Влияние ударных волн на спектральные и временные параметры лазерной плазмы, генерируемой на поверхности конденсированных сред при многоимпульсном возбуждении

• Автор: Ильин, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ УДАРНЫХ ВОЛН В ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЕ, ГЕНЕРИРУЕМОЙ НА ПОВЕРХНОСТИ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД В ГАЗОВОЙ АТМОСФЕРЕ
1.1. Механизм лазерного пробоя на поверхности конденсированных сред в условиях газовой атмосферы
1.2. Динамика ударных волн, генерируемых при оптическом пробое на поверхности конденсированных сред
1.3. Пространственно-временные параметры эмиссионных спектров лазерной плазмы
1.4. Многоимпульсное возбуждение лазерной плазмы в нормальной атмосфере
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
2.1. Экспериментальная установка для исследования пространственно-временных параметров лазерного факела в газовой атмосфере
2.2. Режимы возбуждения лазерной плазмы
2.3. Исследования характеристик плазмы жидкости и элементного состава жидких сред и фитопланктона
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УДАРНЫХ ВОЛН НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ, ГЕНЕРИРУЕМОЙ В
ПЕРВОМ РЕЖИМЕ
3.1. Пространственно-временные характеристики излучения сплошного спектра лазерной плазмы

3.2. Пространственно-временные характеристики излучения эмиссионной линии А1 1 396,1 нм
3.3. Оценка термодинамических параметров светодетонационных волн
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УДАРНЫХ ВОЛН НА
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ, ГЕНЕРИРУЕМОЙ ВО
ВТОРОМ РЕЖИМЕ
4.1. Пространственно-временные характеристики излучения сплошного спектра лазерной плазмы
4.2. Пространственно-временные характеристики излучения эмиссионной линии А11 396,1 нм
4.3. Оценка термодинамических параметров светодетонационных волн при многоимпульсном возбуждении
Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО
ПРОБОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ В МНОГОИМПУЛЬСНОМ
РЕЖИМЕ
5.1. Исследование пространственно-временных характеристик сплошного и линейчатого спектров лазерной плазмы
5.2. Использование многоимпульсного возбуждения лазерной плазмы для задач лазерной искровой спектроскопии
5.3. Элементный анализ с использованием многоимпульсного возбуждения лазерной плазмы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время активно исследуются механизмы образования и развития лазерной плазмы при многоимпульсном возбуждении, как на поверхности твердого тела, так и на поверхности жидких сред. До недавнего времени основной интерес в данной области был обусловлен проблематикой лазерного управляемого термоядерного синтеза, исследование механизмов образования и развития лазерной плазмы, в большинстве случаев, проводились на мишенях, расположенных в вакууме [1]. Однако в последние годы появились работы, в которых проводится исследование многоимпульсного лазерного пробоя на поверхности конденсированных сред, расположенных в газовой атмосфере. Преимущественно, интерес к данной тематике вызван разработкой новых методов разогрева лазерной плазмы ударными волнами [2], а также разработкой новых методов исследования вещества, в частности, метода лазерной искровой спектроскопии (ЛИС) [3,4].
Стоит отметить, что в литературе практически отсутствуют работы по возбуждению оптического пробоя на поверхности твердых тел и жидкости, где используется многоимпульсное возбуждение. Исключение составляют работы [например, 5-7], где использовано только
двухимпульсное возбуждение плазменного факела. Такой способ возбуждения использован для повышения контраста эмиссионных линий элементов на фоне непрерывного спектра излучения плазменного факела. Практически неизученным является механизм взаимодействия ударных волн в лазерной плазме. Можно отметить только работы [2,8], где наблюдалось взаимодействие ударных волн непосредственно в
разлетающейся лазерной плазме.
Использование многоимпульсного возбуждения плазмы на
поверхности конденсированных мишеней может позволить провести
поглощения, распространяющейся со скоростью, превышающей скорость волны поглощения в нормальной атмосфере.
Таким образом, к настоящему времени наиболее изученным остается одноимпульсное возбуждение лазерной плазмы на поверхности твердотельной мишени. При радиусах пятна фокусировки в интервале от 0,1 до 1 мм наиболее вероятным механизмом распространения плазменного фронта является светодетонационная волна. Характерные значения электронной температуры и концентрации при возбуждении плазмы импульсом основной гармоники Nd:YAG лазера с интенсивностью I ~ Ю10 Вт/см2 в нормальной атмосфере составляют следующие величины Те ~ 10 эВ, пе ~ 1017 - Ю20 см'3 [57,101,102]. Плазма, генерируемая моноимпульсом лазерного излучения на поверхности жидкости, исследовалась, в основном, в задачах элементного анализа [3-5,98,99], измерение термодинамических параметров плазмы практически не проводилось. Но тем не менее, из имеющихся работ можно сделать следующие выводы: электронная температура и концентрация для импульса с/~ 1010 Вт/см2 составляют следующие величины Те ~ 5 эВ, пе~ 1018 см'3 [81,98,99]. Исследование многоимпульсного возбуждения лазерной плазмы, как на поверхности жидкости, так и на твердотельной поверхности в газовой атмосфере связано, в основном, с повышением контраста эмиссионных линий, однако конкретные физические процессы, ответственные за формирование эмиссионных линий при многоимпульсном возбуждении остаются малоизученными, т.к. при этом наблюдаются различные зоны энерговыделения, динамика которых зависит от конкретных условий эксперимента.