Кинетика возбужденных атомов и оптическое излучение импульсных наносекундных разрядов

• Автор: Ашурбеков, Назир Ашурбекович
• Шифр специальности: 01.04.05, 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 343 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава I. Электрические газовые разряды е быстрыми

нсмаксвелловскнми электронами .

1.1. Быстрые электроны и их генерация в газовых разрядах.

1.2. ФРЭЭ в плазме, создаваемой пучком быстрых электронов

1.3. Особенности релаксация возбуждения газа в

плазменнопучковых газовых разрядах.

Глава П. Исследование основных электрических и оптических

характеристик высоковольтного поперечного наиосскундного

разряда с щелевым катодом.

2.1. Экспериментальная установка и методика измерений
электрических параметров плазмы.
2.2 Электрические характеристики поперечного наиосскундного
разряда с щелевым катодом.
2.3. Пространственновременная динамика развития
поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом
2.4. Динамика формирования поперечного наносекундного
разряда с щелевым катодом.
2.5. Экспериментальная установка и методика измерений
оптических характеристик разряда
2.6. Оптические характеристики поперечного наносекундного
разряда с щелевым катодом.
2.7 Кинетика заряженных частиц в поперечном наносекундном
разряде с щелевым катодом.
2.8 Кинетика возбужденных атомов в плазме поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом
Глава У.Поляризация спонтанного излучения высоковольтных
наносекундных разрядов.
5.1. Исследование поляризации оптического излучения
высоковольтных наносекундных разрядов
5.2 Механизм поляризации состояний атомов гелия в продольном
наносекундном разряде
Глава VI. Кинетика неравновесной нестационарной плазмы
продольных наносекундных разрядов в инертных газах
режиме волнового механизма пробоя
6.1. Особенности формирования импульса оптического излучения
при запаздывающем возбуждении газа.
6.2. Релаксационные процессы за фронтом ИВГП
6.3. Кинетика возбужденных атомов за фронтом ИВГП в неоне. 6 6.4. Кинетика образования и разрушения возбужденных атомов
гелия за фронтом ИВГГ.
6.5. Рекомбинационные процессы заселения возбужденных состояний атомов водорода в плазме быстрого импульсного
разряда в гелии и неоне с примесью водорода
6.6. Применения ИВГП для накачки рекомбинационных
тзовых лазеров.
Заключение.
Литература


Уравнение для деградационного спектра эквивалентно уравнению баланса для стационарной функции распределения свободных электронов в условиях, когда преобладают неупругие столкновения. Эти уравнения решаются численно, хотя и здесь встречаются свои трудности. В литературе наиболее детально ФРЭЭ в отрицательном свечении полою катода рассматривалась в цикле работ Лягущенко Р. И. и сотрудников [,], где предлагалось находить усредненную по углам и объему полого катода ФРЭЭ, для которой кинетическое уравнение формально совпадает с соответствующим уравнением для сферически симметричной ФРЭЭ в пространственно однородной плазме. Дальнейшее развитие этих исследований получено в работах [,], где предложена модель для расчета пространственного распределения быстрых электронов в разряде с цилиндрическим полым катодом. В [] учет резкой смены соотношения между длинами релаксаций электронов по направлению и величине скорости в узкой области энергий (е~э? ФРЭЭ на полностью анизотропную при больших энергиях и изотропную при меньших энергиях. Поэтому для нахождения ФРЭЭ при ? Ч*,г)» ? V - скорость электрона, 8(0 - интеграл нсупругих столкновений возбуждения и ионизации. У'7Де,г) = ±У Уг%. При записи интеграла столкновений можно пренебречь образованием вторичных электронов, поскольку в основном они имеют энергию ? В). Же+е )+^(4Д^, (1. Де,г) = А д? V,/ на ? Л-г)/Л,)п «? Л/ (? Для получения полной ФРЭЭ при ? При е<е2 релаксация электронов по направлению происходит значительно быстрее, чем по энергии Лр«Ле, и движение электронов при < Я является диффузионным. Подставляя ряд (1. Ог = —VЛ„р - коэффициент диффузии электрона. Решение для /*(? Б’ в форме (1. А/ = М(? В [] проанализировано формирование ФРЭЭ в области энергий до порога неупругих процессов. Решение (1. ФРЭЭ электронов основной группы (максвелловских электронов), полученная без учета источников (решение однородного уравнения);/,,. ФРЭЭ быстрых электронов, связанных с процессами хемоионизации, ударами II рода и пучковой составляющей ФРЭЭ. Из решения видно, что ФРЭЭ представляет собой максвелловское рас пре делен не в тепловой области и “ступеньку”, определяемую источниками быстрых электронов. Итак, в [,] показано, чго для расчета пространственного распределения быстрых электронов в разряде с цилиндрическим полым катодом необходимо энергетическую ось быстрых электронов разбить на три области. В области 0 < с < с-, режим формиронания ФРЭЭ является нелокальным; ее отличительной особенностью является отсутствие радиальной зависимости в шкале полных энергий. Гк. ФРЭЭ является анизотропной, и для её нахождения необходимо использовать кинетическое уравнение для полной ФРЭЭ. Теоретические расчеты в наносекундном диапазоне времени связаны с большими трудностями, обусловленными нсстационарностью и нелокальностыо модели. Формирование в процессе пробоя группы быстрых высокоэнергетичных электронов и процессы релаксации их энергии определяют особенности оптического излучения таких разрядов. В них легко удастся возбуждать ионные линии, лежащие в коротковолновой области спектра, а также спектральные линии атомов в условиях присутствия в разряде легкоионизуюших компонент. К настоящему-времени выполнен большой объем исследований оптического излучения различных стадий таких разрядов, однако большинство из этих работ относятся к стационарным разрядам. Эти исследования показывают [], что свечением заполняется как межэлектродное пространство, так и пространство внутри полого катода. В частности, с появлением гак называемой сверхплотной стадии тлеющего разряда, характеризующейся высокой плотностью тока на катоде, у поверхности катода появляется яркосветящийся слой. С переходом разряда в дуговую стадию свечение стягивается в яркие катодные пятна и одновременно происходит снижение напряжения горения. Значительное число исследований оптических свойств таких разрядов появилось в связи с их использованием в качестве активных сред плазменных лазеров на пенниш овскнх смесях инертных газов. Впервые о слабой генерации в послесвечении плазмы импульсного разряда в иеннинговской смеси Ые-Аг на переходе 5,2 нм атома неона сообщалось в [].