Спектроскопическая диагностика атомно-молекулярных процессов в неравновесной низкотемпературной плазме

• Автор: Савинов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 260 с. : ил.

Спектроскопическая диагностика атомно-молекулярных процессов в неравновесной низкотемпературной плазме
Содержание
Введение
Глава 1. Спектроскопия молекулярной газоразрядной плазмы высокого разрешения. Экспериментальная техника
1.1. Классическая эмиссионная и абсорбционная спектроскопия видимого
и ультрафиолетового диапазонов
1.1.1. Метод излучения
1.1.2. Метод линейчатого поглощения, реабсорбция излучения
1.1.3. Экспериментальная техника
1.1.3.1. Разряд постоянного тока
1.1.3.2. Импульсный разряд
1.1.3.3. Разрядная система с управляемыми параметрами электронной компоненты плазмы
1.1.3.4. СВЧ-разряд
1.2. Абсорбционная ИК спектроскопия с применением частотно-
перестраиваемых диодных лазеров
1.2.1. Общие замечания и схема спектрометра
1.2.2. Предельные скорости сканирования спектров. Возникновение нестационарных эффектов
1.2.3. Методика определения населенностей колебательно-вращательных уровней молекул
1.2.4. Программное обеспечение для идентификации и обработки спектров
1.3. Спектроскопия когерентного антистоксова рассеяния света
(КАРС)
1.3.1. Общие положения
1.3.2. Экспериментальная техника КАРС

Глава 2. Влияние температуры на ударное уширение ИК спектральных линий молекулы С02
2.1. Общие замечания
2.2. Эксперимент
2.3. Сопоставление расчета и эксперимента
2.4. Анализ моделей уширения спектральных линий
2.5. Предлагаемая схема расчета ширин спектральных линий
2.6. Сопоставление с экспериментом
2.7. Резюме
Глава 3. Распределения молекул в основном электронном состоянии по колебательно - вращательным степеням свободы в неравновесной плазме. Колебательное возбуждение молекул и плазмохимические процессы
3.1. Распределение молекул по вращательным уровням
3.1.1. Вращательные распределения легких молекул
Границы неравновесности
3.1.2. О соотношении плотностей орто- и парамодификаций
водорода НгСХ1!!) и температуре газа в разряде
3.1.3. Вращательные распределения тяжелых молекул, температура газа
3.2. Распределение молекул по колебательным состояниям
3.2.1. Колебательные распределения двухатомных молекул
3.2.2. Заселенности в колебательных модах трехатомной молекулы С02. Колебательная кинетика молекул в газовом разряде с высоким удельным энерговкладом
3.2.2.1 Колебательные распределения молекул С02 в активной среде
волноводного лазера
3.2.2.2. Результаты экспериментов
3.2.2.3. Модель расчета колебательных распределений
3.2.2.4. Сопоставление результатов расчета и эксперимента
3.2.2.5. Влияние продуктов плазмохимических реакций на скорость

релаксации колебательной энергии
З.2.2.6. Влияние плазмохимических процессов на пространственное
распределение плотности мощности накачки
3.2.3. Колебательное возбуждение и плазмохимическое разложение С02
в неравновесных условиях
3.3 .Резюме
Глава 4. Доплеровские ковтуры спектральных линий в электронных спектрах атомов и молекул
4.1. Нахождение распределений атомов и молекул по скоростям по доплеровскому уширению спектральных линий
4.1.1. Контур линии и распределение излучателей по скоростям
4.1.2. Влияние столкновений на неравновесные распределения частиц
по поступательным степеням свободы
4.2. Техника исследования распределений по скоростям атомов и молекул
по доплеровскому уширению спектральных линий
4.2.1. Экспериментальная техника
4.2.2. Математическое обеспечение эксперимента
4.3. Доплеровское уширение спектральных линий атомов и молекул,
возбуждаемых электронами
4.4. Доплеровское уширение спектральных линий атомов и молекул,
возбуждаемых при нерезонансных взаимодействиях тяжелых частиц
4.4.1. Распределение электронно-возбужденных атомов и молекул по скоростям
4.4.2. Функция источников
4.4.3. Релаксация средней кинетической энергии частиц с конечным временем жизни
4.4.4. Идентификация каналов возбуждения

Рис.1.1. Блок-схема установки для исследований молекулярных спектров методами классической спектроскопии видимого и ближнего УФ диапазонов в тлеющем разряде:
I, 2 — газоразрядные трубки; 3 - спектрометр ДФС-8; 4 - линза; 5 -фотоумножитель; 6 - выпрямитель ВС-22; 7 - модулятор; 8 - узкополосный усилитель У2-6; 9 - синхронный детектор В9-2; 10 - самописец ЭПП-09МЗ;
II, 12 - высоковольтные выпрямители; 13-манометр; 14 — мотор для сканирования спектра; 15 - лампочка; 16 - фотосопротивление; 17, 18 -диафрагмы; 19 - интегратор; счетчик фотонов;21 - осциллограф; 22 - блок импульсного высокого напряжения; 23 - малоиндуктивное сопротивление; 24 - зеркало.
Регистрация спектров осуществлялась с помощью фотоумножителя(ФЭУ) (5) через выходную щель, установленную в фокальной плоскости спектрографа. Для питания фотоумножителя применялся стабилизированный выпрямитель ВС-22 (6). Чтобы
регистрировать только сигнал трубки (1), ее излучение прерывалось диском модулятора (7) с частотой 90 Гц. Выходной сигнал с ФЭУ усиливался узкополосным усилителем У2-6 (8) и поступал на вход синхронного детектора В9-2 (9). При регистрации малых интенсивностей излучения вместо синхронного детектора применялся интегратор PAR-160, работающий в режиме «hold» (режим синхронного детектора). Отдельные измерения проводились в режиме счета фотонов с помощью прибора Brookdeel 5С-1. На детектор подавался опорный сигнал с фотосопротивлении (16), освещаемого лампочкой (15). Сигнал записывался потенциометром ЭПП-09МЗ (10). Используемая измерительная аппаратура позволяла уверенно фиксировать поглощение вплоть до Al = 0,02-Ю,03. При проведении измерений методом линейчатого поглощения обе разрядные трубки идентичны. Длина разрядного промежутка 600 мм (полная длина каждой трубки 665 мм), внутренний диаметр 20 мм. Использовались как кварцевые, так и стеклянные трубки с голыми цилиндрическими электродами из никеля, вынесенными в боковые отростки. Трубки могли охлаждаться жидким азотом или проточной водой. Торцы трубок закрыты кварцевыми окошками. Окошки на трубке (1) составляли с осью трубки угол в 80°, чтобы избежать эффектов, связанных с