Диэлектрический барьерный разряд в смеси He–Ne низкого давления. Спектроскопия послесвечения

Рассмотрена возможность использования диэлектрического барьерного разряда (DBD) низкого давления в качестве источника плазмы активной среды He–Ne-лазера. Спектроскопически исследована стадия распада плазмы DBD цилиндрической конфигурации с ярко выраженной инверсной населенностью верхнего уровня конфигурации $2p^55s$ по отношению к нижнему уровню перехода на длине волны 632.8 nm, делающей эту линию одной из наиболее ярких в видимой области спектра. На основе анализа данных о населенностях возбужденных уровней атома неона и метастабильных уровней гелия $2^1S_0$ и $2^3S_1$ показано, что в ранней стадии послесвечения DBD при давлениях гелия доли-единицы Torr реализуется характерное для механизма передачи возбуждения Не$(2^1S_0)$ + Ne $\to$ He$(1^1S_0)$ + Ne$^*$ распределение населенностей по уровням $2p^55s$ и $2p^54d$ атома неона. В позднем послесвечении с уходом атомов гелия $2^1S_0$ излучение в видимой области спектра формируется в основном переходами с уровней конфигурации $2p^53p$, заселение которых связано с атомами Не$(2^3S_1)$. На этой стадии заселение состояний $2p^55s$ и $2p^54d$ процессами электрон-ионной рекомбинации малоэффективно и не приводит к образованию инверсии населенностей. В качестве оптимального по яркости линии 632.8 nm в послесвечении решения предложено использовать разряд с электродами вдоль внешней поверхности цилиндрической разрядной трубки, инициируемый на частотах, исключающих рекомбинационную стадию послесвечения.