مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای

مطالعه تجربی تأثیر پیش یونش بر رفتار لامپ درخش تپ کوتاه

نوع مقاله : مقاله فنی

نویسندگان

فاطمه سادات تحصیلداران 1، 2
امیرحسین فرهبد 2
رسول ملک فر 2

1 گروه فیزیک اتمی و مولکولی، بخش فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، صندوق پستی: 14115-175، تهران - ایران

2 پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران

https://doi.org/10.24200/nst.2022.1396
چکیده
در این مقاله رفتار لامپ درخش با پیش یونش به منظور تولید تپ‌های کوتاه نوری برای دمش نوری پلاسمای القاییده لیزری مورد مطالعه تجربی قرار گرفته است. پهنای تپ‌های نوری لامپ از مرتبه 1 میکروثانیه و انرژی کل تخلیه شده در لامپ در حد 2 ژول است. برای این منظور مدار ویژه ای متشکل از 3 کلید تریگاترون طراحی و مورد استفاده قرار گرفت. مشاهدات نشان می‌دهند که تحت شرایط تجربی مورد بررسی، رفتار لامپ از مدل کلاسیک گونز برای بستگی اختلاف پتانسیل به جریان لامپ به صورت و مقدار ثابت تبعیت نمی‌کند و به نحو مناسبی‌تری با تابع فراندلیخ قابل توصیف است. علاوه بر آن، پارامتر  تابعی از جریان لامپ است و برای شیب صعودی و نزولی جریان لامپ نیز رفتاری متفاوت از خود نشان می‌دهد. یافته‌ها نشان می‌دهند که کوتاه‌ترین تپ نوری لامپ درخش به ازای تأخیر زمانی قریب 5 میکروثانیه میان آغاز فرایند پیش یونش و تخلیه اصلی لامپ پدید می‌آید.

کلیدواژه‌ها

لامپ درخش
پیش یونش
معادله فراندلیخ
کلید تریگاترون

عنوان مقاله English

Experimental study of pre-ionization on the behavior of short pulse flashlamp

نویسندگان English

F.S. Tahsildaran 1 2
A.H. Farahbod 2
R. Malekfar 2
1 Atomic and Molecular Physics Group, Department of Physics, Tarbiat Modares University, P.O.Box: 175-14115, Tehran - Iran
چکیده English

In this article, the behavior of a short pulse, pre-ionized flashlamp for pumping the laser-induced plasma has been experimentally studied. The total discharged energy is nearly 2 joules to generate 1 microsecond optical pulses. For this means, an especially designed discharge circuit with a single high voltage switch where consists of three trigatron switches in series was implemented. The observations show that the flashlamp doesn’t obey the classical Goncz’s V-I characteristics with a constant  under experimental conditions. The flashlamp behavior can be more suitably described with a Freundlich’s equation. Moreover, the parameter is a function of the discharge current with a different behavior on the leading and falling edges of the current pulse. The shortest flashlamp optical pulses were achieved with about 5 microseconds delay time among the pre-ionization and the main discharge of flashlamp.

کلیدواژه‌ها English

Flashlamp
Pre-ionization
Freundlich’s equation
Trigatron switch
1. J.L. Emmett, A.L. Schawlow, Enhanced ultraviolet output from double-pulsed flashlamps, Appl. Phys. Lett., 2, 11, 204 (1963).
 
2. M.H. Ornstein, V.E. Derr, Prepulse enhancement of flashlamp pumped dye laser, Appl. Opt., 13, 9, 2100 (1974).
 
3. B.L. Zhu, H.F. Liu, H.L. Zhou, Pre-pulse flash lamp pumped Ti:Sapphire tunable laser, Opt. Tech., 1, 79, 2 (1999).
 
4. W. Koechner, Solid-State Laser Engineering, 6 th ed., Springer (2006).
 
5. F. Tahsildaran, A.H. Farahbod, R. Malekfar, System of short pulse flashlamps for optical pumping of a laser-induced plasma, Iranian conference of optics and photonics, 25 th, Shiraz university, Shiraz (2018).
 
6. R.G. Hohlfeld, W. Manning, D.A. MacLennan, Self-inductance effects in linear flashtubes: an extension to Markiewicz and Emmett theory, Appl. Opt., 22, 13, 1986 (1983).
 
7. A.J.W. Brown, C.H. Fisher, A 6.5 J flashlamp pumped Ti:Al2O3 laser, IEEE Journal of Quantum Electronics, 29, 9, 2513 (1993).
 
8. J.H. Goncz, Resistivity of xenon plasma, Journal of Applied Physics, 36, 742 (1965).
 
9. J.P. Markiewicz, J.L. Emmett, Design of flashlamp driving circuits, IEEE Journal of Quantum Electronics, QE-2, 11, 707 (1966).
 
10. H. Freundlich, Über die Adsorption in Lösungen, Zeitschrift für Physikalische Chemie – Stöchiometrie und Verwandschaftslehre., 57, 4, 385 (1907).
 
11. A. Marotta, C.A. Arguello, A simmered pre-pulsed flashlamp dye laser, J. Phys. E: Sci. Instrum., 9, 478 (1976).
 
12. J.A. Mroczkowski, R.H. Milburn, Double pulse laser flashlamp pumping and a new method of flashlamp triggering, Rev. Sci. Instrum., 48, 12, 1555 (1977).
 
13. A. Hirth, R. Meyer, K. Schetter, On the proper choice of the preionization mode of linear flashlamps, Opt. Commun., 35, 2, 255 (1980).
 
14. I.J. Rasiah, B.C. Tan, H.W. Lee, Voltage-current relationship for flashlamps: an empirical approach, Appl. Opt., 30, 4, 485 (1991).
 
15. J.T. Lue, D.Y. Song, C.K. Yeh, The plasma Z-pinch effect on the I-V characteristic of fast discharge flash tubes, J. Appl. Phys., 51, 4626 (1980).
 
16. W. Lei, et al, Research and design on power system of microsecond xenon-lamp-pumped dye lasers, Academic International Symposium on Optoelectronics and Microelectronics Technology, Harbin, China (2011).

صفحه اصلی