 ስለ ሥራው መደምደሚያ ይሳሉ።

የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ከዲዲዮ ወይም ሴሚኮንዳክተር ሌዘር ጋር ለሚታየው የስፔክትረም ክልል በብዛት ጥቅም ላይ ከሚውሉ እና በጣም ተመጣጣኝ ሌዘር አንዱ ነው። በዋናነት ለንግድ ዓላማ የታቀዱ የዚህ ዓይነቱ የሌዘር ሲስተሞች ኃይል ከ 1 ሜጋ ዋት እስከ ብዙ አስር ሜጋ ዋት ይደርሳል። በተለይም ታዋቂው የ 1 ሜጋ ዋት ቅደም ተከተል ያለው የሄ-ኔ ሌዘር በጣም ኃይለኛ አይደለም, እነዚህም በዋናነት እንደ ዋቢ መሳሪያዎች, እንዲሁም በመለኪያ ቴክኖሎጂ መስክ ሌሎች ችግሮችን ለመፍታት ያገለግላሉ. በኢንፍራሬድ እና በቀይ ክልሎች ውስጥ የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር በዲዲዮ ሌዘር እየተተካ እየጨመረ ነው። ሄ-ኔ ሌዘር ከቀይ መስመሮች ጋር ብርቱካናማ ፣ ቢጫ እና አረንጓዴ መስመሮችን የማመንጨት ችሎታ አላቸው ፣ ይህም በተገቢው የተመረጡ መስተዋቶች ምስጋና ይግባው ።

የኢነርጂ ደረጃ ንድፍ

ለሄ-ኔ ሌዘር ተግባር በጣም አስፈላጊ የሆኑት የሂሊየም እና ኒዮን የኃይል ደረጃዎች በምስል ውስጥ ይታያሉ። 1. የሌዘር ሽግግሮች በኒዮን አቶም ውስጥ ይከሰታሉ, በጣም ኃይለኛ መስመሮች በሞገድ 633, 1153 እና 3391 ሽግግሮች (ሰንጠረዥ 1 ይመልከቱ).

በመሬት ውስጥ ያለው የኒዮን ኤሌክትሮኒክ ውቅር ይህን ይመስላል፡- 1 ኤስ 2 2ኤስ 2 2ገጽ 6 እና የመጀመሪያው ሽፋን ( n= 1) እና ሁለተኛው ሽፋን ( n= 2) በሁለት እና በስምንት ኤሌክትሮኖች የተሞሉ ናቸው. ከፍተኛ ግዛቶች በስእል. 1 የሚነሳው 1 በመኖሩ ነው። ኤስ 2 2ኤስ 2 2ገጽ 5-ሼል፣ እና የብርሃን (ኦፕቲካል) ኤሌክትሮን በእቅዱ መሰረት ይደሰታል፡ 3 ኤስ, 4ኤስ, 5ኤስ፣... ፣ ዘ አር, 4አር፣...ወዘተ ስለዚህ እየተነጋገርን ያለነው ከቅርፊቱ ጋር ስለሚገናኝ ስለ አንድ ኤሌክትሮን ሁኔታ ነው. ለኒዮን የኃይል ደረጃዎች የኤል ኤስ (ራስሰል - ሳንደርስ) እቅድ ነጠላ ኤሌክትሮን ሁኔታን ያሳያል (ለምሳሌ ፣ 5) ኤስ), እንዲሁም የተገኘው ጠቅላላ ምህዋር ሞመንተም L (= S, P, D ...). በ S, P, D, ..., የታችኛው ኢንዴክስ አጠቃላይ የምሕዋር ሞመንተም J ያሳያል, እና የላይኛው ኢንዴክስ ብዜት 2S + 1 ያሳያል, ለምሳሌ, 5. ኤስ 1 ፒ 1 . ብዙውን ጊዜ, በፓስቼን መሰረት ፍጹም የሆነ ፍኖሜኖሎጂያዊ ስያሜ ጥቅም ላይ ይውላል (ምስል 1). በዚህ ሁኔታ ፣ የተደሰቱ የኤሌክትሮኒክስ ግዛቶች ንዑስ ክፍሎች ከ 2 እስከ 5 (ለ s-ግዛቶች) እና ከ 1 እስከ 10 (ለ p-states) ይቆጠራሉ።

መነሳሳት።

የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ገባሪ መካከለኛ በኤሌክትሪክ ፍሳሽ ውስጥ አስፈላጊው ኃይል የሚቀርብበት የጋዝ ድብልቅ ነው. የላይኛው የሌዘር ደረጃዎች (2s እና 2p Paschen እንደሚለው) ከሜታስቴብል ሂሊየም አተሞች (2 3 S 1, 2 1 S 0) ጋር በመጋጨት ተመርጠው ይሞላሉ። በነዚህ ግጭቶች ወቅት የኪነቲክ ሃይል መለዋወጥ ብቻ ሳይሆን የደስታ ሂሊየም አተሞች ሃይል ወደ ኒዮን አተሞች ይተላለፋል። ይህ ሂደት የሁለተኛው ዓይነት ግጭት ይባላል።

እሱ * + ኔ -> እሱ + ኔ* + ΔE፣ (1)

ኮከቢቱ (*) የደስታ ሁኔታን የሚያመለክትበት ቦታ. በ 2s ደረጃ መነቃቃት ላይ ያለው የኃይል ልዩነት፡&DeltaE=0.05 eV ነው። በግጭት ጊዜ, ያለው ልዩነት ወደ ኪነቲክ ሃይል ይቀየራል, ከዚያም እንደ ሙቀት ይሰራጫል. ለ 3 ዎቹ ደረጃ, ተመሳሳይ ግንኙነቶች ይያዛሉ. ይህ የሚያስተጋባ የኃይል ሽግግር ከሂሊየም ወደ ኒዮን ዋናው የፓምፕ ሂደት የህዝብ መገለባበጥ ሲፈጠር ነው። በዚህ ሁኔታ, የሜታስተር ግዛት ረጅም የህይወት ዘመን በላይኛው የሌዘር ደረጃ ላይ ባለው የህዝብ ምርጫ ላይ በጎ ተጽዕኖ አያሳድርም.

የሄ አተሞች መነሳሳት የሚከሰተው በኤሌክትሮኖች ግጭት ላይ የተመሰረተ ነው - በቀጥታም ሆነ ከከፍተኛ ደረጃዎች ተጨማሪ የሽግግሮች ሽግግር። ለረጅም ጊዜ በሚቆዩ የሜታስተር ግዛቶች ምክንያት, በእነዚህ ግዛቶች ውስጥ የሂሊየም አተሞች ጥግግት በጣም ከፍተኛ ነው. የላይኛው የሌዘር ደረጃዎች 2s እና 3s ይችላሉ - ለኤሌክትሪክ ዶፕለር ሽግግሮች የመምረጫ ደንቦችን ከግምት ውስጥ በማስገባት - ወደ ታችኛው p-ደረጃዎች ብቻ ይሂዱ. ለተሳካ የሌዘር ጨረራ ትውልድ የ s-states (የላይኛው ሌዘር ደረጃ) = በግምት 100 ns የህይወት ዘመን ከ p-states (የታችኛው የሌዘር ደረጃ) = 10 ns መብለጥ እጅግ በጣም አስፈላጊ ነው።

የሞገድ ርዝመቶች

በመቀጠልም ምስልን በመጠቀም በጣም አስፈላጊ የሆኑትን የሌዘር ሽግግሮች በበለጠ ዝርዝር እንመለከታለን. 1 እና መረጃ ከሠንጠረዡ 1. በቀይ ክልል ውስጥ በጣም ዝነኛ የሆነው መስመር ስፔክትረም (0.63 μm) የሚነሳው በሽግግሩ 3s 2 → 2p 4 ነው። የታችኛው ደረጃ በ10 ns ውስጥ ድንገተኛ ልቀት የተነሳ ወደ 1 ኛ ደረጃ ይከፈላል (ምሥል 1)። የኋለኛው ደግሞ በኤሌክትሪክ ዲፖል ጨረር ምክንያት መከፋፈልን ይቋቋማል, ስለዚህ ረጅም የተፈጥሮ ህይወት ተለይቶ ይታወቃል. ስለዚህ, አቶሞች በተሰጠው ግዛት ውስጥ የተከማቸ ሲሆን ይህም ከፍተኛ የህዝብ ብዛት ያለው ሆኖ ተገኝቷል. በጋዝ ፍሳሽ ውስጥ, በዚህ ሁኔታ ውስጥ ያሉት አቶሞች ከኤሌክትሮኖች ጋር ይጋጫሉ, እና ከዚያ 2p እና 3s ደረጃዎች እንደገና ይደሰታሉ. በተመሳሳይ ጊዜ, የህዝብ ተገላቢጦሽ ይቀንሳል, ይህም የሌዘር ኃይልን ይገድባል. የ ls ስቴት መሟጠጥ በሄሊየም-ኒዮን ሌዘር ላይ የሚከሰተው በዋናነት ከጋዝ-ፈሳሽ ቱቦ ግድግዳ ጋር በመጋጨቱ ምክንያት ነው, ስለዚህም የቧንቧው ዲያሜትር እየጨመረ ሲሄድ, የጥቅማጥቅም መቀነስ እና የቅልጥፍና መቀነስ ይታያል. ስለዚህ, በተግባር, ዲያሜትሩ በግምት 1 ሚሜ ብቻ የተገደበ ነው, ይህም በተራው, የ He-Ne lasers የውጤት ኃይልን ወደ ብዙ አስር ሜጋ ዋት ይገድባል.

