Энергетические уровни гелий-неон

Диаграмма энергетических уровней гелия и неона представлена на рис. 21. Газом а в данном случае является неон, газом 6 (примесью) — гелий. Разность в энергии между уровнями 2 S гелия и 2S неона, а также 2 5 гелия и 35 неона составляет примерно 0,4 эВ, следовательно, при столкновениях второго рода оказывается возможной передача энергии от возбужденного атома Не к невозбужденному атому Ne, приводящая к возбуждению последнего. Энергия 0,4 эВ переходит при этом в кинетическую энергию атомов [c.37]

Рис. 21. Диаграмма энергетических уровней гелия и неона

Разрядная трубка заполнена смесью гелия и неона в молярном отношении 5 1 при давлении 10 —10 Па. К электродам подключен источник с напряжением в несколько киловольт. Типичная сила тока в разряде — десятки миллиампер. Упрощенная схема энергетических уровней атомов неона и гелия приведена на рис. 9.9. Тлеющий разряд создает условия для возникновения инверсии населенностей уровней в неоне. Гелий служит лишь для резонансного возбуждения неона. Атом гелия обладает двумя метастабильными состояниями 2 и 3. При столкновениях с электронами плазмы атомы гелия возбуждаются в эти состояния, и из-за большого времени их жизни концентрация атомов в разряде, возбужденных в метастабильные состояния, очень велика. Энергии состояний 2 и 3 близки к энергиям возбужденных состояний 2s и 3s атома неона, что благоприятно сказывается на передаче энергии возбуждения от атома гелия атому неона при столкновении. В результате таких процессов населенность уровней 2s и 3s неона возрастает и возникает инверсия населенностей на пе- [c.454]

В ионных газовых лазерах используются переходы между энергетическими уровнями ионов благородных газов (ксенон, аргон, неон, криптон), а также фосфора, серы и хрома. Типичный представитель этой группы — аргоновый лазер, который по конструкции похож на гелий-неоновый лазер. Газоразрядная трубка наполнена аргоном при давлении порядка десятков паскалей. Мощность лазеров этой группы выше, чем лазеров на атомных переходах. [c.122]

Лазер — генератор электромагнитных волн оптического диапазона, излучающий когерентный световой поток с малым углом расхождения за счет перехода атомов с высшего энергетического уровня, на который они переводятся под действием мощных импульсов света или электри-ческого разряда, на более низший в газовых лазерах используется, например, смесь атомов гелия и неона, а в твердотельных лазерах — кристаллы некоторые типы лазеров могут работать в непрерывном режиме излучения, но их средняя мощность излучения меньше, чем в импульсе 19]. [c.146]

Рис. 40.11. Энергетические уровни атомов гелия и неона.

Принцип работы газовых лазеров отличается от твердотельных. Газовые лазеры основаны на взаимодействии атомов двух газов, имеющих близкие энергетические уровни. Наиболее распространен газовый лазер, в котором в качестве рабочих газов используются неон и гелий при давлениях соответственно 0,1 и 1 тор. Атомы гелия поглощают энергию электромагнитных колебаний, образованных электрическим разрядом. В результате этого они возбуждаются и переходят с основного уровня на верхний энергетический. Затем часть энергии атомов гелия передается неону, [c.82]

Схема энергетических уровней смесей газов гелия и неона [c.105]

Инверсия в гелий-неоновом лазере возникает за счет того, что скорость заселения верхних рабочих уровней значительно выше скорости заселения нижних. Решающим фактором является при этом резонансная передача энергии от гелия к неону. Столкновение атома неона с атомом гелия, находящимся на уровне 2 5о, может привести к возбуждению одного из уровней атома неона вЗа-полосе столкновение с атомом гелия в состоянии 2 51 может привести к возбуждению уровня атома неона в 25-полосе. Процессу резонансной передачи энергии от гелия к неону благоприятствуют три обстоятельства близость соответствующих энергетических уровней атомов гелия и неона, метастабильность уровней 2 5о и 2 51 гелия (а следовательно, невозможность их релаксации за счет спонтанного испускания), более высокое давление гелия в газовой смеси (что уменьшает вероятность обратной передачи энергии — от неона к гелию). [c.52]

Упрощенная схема энергетических уровней гелия и неона приведена на рис. 35.16. Генерация происходит между уровнями неона, а гелий добавляется для увеличения эффективности накачки. Возбуждение атомов неона происходит в результате их столкновений с электронами газоразрядной плазмы, что отмечено на рис. 35.16 пунктирными вертикальными стрелками. При определенном режиме разряда этот процесс может привести к инверсной заселенности уровней Е и Дг, что даст генерацию с 2=1150 нм. Однако заселенность уровней 3 и Е, а также уровней 3 и 4 остается неинверсной. [c.289]

