Моделирование кинетики ионизации и спектральных оптических характеристик многозарядных ионов в неравновесной плазме

• Автор: Иванов, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава I. Методы расчета оптических характеристик плазмы и их

применение обзор литературы

Глава II. Столкновительнорадиационная модель расчета ионною состава и населенностей уровней ионов в плазме.

2.1. Основные положения модели.

2.2. Решение системы кинетических уравнений

2.3. Результаты расчетов среднего заряда и ионизационного

состава плазмы.

Глава 1. Моделирование оптических характеристик плазмы.

3.1. Модель расчета оптических свойств плазмы

3.2. Результаты расчетов спектров и средних непрозрачностей в
приближении I
3.3. Результаты расчетов в общем случае, когда ионизационное
равновесие в плазме отсутствует.
3.4. База данных оптических коэффициентов многокомпонентной
плазмы
Глава IV. Моделирование и интерпретация спектров неравновесной плазмы многозарядных ионов в экспериментах по взаимодействию мощных ультракоротких импульсов с веществом.
4.1. Эксперименты на установке НЕОДИМ постановка задачи 3 4.2. Результаты расчетов излучательных характеристик плазмы
применительно к экспериментам на установке НЕОДИМ
4.3. Анализ и интерпретация результатов экспериментов на
установке НЕОДИМ.
4.4. Другие эксперименты с мощными ультракороткими лазерными импульсами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Приближение J1TP представляло интерес для большого количества экспериментальных и теоретических задач (диагностика плазмы, исследования динамики плазмы с переносом излучения) в связи с простотой решения системы Саха и отсутствием необходимости нахождения населенностей уровней, которые в этом случае задаются распределением Больцмана. Расчеты как спектральных, так и средних коэффициентов поглощения (длин свободного пробега фотонов) в СССР начали активно проводиться в -ее годы, например, в Институте тепло- и массообмена им. A.B. М.В. Келдыша. Результаты для приближения ЛТР, полученные в ИТМО, были представлены в работах [, ] для непрерывного поглощения, а затем и с учетом линий в работе []. Результаты расчетов непрозрачностей, полученные в ИПМ для плазмы разного состава, в том числе для звездного вещества, нашли свое отражение, например, в работах [] и []. Исследованию свойств плазмы в корональном пределе, и в частности, расчетам зарядового состава, средней степени ионизации и мощности радиационных потерь уделялось пристальное внимание [-] в связи с задачами, связанными с астрофизикой и плазмой токамаков. Существенно, что для обоих этих приложений было необходимо получить данные для широкого спектра элементов, входящих в состав плазмы - как легких, так и тяжелых - от водорода до урана. Например, в работе [] результаты расчетов зависимостей средней степени ионизации и мощности радиационных потерь от электронной температуры для коронального равновесия были представлены для плазмы элементов от водорода до золота. Полученные результаты были аппроксимированы простой параметрической формулой, и до сих пор не потеряли своей актуальности и находят практическое применение. Одни из первых результатов расчетов оптико-физических параметров плазмы, полученные в предположении отсутствия ионизационного равновесия, были опубликованы в работах авторов [-]. В этих работах ионизационный состав, спектральные и интегральные по спектру характеристики собственного излучения плазмы вычислялись на основе полной столкновительно-радиационной модели. Учет эффектов снижения потенциала ионизации был введен в столкновительно-радиационную модель в []. Работа [] была одной из первых, где были представлены результаты расчетов спектральной непрозрачности плазмы тяжелых элементов (золото) в приближении ЛТР, а в работе [] результаты расчетов средней степени ионизации и мощности радиационных потерь приведены для неравновесной плазмы золота. Проведенные в [] исследования были одними из первых, в которых исследования спектров рентгеновского излучения плазмы проводились совместно с решением уравнений гидродинамики (МГД). В работах [] и [] развитые в [] методы были дополнены рассмотрением переноса излучения в диффузионном приближении и учетом эффектов оптической толщины (через фактор ускользания). Кроме того, в [] и [] было показано, что при проведении расчетов в широком диапазоне изменения параметров плазмы ни корональное приближение, ни приближение ЛТР не описывают из-лучательные характеристики плазмы с достаточной точностью. В последующие годы для исследования оптико-физических параметров плазмы столкновитель-но-радиационные модели использовались, например, в работах [9, -]. В упоминавшихся выше работах необходимые атомные данные (сечения, скорости и вероятности различных процессов, энергии уровней) рассчитывались приближенно на основе простых моделей типа модели Томаса-Ферми, либо при помощи имеющихся на тот момент аппроксимационных формул [-], при выводе многих из которых использовалось водородоподобное приближение. К числу достоинств рассмотренных выше подходов можно отнести их наглядность, простоту и высокую скорость расчетов. Однако, число рассматриваемых в этих моделях возбужденных состояний, а соответственно, диапазон применимости результатов, детальность и точность расчетов заметно ограничивались как возможностями вычислительной техники, так и наличием экспериментальных или расчетных атомных данных. Многие из перечисленных выше подходов принципиально могли использоваться для проведения расчетов спектральных свойств плазмы только легких элементов (вплоть до 2=). Увеличение мощности вычислительной техники положило начало новому этапу развития квантовомеханических моделей атома [, ].