በሌዘር ሽግግር ውስጥ የሚሳተፉት የኤሌክትሮኒክስ ውቅሮች 2s፣ 3s፣ 2p እና 3p ወደ ብዙ ንዑስ ክፍሎች ተከፍለዋል። ይህ ለምሳሌ በሚታየው የስፔክትረም ክልል ውስጥ ወደ ተጨማሪ ሽግግሮች ይመራል, ከሠንጠረዥ 2 እንደሚታየው. ለሁሉም የሚታዩ የሄ-ኔ ሌዘር መስመሮች, የኳንተም ውጤታማነት 10% ያህል ነው, ይህም በጣም ብዙ አይደለም. የደረጃው ዲያግራም (ምስል 1) የላይኛው የሌዘር ደረጃዎች ከመሬት ሁኔታ በላይ በግምት 20 eV ይገኛሉ። የቀይ ሌዘር ጨረር ኃይል 2 eV ብቻ ነው።

ሠንጠረዥ 2. የሞገድ ርዝመቶች λ፣ የውጤት ሃይሎች እና የመስመሮች Δ ƒ ሄ-ኔ ሌዘር (Paschen የሽግግር ስያሜዎች)

ቀለም	λ nm	ሽግግር (እንደ ፓስቸን)	ኃይል mW	Δ ƒ ሜኸ	ማግኘት %/ሜ
ኢንፍራሬድ	3 391	3ኤስ 2 → 3ገጽ 4	> 10	280	10 000
ኢንፍራሬድ	1 523	2ኤስ 2 → 2ገጽ 1	1	625
ኢንፍራሬድ	1 153	2ኤስ 2 → 2ገጽ 4	1	825
ቀይ	640	3ኤስ 2 → 2ገጽ 2
ቀይ	635	3ኤስ 2 → 2ገጽ 3
ቀይ	633	3ኤስ 2 → 2ገጽ 4	> 10	1500	10
ቀይ	629	3ኤስ 2 → 2ገጽ 5
ብርቱካናማ	612	3ኤስ 2 → 2ገጽ 6	1	1 550	1.7
ብርቱካናማ	604	3ኤስ 2 → 2ገጽ 7
ቢጫ	594	3ኤስ 2 → 2ገጽ 8	1	1 600	0.5
ቢጫ	543	3ኤስ 2 → 2ገጽ 10	1	1 750	0.5

በ 1.157 μm አካባቢ በኢንፍራሬድ ክልል ውስጥ ያለው ልቀት በ2s → 2p ሽግግሮች ይከሰታል። በግምት 1.512 µm ባለው በትንሹ ደካማ መስመር ላይም ተመሳሳይ ነው። እነዚህ ሁለቱም የኢንፍራሬድ መስመሮች በንግድ ሌዘር ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ.

በ 3.391 μm ውስጥ ባለው የ IR ክልል ውስጥ ያለው የመስመር ባህሪ ባህሪው ከፍተኛ ትርፍ ነው. በደካማ ምልክቶች አካባቢ ማለትም በደካማ የብርሃን ምልክቶች አንድ ማለፊያ ወደ 20 ዲቢቢ / ሜትር ይደርሳል. ይህ ለአንድ ሌዘር 1 ሜትር ርዝመት ከ 100 እጥፍ ጋር ይዛመዳል. የላይኛው ሌዘር ደረጃ ከሚታወቀው ቀይ ሽግግር (0.63 μm) ጋር ተመሳሳይ ነው. ከፍተኛ ትርፍ, በአንድ በኩል, በዝቅተኛ 3p ደረጃ ላይ ባለው እጅግ በጣም አጭር የህይወት ዘመን ምክንያት ነው. በሌላ በኩል, ይህ በአንጻራዊነት ረጅም የሞገድ ርዝመት እና, በዚህ መሠረት, ዝቅተኛ የጨረር ድግግሞሽ ይገለጻል. በተለምዶ፣ የተነቃቃው እና ድንገተኛ ልቀቶች ጥምርታ ለዝቅተኛ ድግግሞሽ ƒ ይጨምራል። የደካማ ምልክቶች g በአጠቃላይ ከ g ~ƒ 2 ጋር ተመጣጣኝ ነው።

ያለተመረጡ ንጥረ ነገሮች፣ የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር በቀይ ክልል 0.63 µm ሳይሆን በ3.39 μm መስመር ይለቃል። የኢንፍራሬድ መስመር መነሳሳት የሚከለከለው በድምፅ ማጉያው በተመረጠው መስታወት ወይም በጋዝ-ፈሳሽ ቱቦ ብሩስተር መስኮቶች ውስጥ በመምጠጥ ነው። ለዚህም ምስጋና ይግባውና የሌዘር የጨረር ገደብ 3.39 µm ለመልቀቅ በቂ ደረጃ ላይ ሊደርስ ይችላል, ስለዚህም እዚህ ላይ ደካማ ቀይ መስመር ብቻ ይታያል.

ንድፍ

ለማነሳሳት አስፈላጊ የሆኑት ኤሌክትሮኖች የሚመነጩት በጋዝ ፍሳሽ ውስጥ ነው (ምስል 2), ይህም ከ 5 እስከ 10 mA ባለው ሞገድ ወደ 12 ኪሎ ቮልት በቮልቴጅ መጠቀም ይቻላል. የተለመደው የማፍሰሻ ርዝመት 10 ሴ.ሜ ወይም ከዚያ በላይ ነው, የመልቀቂያ ካፕሌቶች ዲያሜትር 1 ሚሜ ያህል እና ከተፈጠረው የጨረር ጨረር ዲያሜትር ጋር ይዛመዳል. የ ls-ደረጃውን ባዶ ለማድረግ ከቱቦው ግድግዳ ጋር ግጭቶች ስለሚያስፈልግ የጋዝ-ፈሳሽ ቱቦው ዲያሜትር እየጨመረ በሄደ መጠን ውጤታማነቱ ይቀንሳል. ለተመቻቸ የኃይል ውፅዓት, አጠቃላይ የመሙያ ግፊት (p) ጥቅም ላይ ይውላል: p · D = 500 Pa · mm, D የቧንቧው ዲያሜትር ነው. የሄ/ኔ ድብልቅ ጥምርታ በተፈለገው ሌዘር መስመር ላይ የተመሰረተ ነው። ለታወቀው ቀይ መስመር እሱ: Ne = 5: l, እና ለኢንፍራሬድ መስመር 1.15 μm - He: Ne = 10: l. የአሁኑን ጥግግት ማመቻቸትም ጠቃሚ ገጽታ ይመስላል። በዚህ ጉዳይ ላይ የማነሳሳት ሂደት በጣም ውጤታማ ስላልሆነ ለ 633 nm መስመር ውጤታማነት 0.1% ያህል ነው. የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር የአገልግሎት ህይወት ወደ 20,000 የስራ ሰዓታት ነው.

ሩዝ. 2. የሄ-ኔ ሌዘር ንድፍ ለፖላራይዝድ ጨረሮች በ mW ክልል ውስጥ

በእንደዚህ ዓይነት ሁኔታዎች ውስጥ ያለው ትርፍ በ g = 0.1 m -1 ደረጃ ላይ ነው, ስለዚህ ከፍተኛ አንጸባራቂ ያላቸውን መስተዋቶች መጠቀም ያስፈልጋል. የጨረር ጨረር በአንድ በኩል ብቻ ለመውጣት, በከፊል የሚያስተላልፍ (አስተላላፊ) መስታወት እዚያ (ለምሳሌ R = 98%) ተጭኗል, እና በሌላኛው በኩል - ከፍተኛ አንጸባራቂ (~ 100%) ያለው መስታወት. ለሌሎች የሚታዩ ሽግግሮች ያለው ትርፍ በጣም ትንሽ ነው (ሠንጠረዥ 2 ይመልከቱ)። ለንግድ ዓላማዎች, እነዚህ መስመሮች በቅርብ ዓመታት ውስጥ በጣም ዝቅተኛ ኪሳራዎች ተለይተው የሚታወቁትን መስተዋቶች በመጠቀም ብቻ ተገኝተዋል.

