Газоразрядные источники спонтанного и вынужденного излучения с рабочими средами на основе инертных газов и галогенов

• Автор: Ломаев, Михаил Иванович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 346 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1Л. Механизмы достижения инверсной, заселенности в газофазных
средах при накачке электрическим разрядом
1.1.1. Инверсная заселенность в режимах ионизационной и
рекомбинационной неравновесности
1.1.2. Столкновительная очистка нижнего лазерного уровня
1.1.3. Пеннинговские плазменные лазеры
1.2. Эксилампы - эффективные источники спонтанного УФ и ВУФ излучения
1.2.1. Анализ работ по исследованию и применению экснламп
1.2.2. Спектроскопия, механизмы образования эксимерных и
эксиплексных молекул
1.2.3. Особенности различных способов возбуждения эксиламп

1.3. Источники спонтанного УФ и ВУФ излучения с повышенной импульсной мощностью
1.3.1. Тепловые импульсные источники излучения
1.3.2. Люминесцентные импульсные источники излучения
1.4. Преимущества и недостатки методик определения некоторых параметров газоразрядной плазмы
1.4.1. Определение параметров энерговвода в газоразрядную плазму барьерного разряда
1.4.2. Измерения энергетических характеристик оптического излучения
1.4.3. Измерения концентрации и температуры электронов
газоразрядной плазмы спектральными методами
1.5. Постановка задачи
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ,
МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТОВ
2.1. Методики измерений и расчетов
2.1.1. Способы и экспериментальные установки для определения пе и Те газоразрядной плазмы спектральными методами
2.1.2. Определение тока разряда и падения напряжения на разрядном промежутке
2.1.3. Определение мощности и энергии возбуждения в безэлектродных лампах
2.1.4. Определение спектральных, временных и энергетических
характеристик излучения
2.1.5. Расчет мощности и энергии излучения в случае широкополосного спектра излучения
2.2. Экспериментальные установки

2.2.1. Источники питания и конструкция электроразрядных лазеров
2.2.2. Источники питания и конструкции эксиламп импульсно-периодического и непрерывного действия
2.2.3. Источники питания и конструкции импульсных ламп высокой плотности мощности излучения
2.3. Условия проведения экспериментов, оценки погрешности
измерений
2.3.1. Система откачки и напуска газов
2.3.2. Оценки погрешностей измерений
ГЛАВА 3. АКТИВНЫЕ СРЕДЫ ЛАЗЕРОВ НА АТОМАРНЫХ. ПЕРЕХОДАХ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ. МНОГОВОЛНОВОЙ РЕЖИМ ГЕНЕРАЦИИ
3.1. Активные среды для получения генерации на атомарных переходах инертных газов в смесях с NF
3.1.1. Получение и оптимизация генерации в смесях R-NF
3.1.2. Определение концентрации и температуры электронов плазмы
лазера спектральными методами
3.1.3. Механизм достижения инверсной населенности в смесях R-NF3
3.2. Многоволновой режим генерации
3.2.1. Получение одновременной генерации на X = 540.1 нм и
X = 585.3 нм Nel
3.2.2. Получение одновременной генерации на X — 337 им №1 и
X = 585.3 нм Nel; на X = 337 нм N2 и X = 706.5 нм Неї
3.2.3. Влияние добавок НС1 па спектр генерации в смеси Fie -NF
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. ЛАМПЫ УФ ДИАПАЗОНА
4.1. Особенности электродных и безэлектродных ламп
4.1.1. Особенности барьерного и емкостного разрядов
4.1.2. Особенности тлеющего разряда
4.2. KrCl-, XeCl-эксилампы барьерного и тлеющего разряда
4.2.1. KrCl-, XeCl-эксилампы тлеющего разряда
4.2.2. KrCl-, XeCl-эксилампы барьерного разряда
4.3. Динамика формирования барьерного разряда в смесях инертный газ
— галоген
4.4. Характеристики ламп с рабочими средами на основе паров Т
4.5. Характеристики ламп с рабочими средами N2, Аг - N2, возбуждаемых емкостным и барьерным разрядами
4.6. Ресурс KrCl-, XeCl-эксиламп
4.7. Выводы
ГЛАВА 5. ЛАМПЫ ВУФ ДИАПАЗОНА
5.1. Ксеноновые одно - и двухбарьерные лампы
5.1.1. Формирование объёмного разряда и эффективность излучения в ксеноновой однобарьерной эксилампе
5.1.2. О причинах формирования объёмного разряда в однобарьерных лампах
5.1.3. Ксеноновая двухбарьерная эксилампа с эффективной системой охлаждения
5.2. ВУФ эксилампы, возбуждаемые коронным барьерным разрядом
5.3; Аг2—Кг2-эксилампы лампы открытого разряда
5.4. Рабочая среда для получения излучения на переходах (4+) системы СО
5.5. Выводы
ГЛАВА 6. ЛАМПЫ ПОВЫШЕННОЙ ИМПУЛЬСНОЙ МОЩНОСТИ
6.1. Особенности источников повышенной импульсной мощности излучения
6.1.1. Рабочие среды
6.1.2. Формирование излучения при повышенных давлениях и высоких мощностях возбуждения
6.2. Импульсные разряды в газах повышенного давления
6.2.1. Объемные разряды, инициируемые пучком электронов лавин
6.2.2. Одно- и двухбарьерные разряды
6.2.3. Искровой разряд в инертных газах
6.3. Амплитудно-временные и спектральные характеристики излучения
при сильноточном разряде в газах повышенного давления
6.3.1. Характеристики излучения при возбуждении ОРИПЭЛ
6.3.2. Эксилампы с возбуждением барьерным разрядом с повышенной энергией и мощностью излучения
6.3.3. Характеристики излучения при возбуждении искровым разрядом
6.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

