Моделирование пространственной структуры несамостоятельного разряда в СО-лазерах

• Автор: Спицын, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 133 с. : 12 ил.

Оглавление
Введение

1 Обзор литературы

1.1. Принципы работы и история развития элсктроионизацион-ных СО-лазеров

1.1.1. Физические принципы работы СО-лазера

1.1.2. История развития СО-лазеров

1.1.3. СО-лазеры с возбуждением активной среды несамостоятельным разрядом

1.1.4. Сравнительный анализ СО- и СО2- лазеров

1.1.5. Применение СО-лазеров

1.2. Теория физических процессов в элсктроионизациониых СО-лазерах

1.2.1. Процессы в плазме несамостоятельного разряда

1.2.2. Кинетика колебательно-возбужденных молекул
1.2.3. Используемый ранее метод расчета скорости ионизации и его недостатки
2 Расчет скорости ионизации и удельного энерговклада в активной среде СО-лазера с учетом конструктивных особенностей ГРК
2.1. Постановка задачи
2.1.1. Зависимость удельной мощности разряда от скорости ионизации
2.1.2. Геометрические особенности ГРК
2.2. Численное моделирование пространственного распределения скорости ионизации
2.2.1. Используемый метод расчета. Приближение укрупненных соударений
2.2.2. Тестовые и сравнительные расчёты
2.3. Метод расчета удельной мощности разряда
2.4. Основные результаты
Оглавление

2.4.1. Энергетическое и угловое распределение быстрых электронов после прохождения элементов конструкции
2.4.2. Коэффициенты прохождения для решеток разных типов
2.4.3. Пространственное распределение скорости ионизации
в разрядной камере
2.4.4. Пространственная неоднородность плотности тока для
двух конструкций ГРК
2.4.5. Зависимость скорости ионизации активной среды от
начальной энергии пучка быстрых электронов
2.4.6. Расчет удельной энергии разряда для двух конструкций ГРК
2.4.7. Исследование зависимости тока разряда и удельного
энерговклада от плотности тока пучка быстрых электронов
2.5. Выводы к Главе
3 Моделирование мелкомасштабной структуры скорости ионизации в ГРК СО-лазера
3.1. Исследование пространственного распределения плотности тока быстрых электронов в ГРК СО-лазера
3.1.1. Постановка задачи
3.1.2. Описание эксперимента
3.1.3. Результаты измерений
3.1.4. Метод расчета
3.1.5. Результаты расчетов и обсуждение
3.2. Расчет пространственного распределения энерговклада в ГРК импульсного элсктроионизационного СО-лазера
3.2.1. Описание экспериментальной установки и геометрических особенностей импульсного СО-лазера
3.2.2. Метод расчета эиерговклада в импульсном СО-лазере
3.2.3. Результаты расчетов
3.3. Оценка влияния начальной формы профиля плотности тока пучка электронов на энергетические характеристики СО-лазера
3.3.1. Постановка задачи и выбор параметров
3.3.2. Профили плотности тока быстрых электронов
3.3.3. Сравнение разных профилей начальной плотности тока быстрых электронов
3.4. Выводы к Главе 3
1.2. Теория физических процессов в электроионизационных СО-лазерах
функции распределения двухатомных молекул по колебательным уровням в двух наиболее важных случаях: в случае включения постоянной накачкии в случае импульсного возбуждения, когда импульс накачки значительно короче характерного времени УУ-обмсна. В работе [73] были определены границы применимости аналитической теории. В случае включения постоянной накачки решение начинает работать с момента времени £ = пжт/¥, где пЖт ~ остаточный запас квантов, определяемый как
Это понятие имеет простой физический смысл. Вначале происходит накопление колебательной энергии на нижних уровнях. После того, как колебательная температура нижних уровней превысит величину, определяемую соотношением Ех/Ту = 4.6^/АЕ/Т, формируется поток колебательно-возбужденных молекул па верхние уровни, то ость идет процесс образования «плато» в функции распределения молекул по колебательным уровням. С уменьшением температуры Т уменьшается и остаточный запас квантов «ост, именно поэтому С0-лазер обладает наибольшим КПД при криогенных температурах.
В работе [74] была создана аналитическая модель кинетики колебательных процессов в смеси газов ССШг, описывающая включение накачки с самосогласованным изменением температуры. В модель был включен также процесс генерации излучения на колебательно-вращательных переходах СО. Развитые аналитические теории успешно использовались при моделировании СО-лазеров.
(1.4)