ቀደም ሲል, በሂሊየም-ኒዮን ሌዘር, የጋዝ ፈሳሽ ቱቦ የውጤት ዊንዶውስ በኤፒኮ ሬንጅ ተስተካክሏል, እና መስተዋቶች ከውጭ ተጭነዋል. ይህም ሂሊየም ሙጫው ውስጥ እንዲሰራጭ እና የውሃ ትነት ወደ ሌዘር ውስጥ እንዲገባ አድርጓል. ዛሬ እነዚህ መስኮቶች የተስተካከሉት በቀጥታ ከብረት ወደ መስታወት በመገጣጠም ሲሆን ይህም የሂሊየም ፍሳሽን ወደ 1 ፓኤ በዓመት ይቀንሳል። በአነስተኛ የጅምላ-ምርት ሌዘር ውስጥ, የመስታወት ሽፋን በቀጥታ ወደ ውፅዓት መስኮቶች ይተገበራል, ይህም ሙሉውን ንድፍ በጣም ቀላል ያደርገዋል.

የጨረር ባህሪያት

የፖላራይዜሽን አቅጣጫን ለመምረጥ, ጋዝ የሚፈነዳው መብራት በሁለት ዘንበል ያሉ መስኮቶች ወይም በምስል ላይ እንደሚታየው. 2, የቢራስተር ሳህን ወደ ሬዞናተሩ ውስጥ ገብቷል. ብርሃኑ በብሬውስተር አንግል ተብሎ በሚጠራው ላይ ከተከሰተ እና ከአደጋው አውሮፕላን ጋር ትይዩ ከሆነ ፖላራይዝድ ከሆነ በኦፕቲካል ወለል ላይ ያለው ነጸብራቅ ዜሮ ይሆናል። ስለዚህ በዚህ የፖላራይዜሽን አቅጣጫ ያለው ጨረር በብሬስተር መስኮት በኩል ያለምንም ኪሳራ ያልፋል። በተመሳሳይ ጊዜ, ወደ ክስተት አውሮፕላን, perpendicular ክፍል ፖላራይዝድ ያለውን አንጸባራቂ በጣም ከፍተኛ እና በሌዘር ውስጥ አፈናና ነው.

የፖላራይዜሽን ሬሾ (በፖላራይዜሽን አቅጣጫ ያለው የኃይል ሬሾ ወደዚህ አቅጣጫ በኃይል) 1000: 1 ለተለመዱ የንግድ ስርዓቶች ነው. ሌዘር ከውስጥ መስተዋቶች ጋር ያለ ብሩስተር ፕሌትስ ሲሰራ፣ ከፖላራይዝድ ጨረር ይፈጠራል።

ሌዘር አብዛኛውን ጊዜ በትራንስቨርስ TEM 00 ሁነታ (ዝቅተኛው የትዕዛዝ ሁነታ) ይፈጥራል እና ብዙ ቁመታዊ (አክሲያል) ሁነታዎች በአንድ ጊዜ ይፈጠራሉ። በመስተዋቶች መካከል ያለው ርቀት (የሌዘር ክፍተት ርዝመት) L = 30 ሴ.ሜ ሲሆን, የ intermode ድግግሞሽ ክፍተት Δ ƒ` = c / 2L = 500 MHz ነው. ማዕከላዊው ድግግሞሽ በ 4.7 · 10 14 Hz ደረጃ ላይ ነው. የብርሃን ማጉላት በ Δƒ = 1500 MHz (ዶፕለር ስፋት) ክልል ውስጥ ሊከሰት ስለሚችል በኤል = 30CM ሦስት የተለያዩ ድግግሞሾች ይወጣሉ፡ Δƒ/Δƒ`= 3. አነስተኛ የመስተዋት ክፍተት ሲጠቀሙ (<= 10см) может быть получена одночастотная генерация. При короткой длине мощность будет весьма незначительной. Если требуется одночастотная генерация и более высокая мощность, можно использовать лазер большей длины и с оснащением частотно-селективными элементами.

በ 10 ሜጋ ዋት አካባቢ የሄሊየም-ኒዮን ሌዘር ብዙውን ጊዜ በኢንተርፌሮሜትሪ ወይም በሆሎግራፊ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። እንደነዚህ ያሉ በጅምላ የተሠሩ ሌዘርዎች የተጣጣሙ ርዝመት ከ 20 እስከ 30 ሴ.ሜ ነው, ይህም ለትንንሽ ነገሮች ሆሎግራፊ በጣም በቂ ነው. ረዘም ያለ የተጣጣሙ ርዝመቶች በተከታታይ ድግግሞሽ-የተመረጡ ክፍሎችን በመጠቀም ይገኛሉ.

በሙቀት ወይም በሌሎች ተጽእኖዎች ምክንያት በመስተዋቶች መካከል ያለው የጨረር ርቀት ሲቀየር, የሌዘር ክፍተት (axial natural frequencies) ፍጥነቱ ይለወጣል. በነጠላ ድግግሞሽ ትውልድ ፣ የተረጋጋ የጨረር ድግግሞሽ እዚህ አይገኝም - በ 1500 ሜኸር ባለው የመስመር ስፋት ውስጥ ከቁጥጥር ውጭ ይንቀሳቀሳል። ተጨማሪ የኤሌክትሮኒክስ ደንብን በመጠቀም የድግግሞሽ ማረጋጊያ በመስመሩ መሃል ላይ በትክክል ሊሳካ ይችላል (ለንግድ ስርዓቶች የበርካታ ሜኸዝ ድግግሞሽ መረጋጋት ይቻላል)። በምርምር ላቦራቶሪዎች ውስጥ አንዳንድ ጊዜ የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ከ 1 Hz ባነሰ ክልል ውስጥ ማረጋጋት ይቻላል.

ተስማሚ መስተዋቶችን በመጠቀም, ከሠንጠረዥ 4.2 የተለያዩ መስመሮች የሌዘር ጨረሮችን ለመፍጠር ሊደሰቱ ይችላሉ. በብዛት ጥቅም ላይ የሚውለው የሚታየው መስመር 633 nm አካባቢ ሲሆን የተለመደው የበርካታ ሚሊዋት ሃይል ነው። በ 633 nm አካባቢ ኃይለኛ የሌዘር መስመርን ከታፈኑ በኋላ በሚታየው ክልል ውስጥ ያሉ ሌሎች መስመሮች በተመረጡ መስተዋቶች ወይም ፕሪዝም በመጠቀም በጉድጓዱ ውስጥ ሊታዩ ይችላሉ (ሠንጠረዥ 2 ይመልከቱ)። ነገር ግን የእነዚህ መስመሮች የውጤት ሃይል ከጠንካራ መስመር የውጤት ሃይል 10% ብቻ ወይም እንዲያውም ያነሰ ነው።

የንግድ ሂሊየም-ኒዮን ሌዘር በተለያዩ የሞገድ ርዝመቶች ይገኛሉ። ከነሱ በተጨማሪ በበርካታ መስመሮች ላይ የሚያመነጩ እና ብዙ ርዝማኔ ያላቸውን ሞገዶች በተለያዩ ውህዶች የሚያመነጩ ሌዘርዎችም አሉ. የተስተካከለ የሄ-ኔ ሌዘርን በተመለከተ, ፕሪዝምን በማዞር አስፈላጊውን የሞገድ ርዝመት ለመምረጥ ይመከራል.

ሥራ 17. የሌዘር ጨረር ባህሪያትን ማጥናት

የሥራው ግብ፡-

1. ከሄሊየም-ኒዮን ሌዘር ኦፕሬሽን መርህ እና ዲዛይን ጋር እራስዎን ይወቁ።

2. በሌዘር ጨረር ጣልቃገብነት ፣ መበታተን እና ፖላራይዜሽን እራስዎን ይወቁ።

3. ባለ ሁለት ገጽታ መዋቅር ጊዜዎችን ይወስኑ.

4. የጨረር ጨረር ልዩነት አንግል ይወስኑ.

አጭር ንድፈ ሐሳብ

ሌዘር በመሠረቱ አዲስ የብርሃን ምንጭ ነው። ሌዘር ጨረሮች ከተለመዱት ምንጮች (ኢንካንደሰንት መብራቶች፣ ፍሎረሰንት መብራቶች፣ ወዘተ) የሚለየው ወደ ሞኖክሮማቲክ ቅርበት ያለው፣ ለየት ያለ ከፍተኛ ጊዜያዊ እና የቦታ ቅንጅት ያለው እና በጣም ዝቅተኛ ልዩነት ያለው በመሆኑ ነው። , እና, ስለዚህ, ልዩ የሆነ ከፍተኛ የኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይል. በተጨማሪም, የሌዘር ጨረር ፖላራይዝድ ነው.

