密閉型二氧化碳雷射電子溫度之量測

Abstract

本篇論文是以靜電式探針（electrostatic probe ）量取密閉式二氧化碳雷射氣體放 電中的電子溫度，以了解電子溫度和雷射放電參數（氣體比率、口徑、氣壓和電流） 的關係。 在二氧化碳雷射中，將雷射管中的工作物質（active medium ）由低能階激發至高能 階主要是由電子和氣體分子的有效碰撞來達成。而電子的平均能量－電子溫度〔１， ２，３，４〕決定了激發過程的有效碰撞截面積（effective collision cross sect -ion）〔５，６，７〕。因此，電子平均能量和放電參數間的關係就是我們所需要得 知的重要結果。 對各種成分比率的雷射氣體在不同口徑、氣壓和放電電流下的量測結果顯示：電子溫 度在１eV至３eV左右，此與理論模擬計算的結果及已知文獻的數值相符合，實驗結果 大致顯示在不同的管徑，經由氣體組成的比率變化使得電子溫度調整在２eV左右，此 可能有較佳的雷射激勵。 二氧化碳分解的臨界能量比較小（２．８eV），在放電過程中形成大量的一氧化碳分 子。電子激發一氧化碳和氮氣分子的碰撞截面得知平均電子溫度在２eV左右時有最大 的有效激發碰撞機率〔７，１９〕。由本論文研究結果顯示，在其他條件都相同時， 小管徑所量到的電子溫度比大管徑要來的高，故可預測管徑改變時：氣體混合比率、 氣壓、電流均需改變以調整電子溫度趨向２eV以達到最有效的雷射能階激發。