實驗講義-氦氖激光器的配氣及特性研究

一、實驗目的了解真空技術在氦氖激光作過程中的應用二、實驗儀器氦氖激光管充排氣真空系統(tǒng)、功率計、陰極電離真空計等。三、實驗原理1，He－Ne激光器介He－Ne激光器是最先制成的氣體激光器，它在可見和紅外區(qū)可產(chǎn)生六種波長的(1435m(3)61.nm(He－Ne氣體激光器主要由HeNe氣體放電毛細管和光學諧振腔兩部分組成，如圖1所示。根據(jù)不同的使用要求，激光器的結構可分為下列幾種形式：1，1，凹面反射鏡2，陽極3，放電毛細管4，管殼5，陰極6，平面反射鏡7特窗片由圖1可見，在外腔式和半內(nèi)腔式激光管中，放電管兩端或一端用光學平行平晶窗片來封接，如圖2圖2特式中n為窗片材料的折射率，滿足這一要求的θ角稱為特角，窗片必須按此角封接上去，這是因為，按照光的電磁理論，當光沿著毛細管軸方向通過99.5％100％但工藝上做不到)，另一個稱為輸出鏡He－Ne激光器生產(chǎn)工藝是保證制造出來的激光器合乎激光器的設計要求(如2.He－Ne激光器配氣原氦氖激光具有豐富的振蕩譜線，是由于氖原子具有眾多的精細結構能級。圖3.He-Ne激光管充排氣真空系管內(nèi)真空度達103Pa或以下。的體積，V2是活塞1011之間的體積）。在體積V1中先充入任一（例如Ne氣設此時在U型計上得出的壓強為PA打開活塞10（V1+V2設此時在U型計上讀出的壓強為PBN

PA1HeNen，HeNe后的總壓強喂P，則應由下面的關PHenPHePNe解方程組

nPn

n1c.先在體積（V1+V2）HeNeP'設此時的壓強為PNe'。打開活塞10，使V2中的He氣和V1中的NeP，其分壓強應為PHe和PNe。根據(jù)波義耳—馬略特定律，當氣體純度不PHe'V2PHe(V1V2PNe'V1PNe(V1V2解以上方P

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NN(nN N(n統(tǒng)中用的是硅油U型壓強計所以必須乘上水銀對硅油的的比值K，PHe'，PNe才為毫米硅油柱高P

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NN(nN N(n本實驗3. 氣體激光器真空系統(tǒng)簡介圖4He－Ne氣體激光器真空系統(tǒng)示意圖He－Ne4：4，5，6，7是雙通閥，4，5用于充氦氣，絕對不要同時開，6，7用于充氖氣，也不能同時8是雙通閥，用來或導通U形管油壓計兩端，測量所充氣體的壓強時，閥門8應關閉。為擴散泵提供預備真空度時，可用機械泵；三通閥2；雙通閥11來閥門10是雙通閥，用來或導通激光管（包括冷阱分子篩）與高真空系統(tǒng)，閥門9是單通閥，用來逐步降低激光管中的壓強，使用前，應先將其通向擴散泵抽空，然后通向高真空系統(tǒng)（閥門3關，閥門10開，閥門11關，閥門開，使激光管中部分氣體進入閥門9的降壓小瓶中，再將閥門9通向擴散泵抽四、實驗步驟l．關閉l閥，開機械泵，轉動2閥通擴散泵，后開擴散泵加熱電爐及冷卻水龍頭，20分鐘后開3閥．開真空計，測量系統(tǒng)真空度<10-5Torr時，開10計算PHePNe，注意它們的單位換算關系，由于實驗時間限制，只做氣壓n=7；P=4Torr；3.5Torr；3Torr；2.5Torr；2Torr。充氦氣前，5應關閉，開4將4，5之間的空氣抽調，然后關4，待系統(tǒng)真空度<10-5Torr時，關真空計，按以下步驟充氣。充氦，關3閥55；開44；5544，反復進行，同時觀測油柱高度，在V1+V2PHe。關10開3，將V1中的氦氣慢慢抽調，反復充氖氣前，7應關閉，開66，7之間的空氣抽調，開真空計，待系統(tǒng)真空度<10-5Torr時，關真空計，關6。開測油柱高度，在V1體積內(nèi)充入氖氣的壓強為計算值PNe。9減少P(0.51.5P、A）先關活塞13和活塞10，然后關閉活塞3，導通活塞8。P值和n五、預