የሌዘር ኦፕሬሽን መርህ በሶስት አካላዊ ክስተቶች ላይ የተመሰረተ ነው-የተቀሰቀሰ ልቀት, የህዝብ መገለባበጥ እና አዎንታዊ ግብረመልስ.

የአተሞች (ሞለኪውሎች) ባህሪ የኳንተም ሜካኒክስ ህጎችን ያከብራል ፣ በዚህ መሠረት የአካላዊ መጠኖች (ለምሳሌ ፣ ኢነርጂ ኢ) የተወሰኑ (የተለዩ) እሴቶችን ብቻ ሊወስዱ ይችላሉ። ለኃይል ፣ እነዚህ እሴቶች ብዙውን ጊዜ በሥዕላዊ መግለጫው የኃይል ደረጃዎች በሚባሉት መልክ ነው (ምስል 1)።

በጣም ዝቅተኛው የኢነርጂ ደረጃ የመሬት ደረጃ ተብሎ ይጠራል, ምክንያቱም በጣም የተረጋጋው የንጥሉ ሁኔታ ጋር ስለሚመሳሰል. ከፍተኛ የኃይል ዋጋ ያላቸው ቀሪዎቹ ደረጃዎች ተደስተዋል.

ከአቶሚክ ኢነርጂ መጨመር ጋር አብሮ የሚሄድ ሂደት ወደ ከፍተኛ የኢነርጂ ደረጃ ሲሸጋገር ይታያል።

የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር (ብርሃን) ከአቶሞች ጋር ያለውን ግንኙነት እናስብ።

የመጀመሪያው የግንኙነት አይነት:አንድ አቶም በመሬት ውስጥ ባለ ሁኔታ ፎቶን ይይዛል ፣ ጉልበቱ ወደ አንዱ አስደሳች ግዛቶች ለመሸጋገር በቂ ነው (ምስል 1 ሀ)።

እና ሁለተኛአቶም በደስታ ስሜት ውስጥ

በድንገት (በድንገተኛ) ወደ ዝቅተኛ የኃይል ሁኔታ ይሸጋገራል-ይህ ሽግግር በፎቶን ልቀት (ምስል 1 ሐ) አብሮ ይመጣል።

በድንገተኛ ሽግግሮች ጊዜ የተለያዩ አተሞች በአንድ ጊዜ እና በተናጥል ይለቃሉ ፣ ስለሆነም የሚለቀቁት የፎቶኖች ደረጃዎች እርስ በእርስ የተያያዙ አይደሉም ፣ የጨረር አቅጣጫው ፣ የፖላራይዜሽን በዘፈቀደ እና የጨረር ድግግሞሽ በተወሰኑ ገደቦች ውስጥ ይለዋወጣል። በሃይል ደረጃዎች E 1 እና E 2 ስፋት ይወሰናል.

ድንገተኛ ልቀት አቅጣጫ-አልባ፣ ፖላራይዝድ ያልሆነ፣ ነጠላ-ክሮማቲክ ያልሆነ ነው።

ግን አለ. ሦስተኛው ዓይነት መስተጋብርየተነቃቃ ልቀት ይባላል። በአስደሳች ሁኔታ ውስጥ ያለው አቶም (ምስል 2) በጨረር ድግግሞሽ ላይ ከተከሰተ ν ከአቶም ወደ ዝቅተኛ ሁኔታ (1) ሽግግር ጋር የሚዛመደው, ከዚያም አቶም በዚህ የፎቶን ተጽእኖ በግዳጅ ወደ ውስጥ ይገባል, የራሱን ፎቶን ያመነጫል, ይህም የተቀሰቀሰ ልቀት ይባላል.

የተነቃቃ ልቀት ባህሪን ልብ ማለት በጣም አስፈላጊ ነው-የተለቀቀው ሞገድ (ፎቶ) በትክክል ተመሳሳይ ነው አቅጣጫ እና ደረጃ ፣የሚያስገድድ ነው። በተጨማሪም, እነዚህ ሁለት ሞገዶች ተመሳሳይ ድግግሞሽ እና የፖላራይዜሽን ግዛቶች አላቸው.

በሽግግሮች 1 → 2 (ምስል 1 ሀ) ውስጥ የውጭ ጨረሮች ይሳባሉ, እና በግዳጅ ሽግግር 2→1 (ምስል 2) ላይ, በተቃራኒው ይስፋፋል, ምክንያቱም በአቶም የሚወጣው ፎቶን ወደ ውጫዊው ፎቶን ይጨመራል. የሽግግር 1→2 እና 2→1 እድሎች ተመሳሳይ ናቸው። አብዛኛዎቹ አቶሞች በአስደሳች ሁኔታ ውስጥ ከሆኑ, 2→1 ሽግግሮች ብዙ ጊዜ ይከሰታሉ . በሌላ አነጋገር የውጭ ጨረሮችን ለመጨመር አስፈላጊ ነው የህዝብ ብዛትደረጃ 2 ከደረጃ 1 ህዝብ የበለጠ ነበር ወይም መፍጠር አስፈላጊ ነው። መገለባበጥየህዝብ ብዛት.

በሙቀት ቲ, ኢነርጂ ባለበት ግዛት ውስጥ ያሉት አቶሞች N ቁጥር በቦልትማን ቀመር ይወሰናል

N ~ exp(-ኢ/ኪቲ)

የት k Boltzmann ቋሚ ነው.

ከዚህ በመነሳት የስቴቱ ኢ ሃይል ከፍ ባለ መጠን በዚህ ግዛት ውስጥ ያሉት አተሞች ቁጥር N አነስተኛ እንደሆነ ማወቅ ይቻላል. ይህ ማለት በተመጣጣኝ ሁኔታ ዝቅተኛ ደረጃዎች ብዙ ሰዎች ይሞላሉ, እና የብርሃን መምጠጥ በማጉላት ላይ ያሸንፋል.

የህዝብ ብዛት የተገላቢጦሽ የመካከለኛው አተሞች ሚዛናዊ ያልሆነ ሁኔታ ጋር ይዛመዳል።

እንዲህ ዓይነቱ ሁኔታ በማጠቃለል ሰው ሰራሽ በሆነ መንገድ ሊፈጠር ይችላል
ኃይል ወደ ሥራው ንጥረ ነገር ፣ በዚህ ምክንያት አተሞች ወደ ከፍተኛ የኃይል ደረጃ ይተላለፋሉ። ይህ ሂደት ይባላል ወደ ላይ ተነሳ።በተለያዩ የሌዘር ዓይነቶች ፓምፖች በተለያዩ መንገዶች ይከናወናሉ: በጠንካራ-ግዛት ሌዘር ውስጥ ከተጨማሪ መብራቶች ብርሃንን በመምጠጥ, በጋዝ ሌዘር - በኤሌክትሪክ መስክ የተጣደፉትን የኤሌክትሮኖች ሃይል ወደ ጋዝ አተሞች በነሱ ጊዜ በማስተላለፍ ይከናወናል. ግጭቶች ።

የህዝብ መገለባበጥ የሚካሄድበት ሚዲያ ንቁ ሚድያ ይባላል።

“ሌዘር” የሚለው ቃል በእንግሊዝኛው ሀረግ የመጀመሪያ ፊደላት የተሰራ ነው፡- “ብርሃን አምፕሊፊኬሽን በ stimulated Emission of Radiation” ትርጉሙ፡- “የተነቃቃ ጨረርን በመጠቀም የብርሃን ማጉላት” ማለት ነው። ሌዘር እንዲሁ ኦፕቲካል ኳንተም oscillators (OQGs) ይባላሉ።

ጋዝ ሌዘር. ሄሊየም-ኒዮን ሌዘር.

የሂሊየም-ኒዮን ቀጣይ-ሞገድ ሌዘር ዋና አካል

እርምጃው ቱቦ 2 (ምስል 3) ነው, በሂሊየም እና በኒዮን ድብልቅ በ 1 እና 0.1 mmHg ቅደም ተከተል በከፊል ግፊቶች የተሞላ ነው. የቧንቧው ጫፎች በአውሮፕላን-ትይዩ የመስታወት ሰሌዳዎች 3 ተዘግተዋል, በብሬስተር አንግል ወደ ዘንግ ተጭነዋል.

