Пространственно-временные и спектральные характеристики лазерной плазмы в области взаимодействия плазменных фронтов при оптическом пробое в нормальной атмосфере

• Автор: Нагорный, Иван Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ГЛАВА I. РЕЖИМЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ '> ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ, ГЕНЕРИРУЕМОЙ ПРИ ОПТИЧЕСКОМ ПРОБОЕ

1.1. Механизмы распространения плазменных фронтов при оптическом

пробое газа

1.2. Пространственно-временные параметры эмиссионных спектров

лазерной плазмы

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

2.1. Лазерные источники для возбуждения оптического пробоя

2.2. Система фокусировки лазерных пучков

2.3. Система регистрации излучения лазерной плазмы

2.4. Методика проведения эксперимента

* ГЛАВА III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
ПЛАЗМЕННЫХ ФРОНТОВ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ПРОБОЕ В НОРМАЛЬНОЙ АТМОСФЕРЕ
3.1. Режимы движения плазменных фронтов при пробое воздуха лазерными импульсами с интенсивностью Зх 1010— 6х 1010 Вт/см2, (Л = 532 нм)
3.2. Режимы движения плазменных фронтов при пробое^воздуха лазерными импульсами с интенсивностью 3,5x109 - Ю10 Вт/см2, (Л = 532 нм)
3.3. Режимы движения плазменных фронтов при пробое лазерными импульсами с интенсивностью 5x109— 5хЮ10 Вт/см2, (Л= 1064 нм)
ГЛАВА IV. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВСТРЕЧНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ФРОНТОВ, ГЕНЕРИРУМЫХ ПРИ ОПТИЧЕСКОМ ПРОБОЕ ВОЗДУХА ЛАЗЕРНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ 532 И 1064 НМ

4.1. Зависимость суммарной интенсивности свечения в области взаимодействия плазменных фронтов от расстояния между точками фокусировки лазерных импульсов
4.2. Общие закономерности развития пробоя в каждой из пространственных зон на основе анализа ЗЭ изображений областей взаимодействия
4.3. Анализ пространственно - временного распределения интенсивности свечения плазмы в области взаимодействия плазменных фронтов
4.4. Динамика эмиссионного и сплошного спектров плазмы в областях взаимодействия плазменных факелов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

'# Исследование механизмов лазерного пробоя в газовой атмосфере и на
поверхности конденсированных сред является актуальной задачей, поскольку
результаты этих исследований используются для решения широкого круга
фундаментальных и прикладных проблем. Прежде всего, интерес к этим

исследованиям связан с получением высокотемпературной плазмы и развитием методов разогрева лазерной плазмы. Большинство работ в этой области посвящено проблеме получения управляемого термоядерного синтеза, и, в этом случае, исследования проводятся на мишенях, расположенных в вакууме [1]. Однако, в последнее время, появляются работы, в которых рассматриваются методы разогрева лазерной плазмы в газовой атмосфере при воздействия ударными волнами [2]. Можно отметить, что исследуются такие методы разогрева лазерной плазмы как, например, разогрев в результате встречного « взаимодействия плазменных фронтов [2,3] при котором, в области
взаимодействия происходит изменение термодинамических параметров плазмы, приводящее к локальному повышению температуры.
Кроме фундаментальных исследований, связанных с поведением вещества в сильных лазерных полях и эффектов, возникающих при взаимодействии ударных волн с лазерной плазмой, очень интенсивно, в последнее время, развиваются методы лазерной искровой спектроскопии (ЛИС, или LIBS в англоязычной литературе) [4, 5]. Метод ЛИС обладает несомненными преимуществами перед традиционными методами спектрального анализа, что объясняет его интенсивное внедрение в самые разнообразные приложения, связанные с исследованием вещества [6 - 14]. Однако, повышение чувствительности метода по обнаружению элементов, входящих в состав
исследуемых веществ, значительно расширит области приложения метода

лазерной искровои спектроскопии. Одним из путей повышения
чувствительности метода, является использование многоимпульсного

Из анализа графиков 3.1.3 и 3.1.4 видно, что максимальная скорость распространения плазменного фронта в направлении навстречу лазерному импульсу, как минимум в 2,5 раза выше (учитывая максимальные ошибки измерения каждой скорости), чем в обратном направлении, как для ПИ, так и для ОИ. По горизонтальной оси отложено время относительно начала каждого пробоя, по вертикальной - скорости распространения плазменных фронтов (от ПИ и ОИ соответственно).
Максимальные скорости в направлении распространения плазменного фронта достигаются к 3 не от начала пробоев, и составляют для предымпульса 77 км/с (±35км/с), для основного импульса 110 км/с (±50км/с). Максимальные скорости навстречу импульсу достигаются к 5 не и составляют 300 км/с (±150км/с) и 250 (±125км/с) соответственно.
Таким образом, можно отметить следующие закономерности в поведении скоростей плазменных фронтов:
- скорости распространения плазменных фронтов от предымпульса и основного импульса, в одном и том же направлении совпадают, в пределах ошибки измерения;
- скорость движения навстречу лазерному лучу практически в три раза превышает скорость движения по лучу (по средним значениям скоростей от предымпульса и основного импульса);
- характер временных зависимостей скоростей движения фронтов различен, в зависимости от направления распространения фронта. Так для направления по лазерному импульсу, наблюдается резкое падение величины скорости (практически в пять раз), сразу после начала регистрации (после 3 не с момента пробоя), как для плазменного фронта, образованного предымпульсом, так и для фронта, исходящего от основного импульса. В то время, как для направления навстречу лазерному лучу, в промежуток времени от 4 до 5нс, от момента пробоя, наблюдается максимум скорости, как для фронта предымпульса,