Энергетические характеристики и пространственная структура разрядов в смесях газов с HCl и SF6

• Автор: Ястремский, Аркадий Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность тематики следований

Цель работы

Основные задачи

Защищаемые научные положения

Научная ценность и новизна результатов

Достоверность результатов диссертационной работы

Личный вклад автора

Практическая ценность работы

Публикации и апробация результатов

Структура и объем диссертации

ГЛАВА 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА РАЗРЯДОВ НАКАЧКИ ХеС1 ЛАЗЕРОВ И РАЗРЯДОВ В СМЕСЯХ ГАЗОВ НА ОСНОВЕ 8Г6 (КРАТКИЙ ОБЗОР
ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Электроразрядный ХеС1 лазер
1.1.1 Электрические схемы накачки
1.1.2. Характеристики лазерного излучения
1.1.3 Моделирование ХеС1 лазера с однородным разрядом накачки
1.1.4 Пространственно неоднородные разряды. Экспериментальные
данные
1.1.5 Пространственно неоднородные разряды. Моделирование
1.2 Химические ПТ лазеры
1.2.1 Формирование плазменных каналов в самостоятельном
разряде в смесях газов на основе ББб
1.2.2 Особенности пространственной структуры разряда в смесях
газов на основе 8Б6
1.2.3 Моделирование разряда в смесях газов на основе 8Б6
1.3. Заключение
ГЛАВА 2. КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ И ГИБЕЛИ ЭЛЕКТРОНОВ В ПРОСТРАНСТВЕННО ОДНОРОДНОМ РАЗРЯДЕ В
СМЕСИ ГАЗОВ ХЕ/ХЕ/НСЦ
2.1 Модель
2.1.1 Состав плазмы и взаимодействия частиц
2.1.2 Формирование потоков лазерного излучения
2.1.3 Расчет характеристик электрической цепи
2.2 Кинетика процессов рождения и гибели электронов в
пространственно однородном разряде в смеси Хе/Хе/НС1
2.2.1 Кинетика процессов ионизации и возбуждения при
пе < 10ы см'3
2.2.2 Кинетика процессов ионизации и возбуждения атомов и
молекул среды при пс > 1014 см'3

2.3 Влияние НС1
2.4 Энергия образования электрон - ионной пары
2.5 Заключение
ГЛАВА 3. ДИССИПАЦИЯ ПОГЛОЩЕННОЙ ЭНЕРГИИ В
РАЗРЯДАХ НАКАЧКИ ХЕСЬ ЛАЗЕРОВ
3.1 Разряд с плотностью энергии накачки 50 Дж/л
3.1.1 Электрическая схема
31.2 Сравнение экспериментальных и расчетных данных
3.1.3 Режим с зарядным напряжением 36 кВ, результаты и
обсуждение
3.2 Разряд с плотностью энергии накачки -100 Дж/л
3.2.1 Результаты расчета
3.2.2 Распределение мощности накачки в разряде
3.3 Разряд с плотностью энергии накачки более 300 Дж/л
3.3.1. Экспериментальная установка
3.3.2. Сравнение расчетных данных с данными экспериментов
3.3.3. Режим с максимальной энергией излучения. Результаты
расчета
3.3.4. Передача энергии в плазму разряда. Роль процессов
ионизации и возбуждения
3.3.5. Влияние НС1 на энергию излучения и эффективность лазера
3.4. Кинетика процессов преобразования вложенной энергии при
увеличении плотности энергии накачки
3.5 Заключение
ГЛАВА 4 ФОРМИРОВАНИЕ ДИФФУЗНЫХ КАНАЛОВ В РАЗРЯДАХ НАКАЧКИ ХЕС1 ЛАЗЕРОВ
4.1 Описание модели
4.2 Развитие одиночного плазменного канала
4.2.1 Результаты расчетов. Распределение плотности тока
4.2.2 Пространственное распределение электрического поля и
электронов
4.2.3 Динамика пространственного распределения колебательно
возбужденных молекул НС1(У) в разрядном промежутке
4.2.4 Обсуждение результатов расчета
4.3 Влияние границы предыонизации на пространственные
характеристики разряда
4.4 Пространственные характеристики разряда при развитии двух
плазменных каналов
4.4.1 Результаты расчета
4.4.2 Характерные стадии развития плазменных каналов
4.5 Заключение
ГЛАВА 5. ПРОСТРАНСТВЕННО ОДНОРОДНЫЕ РАЗРЯДЫ В СМЕСЯХ ГАЗОВ НА ОСНОВЕ 8Г6.
5.1 Формирования пространственно однородного разряда