በጋዝ ሌዘር ውስጥ ፓምፕ ማድረግ የሚከናወነው በካቶድ 4 እና በአኖድ 5 መካከል ያለውን የብርሃን ፍሰት የሚይዝ የኃይል ምንጭ ኃይል በመጠቀም ነው. በቧንቧ ውስጥ ያለው ፈሳሽ በ 1.5-2.0 ኪ.ቮ. የቱቦው ፍሰት በአስር ሚሊያምፕስ ነው።

የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር የሚሰሩት አቶሞች አተሞች ናቸው።

ኒዮን፣ ቀይ ፎቶኖች የሚያመነጩ (λ = 632.8 nm)፣ በምስል. ምስል 4 የኒዮን እና የሂሊየም አተሞችን ደረጃዎች ቀለል ያለ ንድፍ ያሳያል.

በንጹህ ኒዮን ውስጥ ፣ በፓምፕ ጊዜ የ 3S ግዛቶች ህዝብ ውጤታማ አይደለም ፣ ምክንያቱም ይህ ደረጃ አጭር የህይወት ጊዜ ስላለው እና የኒዮን አቶም በድንገት ወደ 2P ሁኔታ ይሸጋገራል።

ሂሊየም ወደ ኒዮን ሲጨመር ሁኔታው ​​ይለወጣል. የ 2S ደረጃ ሂሊየም ኃይል ከ 3S የኒዮን ደረጃ ኃይል ጋር እኩል ነው. የ 2S ሃይል ደረጃ ሂሊየም ለረጅም ጊዜ የሚቆይ እና በፓምፕ ጊዜ ውጤታማ በሆነ መንገድ ይሞላል. የተደሰቱ ሂሊየም አተሞች ከኒዮን አተሞች ጋር ሲጋጩ ሃይል ወደ ኒዮን አቶሞች ይተላለፋል። በውጤቱም, የ 3S ኒዮን የስራ ደረጃ የተገላቢጦሽ ህዝብ ተፈጠረ.

ከዚህ በኋላ, በእንቅስቃሴው ውስጥ ብዙ ክስተቶች ይከሰታሉ.
ድንገተኛ ሽግግሮች 3S → 2P ፣ ብቅ ያሉ ፎቶኖች (λ = 632.8 nm) ወደ አስገዳጅ ሽግግር ይመራሉ ። እነዚያ በተወሰነ ማዕዘን ወደ ቱቦው ዘንግ የሚንቀሳቀሱ ፎቶኖች የሌዘር ጨረርን በማምረት አይሳተፉም። የሌዘር ጨረሩ የተፈጠረው በቱቦው ዘንግ ላይ በሚወጡ ፎቶኖች ብቻ ነው።

መብራቱ ወደ ንቁው መሃከለኛ ከተመለሰ ጨረሩ በጣም በፍጥነት ይጨምራል፣ እሱም እንደገና በግዳጅ ሽግግሮች ምክንያት ይጨምራል። ይህ ሁኔታ እንደ ግብረመልስ ይባላል. በሌዘር ውስጥ አዎንታዊ ግብረመልስ ለመፍጠር የኦፕቲካል ክፍተት ጥቅም ላይ ይውላል, እሱም ሁለት መስተዋቶች 1 (ምስል 3) ያካትታል.

የተቀሰቀሰው ልቀት መጠን እንደ ጭልፊት ይጨምራል፣ እና ወደፊት ችላ ከሚለው ድንገተኛ ልቀት መጠን በእጅጉ ይበልጣል።

የጨረር ጨረር ማመንጨት የሚጀምረው በግዳጅ ሽግግር ምክንያት የጨረር ሃይል መጨመር ለእያንዳንዱ የሬዞናተሩ ማለፊያ ከኃይል ብክነት በሚበልጥበት ጊዜ ነው። ጨረሩን ከማስተጋባት (resonator) ለማውጣት አንደኛው መስተዋቶች 1 ግልጽ በሆነ መልኩ እንዲሰራጭ ተደርጓል። የሁለቱም መስተዋቶች ገጽታዎች በፊልሞች ተሸፍነዋል ፣ ውፍረታቸው የሚፈለገው የሞገድ ርዝመት ሞገዶች በሚያንፀባርቁበት መንገድ እና ሌሎች ሁሉም ጠፍተዋል ።

የማስተጋባት መስተዋቶች ግልጽነት ብዙውን ጊዜ ከ 1% ያነሰ ነው.

የጨረር ጨረር ባህሪያት.

ተዛማጅ መረጃ.

እንደ ምሳሌ በእኛ ላቦራቶሪ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለውን የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ንድፍ እና የአሠራር መርህ እንመልከት። የሚሠራው ንጥረ ነገር ኒዮን አቶሞች ነው ( ኔ). የኤሌክትሪክ ፓምፕ ጥቅም ላይ ይውላል: የኤሌክትሮኖች ፍሰት በጋዝ ፈሳሽ ቱቦ ውስጥ ይፈስሳል; ፈጣን ኤሌክትሮኖች ከኒዮን አተሞች ጋር ሲጋጩ, የኋለኞቹ በጣም ይደሰታሉ እና ኤሌክትሮኖቻቸው ወደ ከፍተኛ የኃይል ደረጃዎች ይሸጋገራሉ. ነገር ግን፣ ለኒዮን አተሞች፣ በኤሌክትሮን ተጽእኖ ቀጥተኛ ፓምፕ በቂ ያልሆነ ውጤት ተገኝቷል። የኃይል ማስተላለፍን ለማፋጠን ሂሊየም ወደ ኒዮን ይጨመራል ( እሱ).

የፓምፕ ዑደት በምስል ውስጥ ይታያል. 4.2. ከኤሌክትሮኖች ጋር በተፈጠረው ግጭት ምክንያት የሂሊየም አተሞች ከመሬት ደረጃ ወደ ደረጃው ይንቀሳቀሳሉ 2 ኤስ. እነዚህ የተደሰቱ ሂሊየም አተሞች ከኒዮን አተሞች ጋር ይጋጫሉ እና የተከማቸ ጉልበታቸውን ይለቃሉ። በውጤቱም, የኒዮን አተሞች ከመሬት ደረጃ ወደ ደረጃው ቅርብ ወደሆነ ደረጃ ይሸጋገራሉ 2 ኤስሂሊየም በውጤቱም, በርቷል
የኒዮን ደረጃ የተፈጠረው በ ጉልህ ህዝብ. በተመሳሳይ ጊዜ, ደረጃው
በፍጥነት ወደ ዝቅተኛ ደረጃዎች በሚደረጉ ሽግግሮች ምክንያት በፍጥነት ስለሚጸዳ ብዙ ሰዎች አይኖሩም። መሻገሪያው ላይ
የተገላቢጦሽ ህዝብ ይነሳል. የኒዮን አቶም ሽግግር ከላይ
ደረጃ ወደ ዝቅተኛ ደረጃ
የሞገድ ርዝመት ያለው የጨረር ጨረር ያስከትላል
µm፣ ከቀይ ብርሃን ጋር የሚዛመድ።

ፒ የተገላቢጦሽ ህዝብ የሚፈጠርበት አካባቢ ይኑር, ማለትም. ሁኔታ (4.7) ይይዛል. በእንደዚህ ዓይነት አከባቢ ውስጥ, የተነቃቃው ልቀት ከመምጠጥ የበለጠ ጠንካራ ነው. ስለዚህ, መካከለኛው የሚተላለፈውን ብርሃን በድግግሞሽ ያጎላል ν (የሞገድ ርዝመት λ) ከተገለበጠ ህዝብ ጋር በደረጃ መካከል ካለው ሽግግር ጋር የሚዛመድ (ቀመር (4.2 ይመልከቱ))። ነገር ግን፣ ይህ ትርፍ ትንሽ ነው፡ በሂሊየም-ኒዮን ሌዘር፣ ብርሃን፣ በገባሪው መካከለኛ ውስጥ ካለፉ በኋላ 1 m, በ ብቻ ተጨምሯል 2 % ስለዚህ, ደማቅ ጨረሮችን ለማግኘት, በእንቅስቃሴው ውስጥ ያለው የብርሃን መንገድ በጣም ረጅም መሆን አለበት. ይህ የሚከናወነው በመጠቀም ነው። የጨረር አስተጋባ. የህዝብ ተገላቢጦሽ እና የኦፕቲካል ክፍተት ያለው ንቁ መካከለኛ የማንኛውም ሌዘር ሁለት ዋና ዋና ክፍሎች ናቸው።

