В процессе экспериментов величины L1 и Lо были сведены к минимуму, который позволяла конструкция лазера, и составляли 7 и 3,5 нГн соответственно. Величина L1 определялась из осциллограмм напряжения холостого хода на Со. Для исключения зажигания основного разряда разрядная камера в этом случае заполнялась азотом и отключалась предыонизация. Величина Lо определялась из осциллограмм разрядного тока в контуре LоСо.

Исследования проводились на электроразрядном эксимерном лазере с параметрами: С0=22 нФ, С1=155 нФ, С2=56 нФ.

Разряд предыонизации возбуждался от отдельного LC-контура включающего Спр – накопительную емкость, Lпр – индуктивность в контуре предыонизации, РУ1 – коммутатор. Это позволяло регулировать задержку между предыонизацией и основным разрядом с помощью системы запуска разрядников РУ1 и РУ. Спр заряжалась от источника постоянного высокого напряжения через резисторы R3 и R4 до напряжения Uo.

На рис.1,а представлено сечение электрода емкостной предыонизации. Диэлектрик на электроде предыонизации представлял собой шестислойное лавсановое покрытие общей толщиной 0.3 мм. Отличительной особенностью предыонизации являлось то, что емкостной разряд зажигался на большой площади ~(100х3) см2. Этим компенсировалась меньшая по сравнению с сильноточной искрой эффективность образования ионизирующего излучения. Минимальный радиус кривизны поверхностей электрода составлял 5 мм. Рабочая поверхность электрода предыонизации находилась на расстоянии 3 мм от поверхности основного сетчатого электрода, причем это расстояние в ходе экспериментов могло изменяться от 1 до 6 мм. Разряд, обеспечивающий предыонизацию основного разрядного промежутка, возникал между сетчатым катодом (К) и поверхностью диэлектрика электрода предыонизации. Подача импульса напряжения на электрод предыонизации осуществлялась по четырем вводам, равномерно расположенным вдоль электрода предыонизации согласно электрической схеме, представленной на рис.1,а.

Наряду с рассмотренным типом предыонизации в электроразрядных эксимерных лазерах широко используется искровая предыонизация. Она обладает значительно большим ресурсом по сравнению с другими видами предыонизации. Основной недостаток искровой предыонизации состоит в том, что она не обеспечивает однородную ионизацию активной среды. Кроме того, при образовании сильноточной искры между электродами, происходит выброс металла с поверхности, частицы которого загрязняют активную среду.

В описанный выше лазер вместо электрода емкостной предыонизации помещалась диэлектрическая матрица, содержащая 90 штыревых электродов, расположенных, на расстоянии 1 см друг от друга в один ряд таким образом, чтобы зазор между сетчатым катодом и каждым штыревым электродом составлял 6 мм (см. рис.1,б). Искровые разряды создавались между сетчатым катодом и штыревым электродом. Каждый искровой промежуток питался от отдельного конденсатора при срабатывании общего для всех управляемого разрядника РУ1.

Для исследования описанного лазера была создана экспериментальная установка, блок-схема которой приведена на рис.2. Она состоит из исследуемого лазера, вакуумной системы и системы газонаполнения (ВС и СГН), источника высокого постоянного напряжения (ИВН), системы управления и системы регистрации.

Вакуумная система и система газонаполнения разработаны и смонтированы в виде единого блока, схема которого представлена на рис.3. Основными узлами вакуумной системы являются: форвакуумный насос НВР-40 (1) и высоковакуумный "Норд 250" (2), соединенные между собой посредством вентилей (3) и (4). Для поглощения паров масла в вакуумную магистраль включена ловушка (5), охлаждаемая жидким азотом. Измерение вакуума осуществлялось термопарным вакууметром ВИТ-1А с лампой ПМТ-2 (6). Вакуумная система отделена от системы газонаполнения запорным вентилем (7). Вентили (3,4 и 7) имеют проходное сечение 20 мм.

