Люминесценция на лазерных переходах атомарного ксенона в He-Ar-Xe смеси при возбуждении электронным пучком малой длительности

• Автор: Денежкин, Илья Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Спектроскопические характеристики уровня 5<7[3/2]1 Хе
1.2 Кинетические модели ксенонового лазера
1.1.1 Механизмы заселения и релаксации лазерных
уровней в чистом ксеноне
1.1.2 Механизмы заселения и релаксации верхнего лазерного уровня в двойных и тройных смесях
инертных газов на основе ксенона
Глава 2. Расчет параметров энерговклада электронного пучка в среду
Глава 3. Исследование кинетики заселения и релаксации уровня
5сфЗ/2]] Хе I в чистом ксеноне
3.1 Экспериментальная установка
3.2 Вспомогательные и контрольные эксперименты
3.2.1 Спектральный состав излучения
3.2.2 Влияние тушащих примесей
3.2.3 Временное разрешение системы
регистрации излучения
3.2.4 Линейность отклика детектора излучения
3.3 Результаты исследования кинетики заселения и релаксации уровня 5с/[3/2]1 Хе 1 в чистом ксеноне
и их обсуждение
3.4 Основные выводы
Глава 4. Измерение постоянных времени радиационных переходов
с уровня 5с/[3/2]1 Хе
4.1 Обоснование экспериментального метода
4.2 Экспериментальные установки и методики измерений
4.3 Результаты измерений и обсуждение
4.4 Основные выводы

Глава 5. Исследование кинетики заселения и релаксации уровня
5<3[ЪЩ Хе I в Не-Аг-Хе смеси
5. 1 Экспериментальная установка
5.2 Результаты экспериментов и обсуждение
5.3 Основные выводы
Заключение
Список использованных источников

Введение
Исследования, связанные с созданием лазеров с ядерной накачкой (ЛЯН), являются перспективным направлением в области прямого преобразования ядерной энергии. Основным их достоинством является возможность достижения в перспективе значительных мощностей лазерного излучения за счет высокой энергоемкости ядерного реактора и накачки больших объемов активной среды. Достаточно мощные и дешевые источники лазерного излучения необходимы для освоения таких новых технологий, как инерциальный термоядерный синтез, разделение изотопов, глубокая резка и сварка различных материалов, широкоаппертурное упрочнение поверхности металлов, энергоемкий химический синтез, пучковая энергетика.
В настоящее время развитие ЛЯН идет по двум взаимосвязанным направлениям:
- экспериментальные исследования, заключающиеся в оптимизации условий, при которых происходит наиболее эффективная лазерная генерация;
- создание расчетно-теоретических кинетических моделей, необходимых для правильного понимания процессов, происходящих в таких лазерах и дальнейшего улучшения их характеристик.
Исследования на импульсных ядерных реакторах сопровождаются большим количеством экспериментальных трудностей. Кроме того, подобные эксперименты чрезвычайно дороги. Создание адекватных кинетических моделей зачастую тормозится отсутствием экспериментальных данных по фундаментальным атомным константам. Недостающие параметры, обычно, подбираются в ходе моделирования по наилучшему согласию с результатами конкретных экспериментов. Однако созданные таким образом модели не всегда одинаково хорошо описывают данные,

вычисление тормозной способности среды является одним из определяющих этапов расчета энерговклада.
В общем случае ионизационные потери при прохождении заряженной частицы в среде вычисляются по формуле Бете [61], которую можно записать в следующем виде:
~ = 3.072 10-4 (ф-)2 Д) Ш(фФ, (10)
ах {vie) А I
где в нашем случае г, v, те - заряд, скорость и масса электрона, Z и А -зарядовое число и масса атома вещества, I - средний потенциал ионизации атомов вещества, с- скорость света.
Известно [62,63], что среднее значение АЕ/ Ах может быть получено, как (Л£7 Дх) = Е01 хг, где Е0 - начальная энергия электронов, хг - средняя длина пробега электрона в среде.
Вследствие своей малой массы при прохождении в среде электроны в упругих и неупругих соударениях с атомами среды многократно рассеиваются. При прохождении через достаточно толстый слой вещества электрон «забывает» о своем первоначальном направлении и распространение электронов можно рассматривать как диффузию. Значения dE/dx и пробегов электронов в среде характеризуются большими флуктуациями.
В работе [60] предлагается следующая методика расчета параметра A/s / Ах, учитывающая рассеяние электронов:
АЕ/Ах = 2,5-Е0/хг, (11)
х — —2-— L (12)
г PpZk{ + k)
где /?о=0,27 [г/см2], р - плотность газа [г/см3], Р - давление газа [атм], к = тес21Е0. Величина пробега электрона в смеси рассчитывалась по формуле: