氦-汞直接核泵浦激光器是一种利用核反应产生的能量来激发激光的设备。在本研究中,使用了散迪厄SPRII反应堆,通过1n(10Β,α)7Li核反应产生的高能α粒子泵浦6150埃波长的He-Hg激光器。在这个过程中,反应堆的高通量中子脉冲被用来激发激光,而纯氦气则通过远距离的螺线管控制来充入激光管内。 根据研究结果,最佳激射条件为总压600乇,Hg分压为2.5亳乇。激射阈约为10的16次方n/厘米2·秒。这是第一台以核能作为唯一激励源的可见波长激光器。此外,这种激光器还具有一个显著的特征,即其输出功率虽然较低,但是由于电弧加热器的输入功率小,所以在流量较小的情况下,仍能获得较大的增益。 研究者们通过实验确定了后混合型气动激光器在宽范围内的参数,包括流量、静压、温度等,并观察到了增益与流场方向的关系,以及泵浦区域和去激活区域的存在。在这个过程中,电弧加热器被证明是一种有效的混合方式,能够得到反转分布并产生较大增益。 在实验中,激光管和探测器难以接近放射区,因此在两个罐内存有总重79毫克的67%丰度的202Hg同位素,以确保能够获得较高的增益。在测试过程中,当激光器的后反射镜被遮住时,信号强度大大减弱,这一现象支持了激光器在低汞压力下激射的结论。 研究中还提到,为了提高中子的慢化效率,激光管外部装有聚苯乙烯圆筒,以此来缓和反应堆产生的高能中子。为了隔离热激光并避免损坏反应堆,使用了专门的隔离装置。 由于使用了散迪厄的脉冲反应堆,实验受到了限制,每天只能使用该反应堆5次。尽管如此,研究者还是发现核激光器的峰值输出功率约为1毫瓦,这与通过比较He-Ne激光器信号得出的结果一致。在核反应堆脉冲期间,贮存在气体中的峰值功率计算值约为90千瓦,这导致了核泵浦激光器的效率约为10^-6%,这一点在文中被明确指出。 这项研究为理解直接核泵浦激光器提供了重要的参考,尤其是在可见波长激光器领域。尽管目前这类激光器并不是为了高效率设计,但是它们为未来激光技术的发展提供了新的思路和可能的应用前景。
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