Импульсный электроионизационный разряд в кислородсодержащих газовых смесях: электрические характеристики, спектроскопия и выход синглетного кислорода

Экспериментально исследованы электрические и спектроскопические характеристики электроионизационного (ЭИ) разряда в кислороде и кислородсодержащих газовых смесях при давлениях газа до 100 Тор и большом возбуждаемом объеме (~18 л). Показано, что ЭИ разряд в чистом кислороде и его смесях с благородными газами неустойчив и характеризуется малым удельным энерговкладом. При добавлении небольших количеств (~1% – 10%) окиси углерода или водорода в кислород или его смеси с благородными газами устойчивость разряда заметно повышается, а удельный энерговклад W увеличивается более чем на порядок, достигая ~6.5 кДж·л^-1·атм^-1 в расчете на молекулярные компоненты газовой смеси. Часть энергии, вкладываемой в ЭИ разряд, идет на возбуждение колебательных уровней молекулярных присадок, что экспериментально продемонстрировал запуск СО-лазера на смеси О₂:Ar:СО = 1:1:0.1. Представлены экспериментальные результаты по спектроскопии электронно-возбужденных состояний кислорода O₂(a¹Δ_g) и O₂(b¹Σ_g⁺), образующихся в ЭИ разряде. Разработана методика измерения концентрации синглетного кислорода (СК) в состоянии O₂(a¹Δ_g) в послесвечении импульсного ЭИ разряда путем сравнения с интенсивностью излучения СК заданной концентрации, вырабатываемого в химическом генераторе. Предварительные измерения выхода СК в ЭИ разряде показали, что его значение ~3% для W ~1.0 кДж·л^-1·атм^-1 согласуется с теоретической оценкой. Из теоретического расчета, проведенного для W ~6.5 кДж·л^-1·атм^-1 при фиксированной температуре, следует, что выход СК может составлять ~20%, что превышает значение, необходимое для достижения порога генерации в кислородно-иодном лазере при комнатной температуре.