ekonomija

energijaSlika 3a Ilustracija predloga da se dobije okidanjepomoću visokog tornja sa laseromSlika 3b Predloženi izgled laserskim okidanjem hvatanjaenergije pražnjenja [17]glavna mehanizma odgovorna zafotojonizaciju vazduha: lavinskafotojonizacija (kaskadna jonizacija)vazduha i višefotonska jonizacija [16,17]. Kod lavinskih procesa, vezanielektroni u valentnoj ljusci molekulavazduha imaju energetski procep većiod energije upadnih laserskih fotona.Mali broj slobodnih elektrona postoji.Oni generišu na visokim visinamajonizaciju molekula vazduha, radikala,prekid aerosolnih molekula, termalnujonizaciju ili višefotonsku jonizaciju.Slobodni elektroni će konstituisatizahtevane “seed” elektrone za lavinskujonizaciju. Mada su slobodni elektroniu malim brojevima na početku iimaju male kinetičke energije, procesimaBremstrahlunga, mogu da buduubrzani tako da im kinetička energijaporaste da jonizuju molekule pri sudaru,što rezultuje u više slobodnih,ali sporih elektrona. Čitav proces seponavlja samo sa više dobijenih elektrona,kojima se pojačava kinetička[010]energija i prelazijonizacioni potencijalvezanih elektrona,da udaromjonizuju čak i višemolekula što vodido lavine sa rezultantnomformacijomplazme. ProcesominverznogBremmstrhlungaslobodni elektroniapsorbuju fotoneiz laserskog poljakada se sudarajusa atomima ilimolekulima. Slobodnielektroni neapsorbuju fotonelasera direktnobez sudara. Oniprosto osciluju uelektričnom poljupridruženom laserskomsnopu a kadase posmatra srednjavrednost dolazi sedo zaključkada elektroni nedobijaju dodatnuenergiju. Baziranona klasičnommodelu oscilatora,prag za intenzitetjonizacije za lavinskujonizaciju I tseocenjuje po [17].(1)p effje efektivna brzina transferamomenta između slobodnih elektronai teškog molekula koji se sudara, τ pširina laserskog impulsa frekvencijeω. Intenzitet jonizacije će da smanjiprag, ako poraste širina laserskogimpulsa sa nižom frekvencijom lasera.Brzina transfera momenata p effraste sakoncentracijom neutralnih molekula ρ n.Zato sa porastom pritiska gasa P, sledida će prag za intenzitet jonizacije opastiza više pritiske gasa (tipičan slučajω>>p eff). Lavinska jonizacija rastesa većim širinama laserskih impulsamanje frekvencije (ili većih talasnihdužina) i pri višim pritiscima gasa.Drugi dominantni mehanizam fotojonizacijeje proces višefotonskejonizacije. Definisanje broja fotonaza n-fotonsku jonizaciju molekula, jevezano za stav iz kvantne mehanikeda je u prelazima, gde postoji određenbroj rađanja i anihilacije fotona, brojn-m gde se menja jedan broj 0, 1,... , n odredjena n-to strukost [18].Višefotonska jonizacija zavisi odlaserske radne frekvencije. Za (UV)KrF laser sa centralnom talasnomdužinom 248 nm, foton ima 5,013 eVenergije, a za daleku IC oblast CO 2laser sa centralnom talasnom dužinom10,6 μm - 0,1173 eV. Za molekulazota sa jonizacionim potencijalom15,58 eV, broj fotona za jonizaciju je4–133 u zavisnosti od korišćenog lasera.Generacija slobodnih elektrona savišefotonskom jonizacijom je predmetmnogobrojne literature [17].Za slučaj nezasićenosti zapreminevazduha,ρ 0>> ρ e(2)važisa rešenjem(3)(4)K je faktor oblika, I 0početni intenzitetlaserskog impulsa,τ pširina laserskogimpulsa. Za impuls oblika četvrtkeK=1. Višefotonski koeficijent jonizacijeσ (n) zavisi od laserske radne frekvencije.Za UV oblast je veće nego za IC.Zavisnost σ (n) na frekvenciji lasera sevidi u redukovanom broju fotona zajonizaciju neutralnog molekula direktnoza više frekvencije lasera. σ (n) jeefikasni presek jonizacije za neutralnimolekul. σ (n) za n-fotonsku jonizacijuza molekul O 2je 1,91•10 -28 s -1 cm 6 W -3(sa λ=248 nm) i 2,88•10 -29 s -1 cm 6 W -3(sa λ=800 nm) [17]. Za male laserskeimpulse, kada ne može da se izazovekaskadna jonizacija neutralnogmolekula, višefotonska jonizacijadominira nad fotojonizacionim procesima.Biće dominantni mehanizamna višim intenzitetima (i za kraće širineimpulsa), kraće talasne dužine (ili višeenergije fotona) i niže gasne pritiske.Efikasnost kratkih impulsa. Idejada se koristi snaga lasera i indukujeelektrično pražnjenje kod gasova iu vazduhu je još od vremena 1960-tih [15]. Pretpostavka je bila da severovatnoća proboja gasa dešavazbog fotojonizacije, koja zavisi samood snage laserskog impulsa, a ne odintenziteta. Pokazano je da snažniCO 2laserski impuls može da vodido snažnog električnog strimera uvazduhu do rastojanja 71 cm [17].