Многоканальный осветитель на основе наносекундного разряда в азоте при атмосферном давлении для диагностики быстропротекающих плазменных процессов

• Автор: Вовченко, Евгений Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Основные физические принципы работы азотного лазера

1.2. Методы возбуждения и конструкции электроразрядных

азотных лазеров

1.3. TEA азотный лазер и проблема стабилизации разряда

1.4. Применение азотного лазера для диагностики

импульсной плазмы

1.5.Выводы и постановка задачи

Глава 2. Экспериментальные условия и средства диагностики

физических процессов в TEA N2 лазере

2.1. Конструкция электроразрядного модуля TEA N2 лазера

2.2. Принципы работы электроразрядного модуля и синхронизация
с внешними устройствами
2.3. Средства и методы диагностики
Глава 3. Результаты исследований режимов возбуждения и
характеристик лазерного излучения
3.1. Исследование режимов разряда в канале TEA азотного лазера
3.2. Влияние физических параметров на энергию
лазерного излучения
3.3. Результаты экспериментального исследования характеристик лазерного излучения

Глава 4.Использование TEA азотного лазера для диагностики
импульсных плазменных объектов различного типа
4.1. Разработка экспериментального образца TEA азотного лазера
4.2. Интерферометр со сдвигом волнового фронта
4.3. Визуализация процессов в высоковольтном искровом разряде атмосферного давления
4.4. Визуализация динамики развития капиллярного разряда
в воздухе при атмосферном давлении
4.5. Диагностика микропинчевого разряда на установке ПФМ-72
4.6. Многоканальный осветитель на основе TEA азотного лазера
Заключение
Список литературы

Для исследования импульсной плазмы широко применяются методы лазерной рефракционной диагностики, основанные на зависимости оптического показателя преломления плазмы от ее плотности. Эти методы исследования различаются информативностью, сложностью реализации, стоимостью применяемой лазерной аппаратуры и являются в настоящее время хорошо развитой областью диагностики плазмы, которой посвящены подробные обзоры [1-4]. Однако и среди них присутствует ряд диагностик, требующих дополнительного развития. К их числу следует отнести лазерные методы многокадровой интерферометрии и теневого фотографирования, которые позволяют визуализировать динамику однократных импульсных процессов в плазме с дискретными задержками между отдельными кадрами.
Значительную сложность при многокадровом лазерном зондировании представляет визуализация поведения плотной импульсной плазмы при малых временах её существования. Плотная короткоживущая плазма формируется, например, при взаимодействии мощного лазерного излучения с веществом [5] и в импульсных разрядах типа Z-пинч [6]. Плазменная установка подобного типа, с образованием в микропинчевом разряде плазменной точки, функционирует и на кафедре «Физика плазмы» (МИФИ).
Исследование наиболее плотной (Ме=1018н-1021см-3) компоненты плазмы микропинчевого разряда, существующей в течение очень короткого (/р~1-Н00 не) времени, предъявляет к лазерным осветителям особые требования. Из них наиболее важным является использование ультрафиолетового (УФ) диапазона зондирования, обеспечение высокого временного (~1 не) разрешения при точности синхронизации не хуже 1-г5 не, формирование нескольких лазерных пучков, задержанных друг относительно друга на несколько десятков наносекунд.
При таких малых временах наблюдения, единственной возможностью для получения серии кадров за время одного разряда является формирование нескольких лазерных пучков, разделенных в пространстве за счет небольших
2.2.3. Синхронизация лазерного модуля с внешними устройствами При разработке блока синхронизации были рассмотрены различные электрические схемы формирования высоковольтных импульсов ианосекундной длительности. Проведенный анализ показал, что наиболее высокими временными характеристиками обладают устройства, выполненные на основе высоковольтных полупроводниковых коммутаторов, в том числе при работе транзисторов и диодов в режиме лавинного пробоя. Однако, вследствие их повышенной чувствительности к воздействию обратного импульса напряжения, который появляется в цепях управления после пробоя разрядника, была выбрана схема формирователя с тиратронным коммутатором. На основе тиратрона ТГИ 400/16, основные электрические характеристики которого приведены в таблице 2.2, был изготовлен и испытан электронный блок синхронизации. При подаче на его вход импульса напряжения ТТЛ уровня на выходе формировался наносекундный импульс напряжения с амплитудой ~ 10 кВ.
Характеристики тиратрона ТГИ 400/16 Таблица 2
Напряжение накала, В 6,3
Ток накала, А
Максимальное напряжение на аноде, кВ
Максимальная частота следования, Гц
Разброс фронта импульса анодного тока, не
Задержка анодного тока к управляющему импульсу, не
Устройство выполнено по схеме предложенной Ю.В. Введенским [105] и состоит из коаксиальной двойной формирующей линии, высоковольтного тиратрона и формирователя (рис.2.12). Двойная формирующая линия представляла собой бухту высоковольтного коаксиального кабеля, центральная жила которого подключалась к аноду тиратрона. Оплетка кабеля, для уменьшения индуктивности разрядного контура, соединялась с