በስእል. 4.3 የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር መሳሪያን በስነ-ስርዓት ያሳያል። በመሃሉ ላይ የጋዝ ማፍሰሻ ቱቦ (ጂዲቲ) ንቁ የሆነ መካከለኛ - የሂሊየም-ኒዮን ድብልቅ አለ. የሂሊየም ከፊል ግፊት; 1 mmHg ( 133 ፓ) እና ኒዮን - 0,1 mmHg ( 13,3 ፓ) ቱቦው ካቶድ አለው ለእና anode ሀ. ካቶድ ሲሞቅ እና በካቶድ እና በአኖድ መካከል ከፍተኛ ቮልቴጅ ሲፈጠር, ቱቦውን በሚሞሉ ጋዞች ውስጥ የብርሃን ኤሌክትሪክ ፍሰት ሊቆይ ይችላል. በማፍሰሻው ጊዜ በቧንቧው ውስጥ ያለው የአኖድ ቮልቴጅ መውደቅ ይደርሳል 1,5 kV, በቧንቧው በኩል ያለው ጅረት ይደርሳል 30 ኤምኤ አንድ ጅረት በድብልቅ ውስጥ ሲያልፍ የህዝቡ መገለባበጥ በውስጡ ይከሰታል።

የኦፕቲካል ሬዞናተሩ ሁለት ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን መስተዋቶች ያካትታል Z1እና Z2(ጠፍጣፋ ወይም ሉላዊ) ፣ ከነዚህም አንዱ ( Z2) ግልፅ። መስተዋቶቹ እርስ በእርሳቸው ትይዩ ባለው የጋዝ ፈሳሽ ቱቦ ጫፍ ላይ ተጭነዋል. ከሬዞናተር መስታዎቶች የሚንፀባረቅ ብርሃን በጋዝ-መፍሰሻ ቱቦ ውስጥ በተደጋጋሚ ያልፋል. በውጤቱም, በእንቅስቃሴው ውስጥ ያለው የብርሃን መንገድ በጣም የተስፋፋ በመሆኑ የብርሃን ማጉላት ትልቅ እሴት ይደርሳል. ሌዘር ማመንጨት ከመጀመሩ በፊት በመሃል ላይ የተወሰነ መጠን ያለው ድንገተኛ ልቀት አለ። ከመስተዋቶች የሚንፀባረቀው ይህ ጨረር በነቃው መካከለኛ ብዙ ጊዜ ያልፋል። በእያንዳንዱ ማለፊያ ላይ በተቀሰቀሰ የመካከለኛው ጨረር ምክንያት ይጨምራል. ውጤቱም ከመስተዋት መስተዋት የሚወጣው ደማቅ የሌዘር ጨረር ነው.

ይሁን እንጂ, ድንገተኛ ልቀት ውስጥ ብቻ አንድ ትንሽ ክፍል lasing የሚያስደስት ይሆናል. የኦፕቲካል ሬዞናተር ትልቅ ምርጫ አለው፡ ከድንገተኛ ጨረር መካከል የተወሰነ የማሰራጨት አቅጣጫ ያለው ሞገዶችን ይመርጣል። በእርግጥ በሪዞናተሩ የኦፕቲካል ዘንግ ላይ የሚራቡ ሞገዶች ብቻ ብዙ ነጸብራቆችን ያገኛሉ። ድንገተኛ ልቀት, ወደ ዘንግ አንግል ላይ ይመጣል, resonator ትቶ በሌዘር ትውልድ ውስጥ አይሳተፍም. በዚህ ምክንያት, ሌዘር ጠባብ, ዝቅተኛ-ተለዋዋጭ የብርሃን ጨረር ይፈጥራል.

የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ጨረር ሞላላ ፖላራይዝድ ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት የጋዝ ማፍሰሻ ቱቦ መስኮቶች በብሬውስተር አንግል ላይ ተጭነዋል
. ከጋዝ-ፈሳሽ ቱቦ መስኮቶች የሚተላለፈው ብርሃን ነጸብራቅ የሌዘር መፈጠርን ያስወግዳል። መስኮቶችን በቢራስተር አንግል ላይ በመጫን, የቬክተሩን ብርሃን እናረጋግጣለን ኢበአደጋው ​​አውሮፕላን ውስጥ ይንቀጠቀጣል ፣ ምንም ነጸብራቅ ሳይኖረው በመስኮቱ ውስጥ ያልፋል። በውጤቱም, እንዲህ ዓይነቱ የፖላራይዝድ ብርሃን የሚመነጨው በሌዘር ብቻ ነው.

ስለዚህ, ከሄሊየም-ኒዮን ሌዘር ጠባብ የሆነ ቀይ, ሞላላ ፖላራይዝድ ብርሃን ይወጣል. ይህ ብርሃን የተቀሰቀሰ ልቀት ውጤት ነው። ከተቀሰቀሰ ልቀት ጋር, ድንገተኛ ልቀት አለ, ፖላራይዝድ ያልሆነ እና በሁሉም አቅጣጫዎች ከሌዘር ይወጣል. ይህ ጨረር በሌዘር ማመንጨት ውስጥ አይሳተፍም. ድንገተኛ የሌዘር ጨረሮች ከተቀሰቀሰ ጨረር በጣም ደካማ ነው ፣ ብሩህነቱ በግምት ከተለመደው የጋዝ-ፈሳሽ ቱቦ ጋር ተመሳሳይ ነው።

የሥራው ዓላማ የጋዝ ሌዘር ዋና ዋና ባህሪያትን እና ግቤቶችን ማጥናት ሲሆን በውስጡም የሂሊየም እና የኒዮን ጋዞች ድብልቅ እንደ ንቁ ንጥረ ነገር ጥቅም ላይ ይውላል.

3.1. የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር የአሠራር መርህ

የሄ-ኔ ሌዘር የተለመደው እና በጣም የተለመደው የጋዝ ሌዘር ነው. እሱ የአቶሚክ ጋዝ ሌዘር ነው እና ንቁው መካከለኛ ገለልተኛ (ionized ያልሆኑ) የማይነቃቁ ጋዞች አቶሞች - ሂሊየም እና ኒዮን ድብልቅ ነው። ኒዮን የሚሠራ ጋዝ ነው፣ እና ሽግግሮች በኃይል ደረጃዎች መካከል የሚከሰቱት ከኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ልቀት ጋር ነው። ሂሊየም የረዳት ጋዝ ሚና ይጫወታል እና ለኒዮን መነቃቃት እና በውስጡ የህዝብ ግልበጣን ለመፍጠር አስተዋፅኦ ያደርጋል።

በማንኛውም ሌዘር ውስጥ lasing ለመጀመር ሁለት በጣም አስፈላጊ ሁኔታዎች መሟላት አለባቸው.

1. በሚሰራው ሌዘር ደረጃዎች መካከል የህዝብ ተገላቢጦሽ መኖር አለበት።

2. በእንቅስቃሴው ውስጥ ያለው ትርፍ በሌዘር ውስጥ ካሉት ኪሳራዎች ሁሉ መብለጥ አለበት, ለጨረር ውፅዓት "ጠቃሚ" ኪሳራዎችን ጨምሮ.

በስርዓቱ ውስጥ ሁለት ደረጃዎች ካሉ ኢ 1 እና ኢ 2 በእያንዳንዳቸው ላይ ከቁጥሮች ብዛት ጋር ኤን 1 እና ኤን 2 እና የመበስበስ ደረጃ ሰ 1 እና ሰ 2, ከዚያም የህዝብ መገለባበጥ የሚከሰተው ህዝቡ ሲሆን ነው ኤን 2 /ሰ 2 ከፍተኛ ደረጃዎች ኢ 2 ብዙ ሕዝብ ይኖራል ኤን 1 /ሰ 1 ዝቅተኛ ደረጃ ኢ 1, ማለትም, የተገላቢጦሽ ደረጃ Δ ኤንአዎንታዊ ይሆናል:

ደረጃዎች ከሆነ ኢ 1 እና ኢ 2 ያልተበላሹ ናቸው, ከዚያም ተገላቢጦሽ እንዲከሰት የንጥሎች ብዛት አስፈላጊ ነው ኤን 2 በከፍተኛ ደረጃ ኢ 2 ከቅንጦቹ ብዛት በላይ ነበር ኤን 1 በዝቅተኛ ደረጃ ኢ 111 1 . የህዝብ መገለባበጥ እና የግዳጅ ሽግግሮች መከሰታቸው የተቀናጀ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች መከሰት የሚባሉባቸው ደረጃዎች ይባላሉ። የሚሰራ የሌዘር ደረጃዎች.

የህዝብ ተገላቢጦሽ ሁኔታ የተፈጠረው በመጠቀም ነው። ፓምፕ ማድረግ- በተለያዩ ዘዴዎች የጋዝ አተሞች መነሳሳት. በተጠራው የውጭ ምንጭ ኃይል ምክንያት የፓምፕ ምንጭ, Ne አቶም ከመሬት የኃይል ደረጃ ኢ 0፣ ከቴርሞዳይናሚክስ ሚዛን ሁኔታ ጋር የሚዛመድ፣ ወደ አስደሳች ሁኔታ Ne* ይሄዳል። በፓምፕ ጥንካሬ ላይ በመመስረት ወደ ተለያዩ የኃይል ደረጃዎች ሽግግሮች ሊከሰቱ ይችላሉ. በመቀጠል, ወደ ዝቅተኛ የኃይል ደረጃዎች ድንገተኛ ወይም አስገዳጅ ሽግግሮች ይከሰታሉ.

በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች በስርዓቱ ውስጥ ባሉ ሁሉም ግዛቶች መካከል ያሉትን ሁሉንም ሽግግሮች ግምት ውስጥ ማስገባት አያስፈልግም. ይህ ስለ ሁለት-, ሶስት እና አራት-ደረጃ የሌዘር ኦፕሬቲንግ መርሃግብሮች ለመናገር ያስችላል. የሌዘር ኦፕሬቲንግ ዑደት አይነት የሚወሰነው በንቁ መካከለኛ ባህሪያት, እንዲሁም ጥቅም ላይ የዋለው የፓምፕ ዘዴ ነው.

የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር የሚሠራው በሦስት-ደረጃ እቅድ መሰረት ነው, በስእል እንደሚታየው. 3.1. በዚህ ሁኔታ, የፓምፕ እና የጨረር ማመንጫ ሰርጦች በከፊል ተለያይተዋል. የንቁ ንጥረ ነገር ፓምፕ ከመሬት ደረጃ ሽግግርን ያመጣል ኢ 0 ወደ አስደሳች ደረጃ ኢ 2, ይህም በኦፕሬሽን ደረጃዎች መካከል የህዝብ ተገላቢጦሽ መከሰት ያስከትላል ኢ 2 እና ኢ 111 1 . የክወና ደረጃዎች የህዝብ ተገላቢጦሽ ባለበት ግዛት ውስጥ ንቁ የሆነ መካከለኛ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮችን በድግግሞሽ ማጉላት ይችላል።
በተቀሰቀሱ የልቀት ሂደቶች ምክንያት.

ሩዝ. 3.1. የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር አሠራርን የሚያብራራ የሥራ እና ረዳት ጋዝ የኃይል ደረጃዎች ንድፍ

በጋዞች ውስጥ ያለው የኃይል መጠን መስፋፋት ትንሽ ስለሆነ እና ሰፊ የመምጠጥ ባንዶች ስለሌለ የጨረር ጨረሮችን በመጠቀም የህዝብ መገለባበጥ አስቸጋሪ ነው። ይሁን እንጂ ሌሎች የፓምፕ ዘዴዎች በጋዞች ውስጥ ይቻላል-በቀጥታ ኤሌክትሮኒካዊ ተነሳሽነት እና በአተሞች ግጭት ወቅት የሚያስተጋባ የኃይል ሽግግር. ኤሌክትሮኖች ከኤሌክትሮኖች ጋር በሚጋጩበት ጊዜ የአቶሞች መነሳሳት በቀላሉ በኤሌክትሪክ ፍሳሽ ውስጥ ሊከናወን ይችላል ፣ ኤሌክትሮኖች በኤሌክትሪክ መስክ የሚጣደፉበት ጉልህ የሆነ የኪነቲክ ኃይል ማግኘት ይችላል. ኤሌክትሮኖች ከአቶሞች ጋር በማይነጣጠሉ ግጭቶች ወቅት የኋለኛው ወደ አስደሳች ሁኔታ ይሄዳል ኢ 2:

ሂደት (3.4) በተፈጥሮ ውስጥ የሚያስተጋባ መሆኑ አስፈላጊ ነው፡ የተለያዩ አተሞች የተደሰቱ የኢነርጂ ሁኔታዎች ከተገጣጠሙ፣ ማለትም በድምፅ ውስጥ ከሆኑ የኃይል ማስተላለፍ እድሉ ከፍተኛ ይሆናል።

የሄ እና ኔ የኃይል ደረጃዎች እና ዋናዎቹ የአሠራር ሽግግሮች በምስል ውስጥ በዝርዝር ይታያሉ ። 3.2. ፈጣን ኤሌክትሮኖች (3.2) እና (3.3) ያላቸው የጋዝ አተሞች የማይለዋወጥ መስተጋብር ጋር የሚዛመዱ ሽግግሮች በነጥብ ወደ ላይ ባሉ ቀስቶች ይታያሉ። በኤሌክትሮን ተጽእኖ ምክንያት, የሂሊየም አተሞች ወደ 2 1 S 0 እና 2 3 S 1 ደረጃዎች ይደሰታሉ, እነዚህም የሚለወጡ ናቸው. በሂሊየም ውስጥ የጨረር ሽግግር ወደ መሬት ሁኔታ 1 S 0 በምርጫ ደንቦች የተከለከሉ ናቸው. በደስታ ጊዜ እሱ አቶሞች በመሬት ሁኔታ 1 ኤስ 0 ውስጥ ከሚገኙት የኔ አቶሞች ጋር ይጋጫሉ፣ excitation transfer (3.4) ይቻላል፣ እና ኒዮን ከ2S ወይም 3S ደረጃዎች ወደ አንዱ ይሄዳል። በዚህ ሁኔታ, በረዳት እና በሚሠራው ጋዝ ውስጥ በመሬት ውስጥ እና በሚያስደስቱ ግዛቶች መካከል ያለው የኃይል ክፍተቶች እርስ በርስ ስለሚቀራረቡ የማስተጋባት ሁኔታ ይሟላል.

የጨረር ሽግግሮች ከ 2S እና 3S የኒዮን ደረጃዎች ወደ 2P እና 3P ደረጃዎች ሊከሰቱ ይችላሉ. ከሄ አተሞች ወደ እነዚህ ደረጃዎች ቀጥተኛ የኃይል ማስተላለፍ ስለሌለ የፒ ደረጃዎች ከከፍተኛ S ደረጃዎች ያነሰ ሰው አይኖራቸውም። በተጨማሪም, የፒ ደረጃዎች አጭር የህይወት ዘመን አላቸው, እና የጨረር ሽግግር P → 1S የ P ደረጃዎችን ያበላሻሉ ስለዚህ, አንድ ሁኔታ ይነሳል (3.1), የከፍተኛ S ደረጃዎች ህዝብ ከታችኛው የ P ደረጃዎች ህዝብ ከፍ ያለ ነው. , ማለትም በ S እና P ደረጃዎች መካከል የህዝብ ተገላቢጦሽ, ይህም ማለት በመካከላቸው ሽግግሮች ለጨረር ማመንጨት ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ.

የ S እና P ደረጃዎች ብዛት ትልቅ ስለሆነ በመካከላቸው የተለያየ የኳንተም ሽግግር ትልቅ ስብስብ ይቻላል. በተለይም ከአራት የ 2S ደረጃዎች እስከ አስር 2P ደረጃዎች, የመምረጫ ደንቦቹ 30 የተለያዩ ሽግግሮችን ይፈቅዳሉ, አብዛኛዎቹም ላሲንግ ያመነጫሉ. በ 2S →2P ሽግግሮች ወቅት በጣም ኃይለኛው የልቀት መስመር በ 1.1523 μm (የስፔክትረም ኢንፍራሬድ ክልል) ያለው መስመር ነው። ለ 3S → 2P ሽግግሮች በጣም አስፈላጊው መስመር 0.6328 μm (ቀይ ክልል) እና ለ 3S → 3P - 3.3913 μm (IR ክልል) ነው። ድንገተኛ ልቀት በሁሉም የተዘረዘሩት የሞገድ ርዝማኔዎች ላይ ይከሰታል።

ሩዝ. 3.2. የሂሊየም እና የኒዮን አተሞች የኢነርጂ ደረጃዎች እና የሄ-ኔ ሌዘር ኦፕሬሽን ዲያግራም

ቀደም ሲል እንደተገለፀው የጨረር ሽግግሮች ወደ ፒ ደረጃዎች ከተሸጋገሩ በኋላ, የጨረር ያልሆኑ የጨረር መበስበስ በ P→1S ሽግግር ወቅት ይከሰታል. እንደ አለመታደል ሆኖ የ 1 ኤስ የኒዮን ደረጃዎች ተለዋዋጭ ናቸው, እና የጋዝ ቅይጥ ሌሎች ቆሻሻዎችን ካልያዘ, የኒዮን አተሞች ከ 1 ኤስ ደረጃ ወደ መሬት ሁኔታ የሚሸጋገሩበት ብቸኛው መንገድ ከመርከቧ ግድግዳዎች ጋር በመጋጨት ነው. በዚህ ምክንያት የፍሳሽ ማስወገጃ ቱቦው ዲያሜትር ሲቀንስ የስርዓቱ መጨመር ይጨምራል. የ 1S ኒዮን ግዛቶች ቀስ በቀስ ስለሚለቀቁ የኒ አተሞች በእነዚህ ግዛቶች ውስጥ ይቀመጣሉ, ይህም በጣም የማይፈለግ እና የዚህን ሌዘር በርካታ ባህሪያትን ይወስናል. በተለይም የፓምፕ ጅረት ከዋጋው ዋጋ በላይ ሲጨምር ጄቀዳዳዎች በፍጥነት ይጨምራሉ, ከዚያም ሙሌት እና ሌላው ቀርቶ የሌዘር ጨረር ኃይል ይቀንሳል, ይህም በትክክል በ 1 ኤስ ደረጃዎች ውስጥ የሚሰሩ ቅንጣቶች በመከማቸት እና ከዚያም ከኤሌክትሮኖች ጋር በሚጋጩበት ጊዜ ወደ 2P ወይም 3P ግዛቶች ይዛወራሉ. ይህ ከፍተኛ የውጤት ጨረር ኃይልን ለማግኘት አያደርገውም።