5.2 Модель однородного разряда
5.3 Тестирование модели
5.4 Влияние процессов ступенчатой ионизации
5.5 Развитие разряда в 8Е6
5.6 Особенности развития разряда в смеси 8Е6/С2Нб
5.7 Заключение
ГЛАВА 6. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРЯДА С НЕОДНОРОДНОЙ ПРЕДЫОНИЗАЦИЕЙ В СМЕСЯХ НА ОСНОВЕ БГб.
6.1 Введение
6.2 Пространственные характеристики разряда в смеси
Ые/8Р6/С2Н6
6.2.1 Результаты расчетов
6.2.2 Анализ кинетики процессов взаимодействия электронов с
частицами плазмы
6.3 Пространственные характеристики разряда в смеси 8Р6/С2Н6
6.4 Пространственные характеристики разряда в 8Р6 с
неоднородной предыонизацией
6.4.1 Результаты моделирования
6.4.2 Влияние ионизации и прилипания на пространственные
характеристики разряда в 8Р6
6.5 Влияние добавки газа С2Н6 на пространственные
характеристики разряда
6.6 Заключение
ГЛАВА 7.РАЗВИТИЕ ПЛАЗМЕННЫХ КАНАЛОВ В РАЗРЯДАХ В БЕб. 20 МОДЕЛИРОВАНИЕ.
7.1 Введение
7.2 Структура плазменного канала
7.3 Кинетика процессов образования и гибели электронов и
возбужденных частиц плазмы в плазменном канале
7.3.1 Пространственное распределение частиц плазмы
7.3.2 Распределение электрического поля
7.3.3 Влияние удельной мощности накачки на кинетику процессов
ионизации и прилипания
7.4 Пространственные характеристики разряда при формировании
нескольких плазменных каналов
7.5 Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРНЫЕ ИСТОЧНИКИ

случае неоднородной пространственной структуры разряда может привести к существенным ошибкам. Преимущество этих моделей в том, что они более простые, и позволяют делать оценки с малыми затратами расчетного времени, поэтому их применение оправдано в случае, когда пространственная структура разряда в направлении анод - катод близка к однородной.
Попытка провести моделирование процессов в катодном слое и исследование его роль в увеличении устойчивости объемных разрядов емкостного типа, сделана в работе [135]. Здесь приводятся результаты экспериментального исследования и 1D моделирования объемного емкостного разряда между электродами покрытыми титанатом бария, легированным редкоземельными элементами. Эксперименты проводились в SF6 давлением Р = (37 - 187) Topp в камере, где расстояние между электродами составляло d = (0.5 -2.8) см. Разряд возбуждался импульсом напряжения U= (30-45) кВ. Высокая однородность разряда в этих экспериментах сохранялась на протяжении всего импульса тока (150 не). Плотности тока в экспериментах достигали величины 180 А/см2. При давлении SF6 Р=(74 - 111) Topp до момента контрагирования разряда удается вложить 0.2 - 0.3 Дж/см3.
Результаты экспериментов анализировались совместно с данными 1D моделирования. Модель состояла из уравнения электрической цепи, уравнения баланса для положительных и отрицательных ионов, электронов и уравнения непрерывности тока в разрядном промежутке. Модель не является самосогласованной и подгоночным параметром является коэффициент вторичной эмиссии, который выбирался на уровне 10'5. К сожалению, более подробной информации о модели в работе нет. Сравнение с экспериментом проводится только по зависимости падения напряжения на катодном слое от плотности разрядного тока. Кроме того, использование модели локального поля в области катодного падения потенциала может привести к значительным ошибкам в расчетах. Поэтому о точности моделирования в данном случае ничего сказать нельзя.
Исследование поведения электронов вблизи электродов методом Монте -Карло [159] показало, что в стационарном случае дрейфовая скорость, средняя энергия и концентрация электронов испытывают пространственные осцилляции,