По устройству ОКГ на СОо не имеют принципиальных отли­чий от других газоразрядных генераторов. Однако они характе­ризуются конструктивными особенностями, обусловленными спек­тральным диапазоном и высокой мощностью излучения.

На рис.91 приведены схемы конструкций ОКГ на углекислом газе. В мощных СКГ длина разрядных трубок достигает несколь­ких метров, а диаметр - 70 -5-80 мм. Дальнейшему увеличению ди­аметра препятствует контрагирование столба газового разряда, которое наступает для смеси No-СОо при диаметрах, больших,чеп 40 мм, а на смесях Nn-CO-He при диаметрах, больших» чем 70* т80 мм. В ОКГ на СО^ используется принудительное водяное охла ждение трубок ( 1 на рис.91,а). 1%

Разряд осуществляют как на постоянном токе (см.рис.91, а), так и переменным напряжением промышленной частоты ( и на рис. 91.ff ). В длинных трубках для упрощения зажигания и поддержа­ния разряда создают секции длиной 80+100 см, разряд в каждой из которых поддерживается независимо от других секций. Обычно используют источники с напряжением примерно 20 кВ и током, до­стигающим десятков и сотен миллиампер.

Применяют как внутренние (3), так и внешние зеркала(^> Пло-скопараллельные пластины брюстеровских окон (.5) газоразрядных трубок делают из NuCL , KCL , Ge , SL , -прозрачных в области 9+11 мкм. Используют зеркала с металлическими или интерферен­ционными диэлектрическими отражающими покрытиями. Подложки зер­кал для ОКГ небольшой мощности (порядка I Вт) делаются из квар­ца. Наилучшим материалом при высоких уровнях мощности для под­ложек зеркал и для брюстеровских окон является иртрай, пред­ставляющий собой прессованный поликристалл ZnSe . Для вывода излучения из ОКГ в зеркалах с металлическими отражающими по­крытиями делается небольшое отверстие" - окно (диаметром несколь­ко миллиметров). Коэффициент пропускания выходных зеркал с ди­электрическими покрытиями имеет величину 10 т 30%.

Разрад в рабочей смеси газов сопровождается диссоциацией и изменением исходного состава газа. Поэтому очень часто, осо­бенно в мощных ОКГ, используется непрерывная прокачка газа (б) через разрядную трубку.

Рассмотрим основные характеристики ОКГ на COg . На рис.92 показана зависимость выходной мощности от силы тока разряда паи различных давленяях СОп для ОКГ с отпаянной трубкой длиной I м и диаметром 10 мм. Сначала мощ­ность возрастает вместе с то­ком, а затем падает. Такая за­висимость объясняется конку­ренцией двух факторов. Увели­чение концентрации электронов, о одной стороны, ведет к воз­растанию скорости возбуждения молекул СОп на уровень (00^1), а с другой,- повышает газовую температуру, что увеличивает ^ скорость разрушения антисимме-- тричных колебаний молекул.

Значительное увеличение мощности генерации дости­гается добавлением к СО^ азота.

Рис.93 иллюстрирует влияние введения азота в разрядную трубку на мощность и КПД ОКГ на СОп • При добавлении азота благодаря резонансной передаче колебательной энергии от молекул Nn анти­симметричному типу колебаний СОо инверсия населенностей. а сле­довательно, и мощность растут. Однако по мере введения N^ по­вышается температура газа, что приводит к увеличению скорости релаксации уровня (00°1), уменьшению его заселенности, а также росту населенности нижнего лазерного уровня (Ю°0). Поэтому ин­версия населенностей снижается и мощность падает.

Существенное влияние на энергетические характеристики ОКГ на COp-Nn оказывает введение в разрядную камеру гелия (рис.94)1 Гелий, обладая теплопроводностью, в несколько раз превышавшей теплопроводность СОв^ и Nn, снижает газовую температуру, что способствует увеличению инверсной населенности, а значит,и вы­ходной мощности. Кроме того, с введением в разряд гелия воз­

растает возбуждение ко­лебательных уровней мо­лекул СО- , Мд и СО . Однако при больших пар­циальных давлениях ге­лия в газовой смеси мощ­ность генерации падает, так как уменьшается на­селенность верхнего ла­зерного уровня (00°!) из-за релаксации анти­симметричных колебаний молекул СОр при столк­новениях COn-He . Мощ­ность генерации также повышается при введе­ния в разряд паров воды.

Оптимальный состав рабочей смеси газов в ОКГ на СОр зависит от размеров разрядной труб­ки, температуры ее сте­нок, скорости прокачки смеси и т.д. Обычно ис­пользуются смеси угле­

кислого газа, азота и гелия в соотношении 1:1+5:3*8 при общем давлении порядка I03 Па. Удельная мощность генерации достигает I Вт на I см разряда газовой смеси. Типичный ОКГ на углекислом газе при длине разрядной трубки 200 см дает непрерывную мощ­ность около 150 Вт. Увеличение длины разрядной трубки ведет к примерно пропорциональному росту мощности. Таким путем удается создать ОКГ на углекислом газе с выходной мощностью больше I кВт. На уникальной установке с длиной разрядного канала ВО м была получена мощность генерации около 9 кВт.*