XeCl лазер с мощностью излучения 100 Вт
|
Введение ................................................................................................................... 13
1 Особенности работы и применения электроразрядных эксимерных
лазеров .................................................................................................................. 15
1.1 Исследование кинетики образования эксимерных молекул ..................... 15
1.1.1 Эксимерные молекулы ......................................................................... 15
1.1.2 Исследование механизмов образования эксимерных молекул
XeCl* ............................................................................................................... 16
1.2 Способы создания активной среды электроразрядных эксимерных
лазеров ........................................................................................................... 22
1.2.1 Эксимерные лазеры .............................................................................. 22
1.2.2 Эксимерные лазеры на галогенидах инертных газов ....................... 24
1.3 Системы возбуждения электроразрядных эксимерных лазеров ............... 26
1.3.1 LC – генератор коэфициентс инвертированием напряжения ............................... 30
1.3.2 Схема с перезарядкой газовойемкости на емкость разрядногои искровой
предыонизацией ............................................................................................ 33
1.4 Влияние системы предыонизации на работу XeCl лазера ......................... 36
1.4.1 Источники УФ-излучения ................................................................... 37
1.4.2 Рентгеновская laserпредыонизация ............................................................ 39
2 Экспериментальные приборы и методики измерений ...................................... 41
3 Экспериментальные результаты и их обсуждение ............................................ 45
3.1 Экспериментальная установка и ее характеристики ................................... 45
3.1.1 Система газонаполнения ....................................................................... 46
3.1.2 Система термостабилизации газовой камеры ..................................... 48
3.1.3 Программа управления работой лазерной системы ........................... 50
3.1.4 Замена рабочей смеси в разряде ........................................................... 53
3.1.5 Расчет охлаждения газовой смеси теплообменника .......................... 56
3.2 Результаты проведенного исследования ...................................................... 6312
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ..... 69
4.1 Предпроектный анализ ................................................................................... 69
4.2 Инициация проекта ........................................................................................ 72
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом ....................... 74
5 Социальная ответственность ............................................................................... 84
5.1 Производственная безопасность .................................................................. 84
5.2 Экологическая безопасность ........................................................................ 96
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ................................................... 98
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .... 100
Заключение ............................................................................................................. 106
Список использованных источников ................................................................... 107
Приложение А ........................................................................................................ 113
Приложение Б ........................................................................................................ 117
1 Особенности работы и применения электроразрядных эксимерных
лазеров .................................................................................................................. 15
1.1 Исследование кинетики образования эксимерных молекул ..................... 15
1.1.1 Эксимерные молекулы ......................................................................... 15
1.1.2 Исследование механизмов образования эксимерных молекул
XeCl* ............................................................................................................... 16
1.2 Способы создания активной среды электроразрядных эксимерных
лазеров ........................................................................................................... 22
1.2.1 Эксимерные лазеры .............................................................................. 22
1.2.2 Эксимерные лазеры на галогенидах инертных газов ....................... 24
1.3 Системы возбуждения электроразрядных эксимерных лазеров ............... 26
1.3.1 LC – генератор коэфициентс инвертированием напряжения ............................... 30
1.3.2 Схема с перезарядкой газовойемкости на емкость разрядногои искровой
предыонизацией ............................................................................................ 33
1.4 Влияние системы предыонизации на работу XeCl лазера ......................... 36
1.4.1 Источники УФ-излучения ................................................................... 37
1.4.2 Рентгеновская laserпредыонизация ............................................................ 39
2 Экспериментальные приборы и методики измерений ...................................... 41
3 Экспериментальные результаты и их обсуждение ............................................ 45
3.1 Экспериментальная установка и ее характеристики ................................... 45
3.1.1 Система газонаполнения ....................................................................... 46
3.1.2 Система термостабилизации газовой камеры ..................................... 48
3.1.3 Программа управления работой лазерной системы ........................... 50
3.1.4 Замена рабочей смеси в разряде ........................................................... 53
3.1.5 Расчет охлаждения газовой смеси теплообменника .......................... 56
3.2 Результаты проведенного исследования ...................................................... 6312
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ..... 69
4.1 Предпроектный анализ ................................................................................... 69
4.2 Инициация проекта ........................................................................................ 72
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом ....................... 74
5 Социальная ответственность ............................................................................... 84
5.1 Производственная безопасность .................................................................. 84
5.2 Экологическая безопасность ........................................................................ 96
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ................................................... 98
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .... 100
Заключение ............................................................................................................. 106
Список использованных источников ................................................................... 107
Приложение А ........................................................................................................ 113
Приложение Б ........................................................................................................ 117
Выпускная квалификационная работа магистра состоит из введения,
заключения, списка литературы; содержит 112 с., 28 рисунков, 19 таблицы,
приложение А (обязательное), демонстрационный материал (16 слайдов), 65
использованных источников литературы.
Ключевые слова: электроразрядный эксимерный лазер, генерация,
излучение, однородный объемный разряд, удельная мощность накачки,
искровая предыонизация, длительность и энергия импульса генерации, КПД
лазера, система прокачки газа.
Объектом исследования является электроразрядный импульснопериодический эксимерный XeCl лазер с автоматической УФ-предыонизацией.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом
редакторе Microsoft Word 2007.
Введение
Создание эксимерных лазеров дало в руки исследователей мощный и
эффективный источник когерентного излучения в ультрафиолетовой области
спектра. За истекшее десятилетие появилось большое количество работ,
посвященных как исследованию самих эксимерных молекул, созданию и
совершенствованию лазеров на этих молекулах, так и многочисленным
применениям эксимерных лазеров в микроэлектронике, фотохимии, генерации
мощного излучения в видимом и ВУФ-диапазонах, термоядерных
исследованиях.
