Эффекты резонансного лазерного воздействия на газовые, плазменные и дисперсные среды

• Автор: Гаврилюк, Анатолий Петрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 233 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Резонансный оптический разряд (POP)

1.1 Радиационно-столкновительная модель

1.2 Кинетика ионизации паров натрия и цезия

1.3 Колебания в плазме резонансного оптического разряда

1.4 Резонансный оптический разряд как эффективный способ создания переохлажденной

плазмы

1.5 Использование POP для разделения изотопов

1.6 Ионизационное просветление и потемнение газа

1.6.1 Распространение излучения в стационарном случае
1.6.2 Динамика распространения излучения при ионизации газа
Выводы
Г лава 2. Резонансный оптический разряд на переходах между возбужденными состояниями атома
2.1 Плазма в поле непрерывного излучения, резонансного переходу между возбужденными
состояниями атома
2.2 Поддержание плазмы импульсно-периодическим лазерным излучением
2.3 Резонансный оптический разряд на возбужденных атомах в азоте
Выводы
Глава 3. Образование плазмы при воздействии квазирезонансного излучения на поверхность металла
3.1 Образование плазмы в квазистационарном режиме при насыщении резонансного
перехода
3.2 Образование плазмы в квазистационарном режиме в отсутствии насыщения резонансного перехода
3.3 Образование плазмы при действии короткого импульса
3.4 Математическая модель образования плазмы
3.5 Воздействие нерезонансного ультрафиолетового излучения на поверхность
алюминия
3.6 Воздействие резонансного излучения на поверхность алюминия
3.7 Сравнение с эксперименталными результатами
Выводы
Глава 4. Лазерное охлаждение плазмы с резонансными
ионами
4.1 Лазерное охлаждение ионов
4.2 Лазерное охлаждение плазменных ионов в присутствии "греющего"
электроны СВЧ излучения
4.3 Оптимальные условия лазерного охлаждения
4.4 Лазерное охлаждение разреженной плазмы с учетом рекомбинации и других
элементарных процессов
4.5 Приближение однокомпонентной плазмы (ОКП) и вигнеровская кристаллизация
4.6 Броуновская динамика электрон-ионной плазмы, охлаждаемой лазерньм
излучением
4.6.1 Кулоновское взаимодействие
4.6.2 Тепловое взаимодействие ионов с фоном
4.6.3 Взаимодействие со световым полем: сила спонтанного светового давления
4.6.4 Флуктуационный нагрев
4.7.5 Результаты
4.7 Корреляционный и рекомбинационный нагрев в ультрахолодной плазме
4.6.1 Корреляционный и рекомбинационный нагрев электронов
4.6.2 Корреляционный нагрев ионов
Выводы
Глава 5. «Оптическая мембрана» в ультрахолодной
плазме: эффекты и применение
5.1 Взаимодействие «оптической мембраны» (ОМ) с плазмой
5.1.1 Структура и основные свойства ОМ

5.1.2 Оптоэлектрический эффект
5.1.3 Светоиндуцированный «осмос»
5.1.4 Эффект разделения ионов
5.1.5 Двойной слой, индуцированный ОМ
5.2. Магнитооптическая ловушка для УП
Выводы
Глава 6. Процессы в резонансных доменах агрегатов металлических наночастиц и модификация оптических спектров агрегатов в импульсных лазерных полях
6.1 Модель резонансного домена наноагрегата во внешнем поле
6.1.1 Взаимодействие с излучением
6.1.2 Упругое взаимодействие
6.1.3 Электростатическое взаимодействие
6.1.4 Взаимодействие Ван-дер-Ваальса
6.1.5 Сила вязкого трения
6.1.6 Нагрев частиц с учетом теплоотдачи в окружающую среду
6.2 Уравнения кинетики димера в процессе фотомодификации
6.3 Результаты численных расчетов
6.3.1 Влияние отстройки от резонансной частоты на динамику характеристик ,
димера
6.3.2 Влияние интенсивности (длительности) импульсного излучения на
динамику характеристик димера
6.4 Характеристики димера, формируемые лазерным импульсом, их зависимость
от начального состояния и параметров излучения
6.4.1 Причины ассиметрии и ее влияние на спектр агрегата
Выводы
Заключение
Список литературы
импульса тр излучения не успевают заметно нагреться. Поскольку сечение упругого
электрон-ионного обмена энергией велико, то охлаждение может протекать быстрее рекомбинации. Введение буферного газа может значительно замедлить нагрев ионов, что будет также способствовать сохранению высокого темпа охлаждения электронов вплоть до начальной температуры газа.
Но заметим, что слишком большая концентрация буферного газа может не позволить достичь температуры электронов, необходимой для развития лавинной ионизации газа. Оценить допустимую концентрацию буферного газа можно из уравнения для температуры ионов и из сравнения скорости обмена энергией между электронной и ионной системами со скоростью обмена между электронами и буферным газом.
Упрощенное уравнение для температуры ионов имеет следующий вид:
где, как и прежде, oei - сечение упругих электрон-ионных столкновений ; ve- средняя скорость электронов; ne, пь- концентрация электронов и буферного газа соответственно; me, Mj - масса электрона и иона (атома); 0ia- сечение упругих ион-атомных столкновений
Учитывая, что в процессе нагрева ионов сП - / ей > 0 и полагая Ть <кТ£, из уравнения
(1.26) можно оценить нижнюю границу для пь, при котором выполняется условие / Т£ «1. Это значение определяется условием
концентрациях буферного газа температурой ионов в сравнении с температурой электронов
охлаждения электронов на ионах превышает скорость их охлаждения на атомах буферного газа,
где стса - сечение упругих электрон-атомных столкновений. Полагая Т;,ТЬ «Те, получаем следующую оценку:
dTj 2m,
(1.26)
1с о
(~10 см ); V; - средняя скорость ионов; Ть - температура атомов буферного газа.
(1.27)
что при те / М| ~ 10 4 и ст|а ~ 10 15 см2 дает nb»10nrQ/T2 (ne»nr0), т.е. при таких
можно пренебречь (Т[ ~ 0). Верхнюю границу пь оценим из того условия, что скорость

(1.28)