Оптические квантовые генераторы (ОКГ), или лазеры, дают мощное когерентное излучение, которое невозможно получить при использовании обычных источников света. Если раньше когерентное электромагнитное излучение получалось и широко использовалось только в радиодиапазо не, то с появлением лазеров сфера его применения распространилась и на оптический диапазон спектра. Действие ОКГ основано на явлении вынужденного излучения, которое было открыто Эйнштейном в 1917 г. Идея использования этого явления для усиления света в среде с инверсной населенностью энергетических уровней принадлежит В. А. Фабриканту (1939). Первые квантовые генераторы были созданы в 1954 г. Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым в СССР и Ч. Таунсом в США. В них использовалось вынужденное излучение возбужденных молекул аммиака на длине волны А,= 1,27 см. В 1960 г. был создан лазер на кристалле рубина, работающий в видимой области спектра (А = 694,3 нм), а в 1961 г. — лазер на смеси газов гелия и неона. В настоящее время имеются самые разнообразные типы лазеров, использующие в качестве рабочих сред газы, жидкости и твердые тела. Мощное и высококогерентное излучение ОКГ находит широкое применение в различных областях науки и техники. [c.278]

Гелин-неоновый лазер. Активной средой является газообразная смесь гелия и неона. Г енерация осуществляется 1 счет пе-РСХ0Д011 между энергетическими уровнями неона, а гелий играет роль посредника, через который энергия передается атомам неона для создания инверсной заселенности. [c.323]

Гелий-неоновый мазер является примером увеличившейся хитроумности мазерпых конструкций. Энергия, необходимая для перевода атомов неона в возбужденное состояние, не передается непосредственно внешним фотоном она передается при столкновении с возбужденным атомом гелия. Множество других возможностей еще остается исследовать. Энергетические уровни, пригодные для мазеров, могут быть найдены во многих различных типах систем. Например, в инфракрасной области спектральные линии создаются колебаниями газовых молекул, кристаллов и [c.12]

Рио. 5. Атомы гелия и неона (черные точки) образуют активную среду газового мазера. Сначала оба типа атомов находятся в основном состоянии (а). Бомбардирующие электроны накачивают атомы гелия на более высокий уровень (б). Когда атомы гелия и неона сталкиваются, гелий передает энергию неону, который поднимается на один из четырех различных энергетических уровней (в). Под действием внешнего фотона неон поставляет фотон (волнистая цветная стрелка вверху в (г)) в лазерный луч и переходит в одно из 10 энергетических состояний. После этого неон возвращается в основное состояние по ступенькам фотон, испущенный при первом переходе (волнистая пунктирная цветная стрелка), не вносит вклада в мазерный луч. [c.12]

Поэтому наиболее широкое распространение получили инертные газы и их смеси. Система энергетических уровней газовых цред значительно проще, чем система атомов, введенных в кристаллическую решетку твердотельных активных веществ. Безызлучатель-ные переходы имеют меньшее значение, чем в твердых телах, однако для перевода активного вещества в возбужденное состояние не имеет смысла пользоваться излучением источника, имеющего спектр абсолютно черного тела, поскольку газ поглощает только иа отдельных линиях. Для возбуждения применяют два других метода возбуждение электронными ударами, и передача возбуждения при столкновении атомов. Первый газовый оптический квантовый генератор, разработанный в 1960 г. [9, 34], имел в качестве активного вещества смесь газов гелия и неона. На их примере и рассмотрим принцип работы газового активного вещества. Схема энергетических уровней показана на рис. 2.3. В газовой смеси электрический разряд, который возбуждает атомы гёлня и переводит их с основного энергетического уровня на уровень 2 5. Поскольку в газовом разряде происходят постоянные столкновения одних атомов с другими, то имеется определенная вероятность столкновения возбужденных атомов гелия с невозбужденными атомами неона, в результате которого атомы гелия передают свою энергию атомам неона, а сами возвращаются в основное состояние. Атомы неона вследствие увеличения внутренней энергии переходят из основного состояния на уровень 25, который, как это хорошо видно на рисунке, состоит из четырех подуровней. Поскольку перераспределение энергии при столкновении двух частиц происходит с минимальным изменением общей внутренней энергии, то атомы неона переходят в основном именно на уровень 2 5, а не на уровень 2Р или 15. Поэтому возникает инверсная населенность уровней 25 и 2Р. Суммарное число этих уровней сорок, но правилами отбора разрешены только тридцать переходов с уровней 25 на уровни 2Р. На пяти из этих переходов было получено стимули- [c.32]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...