የህዝብ ተገላቢጦሽ መከሰቱ በሄ እና ኔ ድብልቅ ግፊት እና በኤሌክትሮኖች የሙቀት መጠን ላይ ይወሰናል. በጣም ጥሩው የጋዝ ግፊት ዋጋዎች 133 ፓ ለ He እና 13 ፓ ለ Ne. የኤሌክትሮን ሙቀት በጋዝ ድብልቅ ላይ በተተገበረው ቮልቴጅ ይዘጋጃል. በተለምዶ ይህ ቮልቴጅ በ 2 ... 3 ኪ.ቮ ደረጃ ላይ ይቆያል.

ሌዘር ላሲንግ ለማግኘት በሌዘር ውስጥ አዎንታዊ ግብረመልስ መኖሩ አስፈላጊ ነው, አለበለዚያ መሳሪያው እንደ ማጉያ ብቻ ነው የሚሰራው. ይህንን ለማድረግ, ገባሪ ጋዝ መካከለኛ በኦፕቲካል ሬዞናተር ውስጥ ይቀመጣል. ግብረ-መልስ ከመፍጠር በተጨማሪ, ሬዞናተሩ የመወዛወዝ ዓይነቶችን ለመምረጥ እና የላሲንግ ሞገድ ርዝመትን ለመምረጥ ጥቅም ላይ ይውላል, ለዚህም ልዩ የተመረጡ መስተዋቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ.

ወደ ደፍ ቅርብ በፓምፕ ደረጃዎች, አንድ አይነት ንዝረትን በመጠቀም lasing በአንጻራዊነት ቀላል ነው. የማነቃቂያው ደረጃ እየጨመረ ሲሄድ, ልዩ እርምጃዎች ካልተወሰዱ, ሌሎች በርካታ ሁነታዎች ይነሳሉ. በዚህ ሁኔታ, ማመንጨት የሚከሰተው በአቶሚክ መስመር ወርድ ውስጥ በሚገኙት የሬዞናተሩ ሬዞናንስ ድግግሞሾች አቅራቢያ በሚገኙ frequencies ነው። የመወዛወዝ ዓይነቶች (TEM 00 ሁነታ) ከሆነ ፣ በአጠገብ ባለው ከፍተኛው መካከል ያለው ድግግሞሽ ርቀት።
፣ የት ኤል- የማስተጋባት ርዝመት. በጨረር ስፔክትረም ውስጥ በርካታ ሁነታዎች በአንድ ጊዜ መገኘት ምክንያት, ድብደባዎች እና ኢንሆሞጂንቶች ይነሳሉ. የአክሲያል ሁነታዎች ብቻ ካሉ፣ ስፔክተሙ የተለያዩ መስመሮችን ያቀፈ ነበር፣ በመካከላቸው ያለው ርቀትም እኩል ይሆናል ሐ / 2ኤል. ነገር ግን በ resonator ውስጥ ደግሞ መወዛወዝ ያልሆኑ axial አይነቶች ለማነሳሳት ይቻላል, ለምሳሌ TEM 10 ሁነታዎች, መገኘት ይህም በጥብቅ መስተዋቶች ውቅር ላይ ይወሰናል. ስለዚህ, ተጨማሪ የሳተላይት መስመሮች በጨረር ስፔክትረም ውስጥ ይታያሉ, በሁለቱም በኩል በድግግሞሽ ውስጥ በሲሚሜትሪክ የዝግመተ ለውጥ የዝንብ ዓይነቶች ላይ ይገኛሉ. የፓምፕ ደረጃን በመጨመር አዳዲስ የመወዝወዝ ዓይነቶች መከሰት በቀላሉ የሚወሰነው በጨረር መስክ አወቃቀር ላይ በእይታ እይታ ነው። እንዲሁም የጨረር ማስተካከያ በተጣጣሙ የጨረር ሁነታዎች መዋቅር ላይ ያለውን ተፅእኖ በእይታ ማየት ይችላሉ።

ጋዞች ከኮንደንድ ሚዲያ የበለጠ ተመሳሳይነት አላቸው። ስለዚህ, በጋዝ ውስጥ ያለው የብርሃን ጨረር እምብዛም የተዛባ እና የተበታተነ ነው, እና የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ጨረር በጥሩ ድግግሞሽ መረጋጋት እና ከፍተኛ ቀጥተኛነት ተለይቶ ይታወቃል, ይህም በዲፍራክሽን ክስተቶች ምክንያት ወደ ገደቡ ይደርሳል. ለ confocal cavity የልዩነት ልዩነት ገደብ

,

የት λ - የሞገድ ርዝመት; መ 0 በጣም ጠባብ በሆነው ክፍል ውስጥ ያለው የብርሃን ጨረር ዲያሜትር ነው.

የሂሊየም-ኒዮን ሌዘር ጨረር በከፍተኛ ደረጃ ሞኖክሮማቲክ እና ቅንጅት ተለይቶ ይታወቃል. የእንደዚህ ዓይነቱ ሌዘር ልቀት መስመር ስፋት ከ "ተፈጥሯዊ" የእይታ መስመር ስፋት በጣም ጠባብ እና ብዙ ትዕዛዞች ከዘመናዊው ስፔክትሮሜትሮች ከፍተኛ ጥራት ያነሰ ነው። ስለዚህ, እሱን ለመወሰን, በጨረር ውስጥ ያሉ የተለያዩ ሁነታዎች የድብደባ መጠን ይለካሉ. በተጨማሪም የዚህ ሌዘር ጨረር በአውሮፕላን-ፖላራይዝድ ነው ምክንያቱም በሬውስተር አንግል ወደ ሬዞናተሩ የጨረር ዘንግ ላይ የሚገኙትን መስኮቶች በመጠቀም።

ከተለያዩ የመነሻ ቦታዎች የሚደርሰው ጨረሮች በተደራረቡበት ጊዜ የጨረራውን ጥምርነት በማየት የጨረራውን ወጥነት የሚያሳይ ማስረጃ ማየት ይቻላል። ለምሳሌ ከበርካታ መሰንጠቂያዎች ስርዓት ውስጥ ያለውን ጣልቃገብነት በመመልከት ወጥነት ሊመዘን ይችላል. ከያንግ ልምድ እንደሚታወቀው ከተራ “ክላሲካል” ምንጭ የሚመጣውን የብርሃን ጣልቃገብነት ለመከታተል ጨረሩ መጀመሪያ በአንድ ስንጥቅ በኩል ይለፋል፣ ከዚያም በሁለት መሰንጠቂያዎች በኩል ይተላለፋል፣ ከዚያም በስክሪኑ ላይ የጣልቃገብ ፍርስራሾች ይፈጠራሉ። የሌዘር ጨረር በሚጠቀሙበት ጊዜ, የመጀመሪያው መሰንጠቅ አላስፈላጊ ነው. ይህ ሁኔታ መሠረታዊ ነው. በተጨማሪም, በሁለት ስንጥቆች እና ስፋታቸው መካከል ያለው ርቀት ከጥንታዊ ሙከራዎች ባልተመጣጠነ ሁኔታ ሊበልጥ ይችላል. በጋዝ ሌዘር መውጫ መስኮት ላይ ሁለት ክፍተቶች አሉ, በመካከላቸው ያለው ርቀት 2 ነው ሀ. የአደጋው ጨረሮች ወጥ በሆነበት ጊዜ፣ በርቀት ላይ በሚገኝ ስክሪን ላይ መከተሰነጠቁት, የጣልቃ ገብነት ንድፍ ይታያል. በዚህ ሁኔታ, በባንዶች መካከል ባለው ከፍተኛ (ቢያንስ) መካከል ያለው ርቀት

.