плазмы микроразрядов близки к параметрам плазмы импульсного тлеющего разряда при высоком давлении газа, для которого выполняется закон подобия [92]: j • р ~2 — const, где j - плотность тока, р - давление газа. Физическим обоснованием данной концепции является ограничение протекания тока диэлектрическими барьерами, вызывающее появление электрического поля индуцированных поверхностных зарядов, направленного встречно к внешнему полю. Данный подход продуктивен с точки зрения теоретического описания барьерного разряда, поскольку тлеющий разряд является.одним из наиболее изученных объектов в физике газового разряда:
В ряде работ [69, 93-95] двумерные самосогласованные численные модели применялись для расчета пространственно-временной картины формирования микроразрядов, тока разряда, вложенной энергии, а также взаимного влияния микроразрядов. При моделировании предполагалась аксиальная симметрия относительно продольной оси микроразряда. Пространственно-временная динамика развития микроразряда в приближении локального поля определялась на основе решения уравнений непрерывности для заряженных частиц (1.14) и. уравнения Пуассона (1.15) [93]:
+ divfa •vl)+ div(Dl • gradnO = S; (1-14)
A

В (1.14), (1.15): щ, vt, Di, St - соответственно, концентрация, дрейфовая скорость, коэффициент диффузии, источник (в случае ионизации) или сток (в случае
прилипания) /—й компоненты системы заряженных частиц; ср, г0, р - потенциал,
электрическая постоянная и объемная плотность заряда.
Важным расчетным результатом [95] является установление динамики расширения зоны разряда, а также формирования нескольких микроразрядов на расстоянии ~ 1—2 см от зоны инициирования разряда. Существенным
обстоятельством при этом является, во-первых, наличие слоев заряда на внутренних поверхностях диэлектрика. Во-вторых, формирование микроразряда, согласно данной модели, включает как фазу, соответствующую тлеющему разряду, так и фазу прорастания сгримера.
Среди работ, посвященных теоретическому исследованию эксиламп, следует отметить недавний обзор [96], посвященный моделированию эксиламп с