Оптичні характеристики та параметри газорозрядної плазми на сумішах парів дийодиду кадмію з гелієм і малої добавки азоту

Abstract

Наведено результати дослідження спектральних, інтегральних і ресурсних характеристик випромінювання газорозрядної плазми атмосферного тиску на багатокомпонентних сумішах дийодиду кадмію з гелієм і малої добавки молекулярного азоту. Створення газорозрядної плазми і збудження компонент робочої суміші здійснювалося імпульсно-періодичним (частота проходження імпульсів 18–20 кГц, тривалість імпульсів 150 нс) бар’єрним розрядом. Виявлено випромінювання у видимій області спектру ексиплексних молекул монойодиду кадмію, атомів кадмію. Встановлено закономірності в змінах оптичних характеристик плазми в залежності від частоти проходження імпульсів накачки, компонентного і кількісного складу сумішей. Представлено обговорення результатів досліджень. Дані досліджень представляють інтерес для створення ексиплексних газорозрядних джерел видимого випромінювання з максимумом випромінювання на довжині хвилі λ=650 нм.

Приведены результаты исследования спектральных, интегральных и ресурсных характеристик излучения газоразрядной плазмы атмосферного давления на многокомпонентных смесях дийодида кадмия с гелием и малой добавки молекулярного азота. Создание газоразрядной плазмы и возбуждение компонент рабочей смеси осуществлялось импульсно-периодическим (частота следования импульсов 18–20 кГц, длительность импульсов 150 нс) барьерным разрядом. Выявлено излучение в видимой области спектра эксиплексных молекул монойодида кадмия, атомов кадмия. Установлены закономерности в изменениях оптических характеристик плазмы в зависимости от частоты следования импульсов накачки, компонентного и количественного состава смесей. Представлены обсуждения результатов исследований. Данные исследований представляют интерес для создания эксиплексных газоразрядных источников видимого излучения с максимумом излучения на длине волны λ=650 нм. Ключевые слова: газоразрядные эксиплексных источника излучения, галогенсодержащие молекулы, монойодид кадмия, видимый спектральный диапазон, барьерный разряд.

Purpose. To investigate the optical characteristics and parameters of the barrier discharge plasma on mixtures of cadmium diiodide vapor and helium with small molecular nitrogen additives at high pump pulse frequencies. Methods. The creation of a gas-discharge plasma and the excitation of the components of the working mixture were carried out by a pulse-periodic (pulse repetition rate of 18–20 kHz, pulse duration 150 ns) barrier discharge. Barrier discharge plasma parameters were determined numerically based on the electron energy distribution function (EEDF) in discharge. EEDF was determined by solving the kinetic Boltzmann equation in two-terms approximation using the well-known program «Bolsig+». Based on EEDF: mean electron energies, electron mobility, specific power losses of electrical discharge and rate constants of elastic and inelastic scattering of electrons on cadmium diiodide, helium and molecular nitrogen as a function of the reduced electric field were identified. Results.Emission in the visible spectrum of cadmium monoiodide exciplex molecules and cadmium atoms was detected. The regularities in the changes in the optical characteristics of the plasma are established depending on the repetition rate of the pump pulses, the component and the quantitative composition of the mixtures. Discussions of research results are presented. The research data is of interest for creating exciplex gas-discharge sources of visible radiation with a radiation maximum at a wavelength of λ=650 nm. Conclusions. A gas-discharge barrier discharge plasma on mixtures of cadmium diiodide vapor, helium, and molecular nitrogen is of interest for creating exciplex gas-discharge sources of visible radiation with a radiation maximum at a wavelength of λ=650 nm, which will be used in biotechnology, agrophysics, scientific researches in quantum electronics, for pumping solid-state and liquid lasers and in medicine. Keywords: gas-discharge exciplex radiation sources, halogen-containing molecules, cadmium monoiodide, visible spectral range, barrier discharge.