Эмиссионная спектроскопия в задачах диагностики лазерной плазмы

• Автор: Базаров, Иван Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 95 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШТАРКОВСКОГО УШИРЕНИЯ В
ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЕ, ГЕНЕРИРУЕМОЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ
МИШЕНЕЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ГАЗОВОЙ АТМОСФЕРЕ
1.1. Экспериментальная установка для исследования эмиссионных спектров лазерной плазмы
1.2. Особенности эмиссионных спектров лазерной плазмы, генерируемой на поверхности твердых мишеней, расположенных в газовой атмосфере при различных давлениях
ГЛАВА 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭМИССИОННЫХ ЛИНИЙ ЛАЗЕРНОЙ
ПЛАЗМЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
2.1. Использование квадратичного штарк-эффекта в лазерной плазме для определения электронной температуры и плотности
2.2. Различные механизмы уширения спектральных линий в лазерной плазме
2.3. Диагностика лазерной плазмы с использованием уширений и сдвигов эмиссионных линий в случае возбуждающего лазерного импульса сложной формы

ГЛАВА 3. ПРОВЕРКА ВЫПОЛНИМОСТИ КРИТЕРИЕВ МОДЕЛИ ЛТР В ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЕ, ГЕНЕРИРУЕМОЙ ИМПУЛЬСАМИ РАЗЛИЧНОЙ ВРЕМЕННОЙ ФОРМЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ МИШЕНЕЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В
ГАЗОВОЙ АТМОСФЕРЕ
3.1. Условия выполнимости модели ЛТР в плазме
3.2. Проверка критериев ЛТР для лазерной плазмы, генерируемой импульсами различной временной формы на поверхности твердых мишеней в условиях газовой атмосферы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время существует широкий круг задач, для решения которых используется плазма, образующаяся при взаимодействии мощного лазерного излучения с веществом мишени (порог образования лазерной плазмы у поверхности твердых мишеней составляет величину плотности мощности излучения порядка 106 - 107 Вт!см2 и практически не зависит от материала мишени [1 - 3]). При этом, в зависимости от конкретной прикладной задачи, для возбуждения плазменного факела могут быть использованы лазерные импульсы с различной длиной волны, энергией, длительностью и формой импульса [4 - 6], а разлет эрозионного вещества мишени может осуществляться как в условиях вакуума, так и в буферный газ [7, 8]. Для определения оптимальных параметров лабораторной лазерной плазмы возможно использование различных методов диагностики плазмы (в частности, применение магнитных зондов разной формы), однако предпочтение, когда это представляется возможным, отдается спектральным методам диагностики, позволяющим определять целый ряд термодинамических параметров плазмы [9, 10]. Наряду с неоспоримыми достоинствами метода диагностики плазмы с использованием эмиссионных спектров существуют несколько факторов ограничивающих в ряде случаев его информативность. Так, для корректной оценки электронной температуры в плазме необходимо осуществить правильный выбор модели, описывающей исследуемую плазму [11]. В настоящее время большинство реализуемых плазменных состояний могут быть описаны с точки зрения следующих моделей: локального термодинамического равновесия (ЛТР), корональной модели и столкновительно-излучательной модели [12]. Особый практический интерес представляет ЛТР-плазма,

При больших значениях параметра р основную роль играют упругие столкновения, в отличии от случая р « 1, когда уширение определяется неупругими столкновениями.
Рис. 2.1.1. Вид функций J'(p) и J"(p)
Отношение полуширины к сдвигу [см. формулы (2.1.1) и (2.1.2)] не зависит от электронной плотности, а определяется только отношением J'(p)/ J"{p) с точностью до константы. J'(p)/J"(p) - является функцией безразмерного параметра Д а следовательно и электронной температуры. Это означает, что если удастся надежно зарегистрировать одновременно штарковское уширение и сдвиг линии, то можно произвести оценку электронной температуры Те из отношения полуширины к сдвигу, и Ne из абсолютного значения полуширины линии.
В работе Г. Грима [11] приведены значения параметров штарковского уширения большинства линий атомов и однократно ионизированных ионов всех элементов от гелия