Инверсная населенность на переходах в диапазоне вакуумного ультрафиолета в плазме капиллярного разряда с индуктивным накопителем энергии

• Автор: Назаренко, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание:
Глава 1. Создание инверсии населенностей в плазме капиллярных разрядов (обзор
литературы)
§1.1 Столкновителъная схема инверсии
§1.2 Рекомбинационная схема инверсии
Глава 2. Разработка систем быстрого капиллярного разряда на основе плазменноэрозионного и полупроводникового размыкателей
§2.1 МГД-моделирование плазмы капиллярного разряда
§2.2 Необходимые параметры импульса тока в капиллярном разряде
§2.3 Возможные типы размыкателей в схеме с индуктивным накопителем энергии
и параллельно подключенной нагрузкой
§2.4 Установка с плазменным размыкателем тока
§2.4.1 Описание установки с плазменным размыкателем тока
§2.4.2 Описание работы РЕОБ
§2.4.3 Исследование работы плазменных пушек
§2.5.Установка с полупроводниковым размыкателем тока
§2.5.1 Особенности полупроводникового размыкателя
§2.5.2 Описание установки с полупроводниковым размыкателем тока
Глава 3. Исследование плазмы капиллярного разряда и обсуждение полученных
экспериментальных результатов
§3.1 Система регистрации
§3.1.1 Калибровка спектрографа по длинам волн
§3.2 Перечисление и краткое описание проведенных экспериментов
§3.3 Результаты экспериментов по столкновительной схеме
§3.3.1 Сжатие плазмы магнитным полем при малых значениях производной
тока
§3.3.2 Анализ экспериментальных результатов
§3.3.3 Сжатие плазмы в капилляре с высокими значениями dl/dt (>1012 А/с)
§3.3.4 Анализ экспериментальных результатов
§3.3.5 Изучение начальной стадии пробоя в капилляре
§3.4 Результаты экспериментов с профилированным капилляром
§3.4.1 Анализ результатов
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
Введение:
После изобретения лазера в 1960 году, одной из основных проблем физики лазеров стало расширение диапазона доступных длин волн, на которых осуществляется генерация лазерного излучения. Видимый диапазон и прилегающие к нему участки инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов были освоены сравнительно легко, но дальнейшее продвижение в область коротких длин волн (менее 1000 ангстрем) столкнулось с серьезными трудностями как технического, так и принципиального характера. Тем не менее, существует ряд перспективных применений для лазерных источников вакуумного ультрафиолетового и мягкого рентгеновского диапазонов, что стимулирует разработку подобных лазеров.
Ввиду того, что коэффициент поглощения излучения в плазме падает с уменьшением длины волны как А,3, рентгеновские лазеры могут быть эффективно использованы для зондирования плотной плазмы, в том числе, плазмы в термоядерных установках. Также, среди технических применений рентгеновских лазеров весьма перспективным является их использование в микроэлектронной промышленности для целей микролитографии.
Рентгеновская микроскопия и микрохирургия - области, в которых также крайне необходимы яркие и высоко когерентные источники рентгеновского диапазона. Многие исследовательские группы сейчас работают над созданием технологии получения изображений биологических структур. Для этих целей источник должен излучать в диапазоне так называемого “водяного окна”, 2.3 нм < А. < 4.4 нм (между 10-краями поглощения углерода и кислорода), когда контрастность углеродосодержащих материалов, находящихся в воде, максимальна.
Длины волн мягкого рентгеновского диапазона соответствуют энергиям переходов десятки-сотни электронвольт, что исключает возможность использования энергетических уровней внешних оболочек нейтральных атомов в качестве систем с
задержкой 10 мс одновременно включался ток предионизации и при помощи генератора импульсов ГИ-1 и тиратронного блока Т1 поджигались пушки PG, инжектирующие плазму в размыкатель. Световой импульс от разрядника G2 при помощи световода регистрировался фотоэлектронным умножителем Ф2, запускавшим второй генератор импульсов Г5-15, который, через тиратронный блок Т2 поджигал основой разрядник G1, причём имелась возможность регулировать задержку срабатывания генератора Г5-15. Таким образом, задержка основного тока относительно срабатывания плазменных пушек варьировалась в пределах 0.3-10 мкс. Световой импульс от главного разрядника, также при помощи световода и ФЭУ запускал блок питания МКП БПМ, который подавал отпирающий импульс на МКП в системе регистрации. В момент прохождения основного тока через максимум срабатывал размыкатель и возникал ток в капилляре. Варьирование задержки отпирающего импульса при помощи блока питания БПМ позволяло наблюдать различные стадии разряда. Токи в размыкателе и в капилляре детектировались при помощи магнитных зондов zl и z2 и регистрировались запоминающим осциллографом Tektronix вместе с отпирающим импульсом, что позволяло контролировать задержку срабатывания МКП относительно начала импульса, а также ток в капилляре в момент срабатывания.
Характерные кривые тока в размыкателе и нагрузке приведены на рис. 14. Видно, что данная система обеспечивает нарастание тока до значений порядка 40 кА за время 30-40 не, что соответствует крутизне фронта >1*1012 А/с. Для предварительной ионизации газа в капилляре при помощи блока питания предионизации БППИ создавался импульс тока с амплитудой порядка 10 А и характерным временем затухания 10 мкс. Схема поджига пушек и предионизации приведена на рис. 16. Обнаружилось, что характерные параметры перебрасываемого тока существенно зависят от задержки между поджигом пушек и основного разрядника. Подробный анализ наблюдаемых зависимостей приведен в приложении 1.