Режимы движения плазменных фронтов и динамика спектральных линий при оптическом пробое в газе и на поверхности конденсированных сред

• Автор: Буланов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Динамические и спектральные параметры плазмы при оптическом пробое газа и на поверхности конденсированных сред (Обзор)

1.1 Механизмы оптического пробоя газа

1.2 Механизмы нагрева плазмы при оптическом пробое газа

1.3. Механизмы переноса энергии при оптическом пробое газа

1.4. Физические механизмы оптического пробоя на поверхности конденсированных сред

1.5. Пространственно-временные параметры эмиссионных спектров 43 лазерной плазмы

1.6. Лазерная искровая спектроскопия: метод и технические средства

Глава 2 Экспериментальное и теоретическое определение режимов

распространения плазменных фронтов при оптическом пробое
2.1 Экспериментальная установка и методика эксперимента
2.2 Экспериментальные результаты по распространению плазменных фронтов при оптическом пробое воздуха
2.3 Теоретический анализ волн поглощения лазерного излучения. Сравнение с экспериментальными данными
2.4 Оптический пробой на поверхности твердого тела
Г лава 3 Спектральные характеристики лазерной плазмы при
оптическом пробое в нормальной атмосфере

3.1 Динамика эмиссионных спектров атмосферных газов при пробое в нормальной атмосфере
3.2 Основные результаты исследования динамики свечения сплошного и эмиссионного спектров лазерной плазмы
3.3 Особенности пространственно-временной динамики спектров взаимодействии лазерных плазм
Г лава 4 Использование лазерной искровой спектроскопии для
определения спектральных характеристик плазмы на поверхности жидкости
4.1 Спектральные характеристики лазерной плазмы, генерируемой на поверхности жидкости (морской воды) при наносекундном возбуждении
4.2 Временные характеристики излучения мультиплетов азота и
кислорода при лазерном пробое на поверхности морской воды
4.3 Экспериментальное применение метода лазерной-искровой спектроскопии
Основные результаты работы
Литература
Публикации по теме диссертации

Введение
Образование плазмы под воздействием мощного лазерного излучения получило название оптического (лазерного) пробоя [1-4]. Кроме задач прикладного характера, в физике оптического пробоя стоят проблемы, связанные с получением высокотемпературной плазмы. Большинство работ в этой области посвящено проблеме получения управляемого термоядерного синтеза [5].
Для получения высокотемпературной, плотной плазмы рядом авторов [6 -8] используется взаимодействие встречных плазменных фронтов. Интерес к исследованию режимов движения плазменных фронтов, а так же процессов их взаимодействия при лазерном пробое объясняется различными причинами. Прежде всего, результаты такого взаимодействия зависят от режимов движения взаимодействующих плазм. Взаимодействие встречных плазменных фронтов должно приводить к изменению термодинамических параметров плазмы и к непосредственному увеличению электронной и ионной температур, а так же плотности плазмы в областях взаимодействия. Взаимодействие фронтов лазерной плазмы используется так же в работах, направленных на повышение контраста эмиссионных линий элементов на фоне непрерывного излучения лазерной плазмы. Чувствительность метода лазерной искровой спектроскопии определяется контрастом регистрируемых линий, который можно значительно повысить, используя механизмы взаимодействия плазменных фронтов. В работах [9, 10] предложена и реализована методика двух и многоимпульсного возбуждения лазерной плазмы, которая обеспечивает значительное увеличение чувствительности метода. Непосредственное увеличение интегральной интенсивности излучения лазерной плазмы в зоне взаимодействия двух встречных плазменных фронтов, распространяющихся в режиме световой детонации, при многоимпульсном возбуждении лазерного пробоя на поверхности твердой мишени, наблюдалось в работе [11].

I(x,3) = -f-exp Ал
ґ х v 2cost9

, 0<&<&.=arctg
cosS d + b + x
r b+x n r
i9, < i9 < i9g — arctg-
(1.22)
. ЭШ г9 СОБ і9 6 + Х
Здесь 7 — 4оТ/ //, [ эрг /см3 * сек ] - излучательная способность газа; 1 (Тк )
соответствующим образом усредненная по спектру длина пробега; Л - средний пробег для поглощения в холодном газе. Скорость энерговыделения О есть
*) т
<2(х)= * 2л$т$'(і0'
(1.23)
На фронте волны при X = 0 имеем
Qo=~f{o, *9,)> f = И - + In COS i9q - cfg.9, In COS «9,] (1.24)
(/ максимально и равно гг/2 при d = оо; 6 = 0).
Интеграл 5* = |й(х)с6с можно вычислить для более простого случая
полубесконечного цилиндра, вплотную прилегающего к фронту (Ь = 0; d — со), в результате получается соотношение между S и Q0, которое по оценкам приближенно справедливо и в реальном диапазоне значений bad.
s = QMdr) = irv(/df(90
A JL А
(1.25)
+ 2 - Г' + е'ЙС' -1)] - (1.26)
Уравнения (1.25) — (1-26) дают возможность найти неизвестные D , £к и £$ . Фактически дело сводится к решению системы

єк_1Уо(є0)3 S(£k)’ є0 Лір
(1.27)