По мере увеличения энергии и мощности генерации, а также
совершенствования самих лазерных систем сфера использования эксимерных
лазеров быстро расширяется. Однако повышение энергии и мощности
излучения электроразрядных эксимерных лазеров имеет фундаментальные
физические ограничения, которые при превышении оптимальных значений
энергии генерации и частоты повторения импульсов обусловливают
уменьшение эффективности лазера, снижение надежности и стабильности его
работы и, в конечном счете, увеличение затрат на эксплуатацию лазера.
К настоящему времени опубликовано несколько обзоров, посвященных
эксимерным лазерам. В основном в них рассматриваются физические условия
получения генерации на эксимерных молекулах, механизмы формирования
населенности рабочих уровней, характер неравновесности активной среды.
В 1990-х гг. в рамках национальных и международных программ на
создание мощных эксимерных лазеров киловаттной мощности,
преимущественно на молекулах XeCl, были направлены усилия многих
научных групп, некоторым из которых удалось создать лазеры мощностью
1 кВт и более. Эксимерные лазеры нашли широкое применении в
микроэлектронике, медицине, научных и прикладных исследованиях.14
заключения, списка литературы; содержит 112 с., 28 рисунков, 19 таблицы,
приложение А (обязательное), демонстрационный материал (16 слайдов), 65
использованных источников литературы.
Ключевые слова: электроразрядный эксимерный лазер, генерация,
излучение, однородный объемный разряд, удельная мощность накачки,
искровая предыонизация, длительность и энергия импульса генерации, КПД
лазера, система прокачки газа.
Объектом исследования является электроразрядный импульснопериодический эксимерный XeCl лазер с автоматической УФ-предыонизацией.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом
редакторе Microsoft Word 2007.
Введение
Создание эксимерных лазеров дало в руки исследователей мощный и
эффективный источник когерентного излучения в ультрафиолетовой области
спектра. За истекшее десятилетие появилось большое количество работ,
посвященных как исследованию самих эксимерных молекул, созданию и
совершенствованию лазеров на этих молекулах, так и многочисленным
применениям эксимерных лазеров в микроэлектронике, фотохимии, генерации
мощного излучения в видимом и ВУФ-диапазонах, термоядерных
исследованиях.
По мере увеличения энергии и мощности генерации, а также
совершенствования самих лазерных систем сфера использования эксимерных
лазеров быстро расширяется. Однако повышение энергии и мощности
излучения электроразрядных эксимерных лазеров имеет фундаментальные
физические ограничения, которые при превышении оптимальных значений
энергии генерации и частоты повторения импульсов обусловливают
уменьшение эффективности лазера, снижение надежности и стабильности его
работы и, в конечном счете, увеличение затрат на эксплуатацию лазера.
К настоящему времени опубликовано несколько обзоров, посвященных
эксимерным лазерам. В основном в них рассматриваются физические условия
получения генерации на эксимерных молекулах, механизмы формирования
населенности рабочих уровней, характер неравновесности активной среды.
В 1990-х гг. в рамках национальных и международных программ на
создание мощных эксимерных лазеров киловаттной мощности,
преимущественно на молекулах XeCl, были направлены усилия многих
научных групп, некоторым из которых удалось создать лазеры мощностью
1 кВт и более. Эксимерные лазеры нашли широкое применении в
микроэлектронике, медицине, научных и прикладных исследованиях.14
В настоящей работе рассмотрен ряд вопросов, посвященных процессов
происходящих в рабочей смеси, обзору кинетики возбуждения и способов
ввода энергии, возбуждение эксимерного лазера импульсным разрядом,
формированию качественного излучения в электроразрядном XeCl лазере
работающего в импульсно-периодическом режиме с частотой до 100 Гц.
Основные результаты и выводы работы можно сформулировать
следующим образом:
1. В электроразрядном импульсно-периодическом XeCl лазере c
частотой повторения импульсов до 100 Гц, сформирован однородный
объемный разряд. Показано что, при удельной мощности накачки 2,63 МВт/см3
полный КПД лазера достигает 2%. Максимальная энергия генерации лазерного
излучения составила 1 Дж.
2. Разработано ПУ для контроля и регулировки температуры разрядной
камеры в диапазоне температур 20-40 С. Система контроля включала в себя
одноканальный измеритель ПИД-регулятор микропроцессорный ТРМ210
совместно с термопарой.
происходящих в рабочей смеси, обзору кинетики возбуждения и способов
ввода энергии, возбуждение эксимерного лазера импульсным разрядом,
формированию качественного излучения в электроразрядном XeCl лазере
работающего в импульсно-периодическом режиме с частотой до 100 Гц.
Основные результаты и выводы работы можно сформулировать
следующим образом:
1. В электроразрядном импульсно-периодическом XeCl лазере c
частотой повторения импульсов до 100 Гц, сформирован однородный
объемный разряд. Показано что, при удельной мощности накачки 2,63 МВт/см3
полный КПД лазера достигает 2%. Максимальная энергия генерации лазерного
излучения составила 1 Дж.
2. Разработано ПУ для контроля и регулировки температуры разрядной
камеры в диапазоне температур 20-40 С. Система контроля включала в себя
одноканальный измеритель ПИД-регулятор микропроцессорный ТРМ210
совместно с термопарой.