Система газонаполнения состоит из 8 вентилей (8-15), газопроводов и баллонов. Гибкие полиэтиленовые газопроводы соединяют вентили (8-13) и баллоны с гелием, неоном, аргоном, ксеноном, хлористым водородом, смесью хлористого водорода с гелием соответственно. Вентиль (14) является выхлопным, а (15) – резервным. Через вентиль (16) к системе подключен стрелочный вакуумметр (17) для измерения низких парциальных давлений газовых компонент. Вакуумметр ВО-1227, класса точности 0,25 позволял измерять давления от 2 мм рт.ст. до атмосферного. Для измерения давлений, больших 1 атм., служил манометр (18).

Через вентиль (19) и газопровод (20) компоненты рабочей смеси поступают в камеру лазера. Давление рабочей смеси контролируется манометром (21). Манометры МО-11202, класса точности 0,4, позволяли измерять абсолютное давление от 1 атм. до 5 атм. При используемых рабочих давлениях (2-4 атм.) погрешность измерений составляла менее 1%.

Методика приготовления рабочей смеси заключается в следующем. При открытых вентилях (3), (7), (16) и (19) насос (1) откачивает камеру лазера до давления ~10-2 мм рт.ст. Для обеспечения более высокого вакуума, например, при обезгаживании лазерной камеры, включался насос (2), открывался вентиль (4), а вентиль (3) закрывался. При достижении необходимого разрежения вентилем (7) отключалась вакуумная система от системы газонаполнения, выключались насосы, и начиналось приготовление рабочей смеси. Первой напускают ту компоненту, которая имеет наименьшее парциальное давление. Дальше напуск газов осуществляется в очередности возрастания парциального давления компонент. Низкие парциальные давления измеряются вакуумметром (17). Поскольку в смеси используется давление хлористого водорода ~1 мм рт.ст., то для повышения точности измерений использовался не чистый HCl, а его смесь с гелием в соотношении 1:19, которая предварительно приготавливалась. Перед напуском буферного газа (гелий, неон, аргон) вентиль (16) закрывался и вакуумметр (17) отключался от системы. В экспериментах, использовались газы следующей степени чистоты: Хе – 99,9987%, HCl – 99,4%, Ar – 99,98%, Ne – 99,99%, He – 99,99%.

Источник ИВН обеспечивает на выходе регулируемое постоянное напряжение до 50 кВ и максимальный ток 20 мА. Контроль высокого напряжения осуществлялся киловольтметром класса точности 1,5. При используемых рабочих напряжениях 30-40 кВ, ошибка составляла около 2%.

Система управления лазером содержит генераторы Г1 и Г2, и блоки поджигов разрядников РУ1 и РУ – БП1 и БП2 соответственно (см. рис1.3 и 1.4.). В качестве Г1 и Г2 использовались генераторы Г5-54 или их аналоги. Блоки поджига разрядников формируют импульсы высокого напряжения амплитудой 40 кВ, длительностью 30 нс и фронтом нарастания ~10 нс.

Описанный выше лазер работает следующим образом. Предварительно лазерная камера вакуумируется, после чего приготавливается рабочая смесь. От источника высокого напряжения через зарядные резисторы R1 и R2 заряжаются накопительные емкости С1 и С2 (или С1), а через R3 и R4 – емкость Спр. Генератор импульсов Г1 запускает блок поджига БП1. Синхроимпульсом запускается генератор Г2, который через регулируемую задержку запускает блок поджига БП2, и осциллограф 6ЛОР-04. БП1 поджигает разрядник в контуре возбуждения предыонизации РУ1 и емкость Спр разряжается на промежуток катод-электрод предыонизации. Блок БГ2 запускает разрядник системы возбуждения основного разряда РУ. Введение задержки между запуском БП1 и БП2 позволяет осуществить предыонизацию активной среды до начала основного разряда. После срабатывания РУ (в случае LC-контура) емкость С1 через L1 заряжает С0. После пробоя межэлектродного промежутка, С0 через L0, а С1 через L0 + L1 разряжаются на него. В случае LC-инвертора после срабатывания РУ на емкости С2 происходит инверсия напряжения, емкости С1 и С2 включаются последовательно, напряжение на них удваивается. Дальнейшие процессы аналогичны условиям работы LC-контура.