LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізичні процеси в активних середовищах плазмодинамічних лазерів на парі металів та галогенідах інертних газів

32


НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

IНСТИТУТ ФIЗИКИ







СТАРОДУБ ВАЛЕРІЙ ПЕТРОВИЧ


Iндекс УДК 533.9

539.186



ФІЗИЧНІ ПРОЦЕСИ В АКТИВНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

ПЛАЗМОДИНАМІЧНИХ ЛАЗЕРІВ НА ПАРІ МЕТАЛІВ

ТА ГАЛОГЕНІДАХ ІНЕРТНИХ ГАЗІВ




01.04.05 – оптика, лазерна фізика






А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертацiї на здобуття наукового ступеня

доктора фiзико-математичних наук



Київ – 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті електронної фізики

Національної академії наук України


Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, Щедрін Анатолій

Інститут фізики НАН України, Іванович

провідний науковий співробітник

доктор фізико-математичних наук, професор, Пінкевич Ігор

Київський університет ім. Т.Г.Шевченка, Павлович

завідуючий кафедрою теоретичної фізики

доктор фізико-математичних наук, Покровський Валерій

Інститут хімії поверхні Олександрович

НАН України, провідний науковий

співробітник


Провідна установа:

Харківський університет Міністерства освіти України


Захист відбудеться ”28” жовтня 1999 р. о 14 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.159.01 при Інституті фізики НАН України за адресою: 252650 МСП, Київ-22, проспект Науки, 46.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці

Інституту фізики НАН України


Автореферат розіслано “ 15 ” вересня 1999 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Іщук В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнiсть теми. До цього часу в розв`язаннi проблеми плазмодинамiчних лазерiв (ПДЛ) досягнуто певного прогресу, але ПДЛ, аналогічного газодинамiчному CO2–лазеру за своїми вихiдними характеристиками та технiчною реалізацією, ще не створено.

Подальші дослідження ведуться в напрямках пошуку нових активних середовищ, покращення їх енергетичних характеристик, просування в область коротких довжин хвиль. У руслі реалізації цих напрямків і лежить ця робота.

Одна з причин низьких значень енергетичних характеристик реалізованих ПДЛ, очевидно, пов`язана з вибором початкових продуктів для створення активного середовища. Досі в основному досліджувались активнi середовища на основі газів: H, He, Ar, Kr, Xe. Усвідомлення того факту, що серед елементів таблицi Д.І. Менделеєва більшість становлять метали, привело до дослідження активних середовищ як плазмових лазерів, так і ПДЛ на їх основі. На наш погляд, такі пошуковi дослідження будуть розширюватися, бо багато металів мають низькі потенціали іонізації, що полегшує створення високоіонізованої плазми при відносно невеликих вкладених потужностях і забезпечує високий граничний ККД ПДЛ на парі металів.

Проведенню як теоретичного, так і експериментального дослідження активних середовищ на основі пари металів до певної міри перешкоджає відсутність надійних даних щодо констант швидкостей процесів, що відбуваються в плазмі пари металів (особливо констант взаємодії електронів з атомами та іонами металів). До певної міри ця перешкода знімається в результаті досліджень, проведених у рамках цієї роботи. Так, нами вперше отримано надійнi ефективнi перерізи збудження електронним ударом багатьох (~200) спектральних переходів атомів та іонів Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Pb, Bi.

До цього часу практично не досліджувалися активнi середовища ПДЛ на суміші компонент. На наш погляд, суміші мають більше можливостей для одержання більш високих параметрів генерації. Так, у плазмових струменях на суміші декількох елементів, заселення та очистка робочих рівнів може реалізовуватись як за рахунок додаткових непружних процесів (екзотермічної перезарядки, реакції Пеннінга, передачі збудження і т.п.), так і завдяки впливу домішок через зміну таких параметрів плазми, як температура та концентрація електронів. Роль цих факторів для активних середовищ на парі металів досліджено та обговорено в даній роботі.

Нами також запропоновано перспективне, на наш погляд, активне середовище для ПДЛ – плазму на суміші інертного газу з галогенагентом. В активному середовищі ПДЛ на суміші інертного газу і галогенагента можуть ефективно проходити різнi плазмохімічні реакції (прилипання електронів, іон-іонна рекомбінація, гарпунна реакція, дисоціативна рекомбінація та ін.). У зв`язку з цим виникає науковий та прикладний інтерес до проведення теоретичних і експериментальних досліджень з метою з`ясування ролі та внеску різних процесів в утворення моногалогенідів інертних газів у плазмовому струмені. Дуже важливо також відповісти на принципове питання про можливість отримання стаціонарної або хоча б квазістаціонарної генерації на ексимерних молекулах у плазмових струменях.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, що представлені в дисертації, виконані в 1970 – 1986 рр. у Проблемній лабораторії фізики електронних зіткнень і на кафедрі квантової електроніки Ужгородського держуніверситету, а також в 1986 – 1998 рр. в Інституті електронної фізики НАН України у відповідності з планами науково-дослідних робіт відповідних установ, затвердженими Постановами:

Держкомітету РМ СРСР з науки і техніки з тем:

1. “Розробити методику і створити апаратуру для прецизійних досліджень ефективних перерізів пружного і непружного розсіювання повільних монохроматичних електронів на атомах металів для створення робочих середовищ газових ОКГ, термоелектронних перетворювачів, МГД-генераторів”. Пост. № 263 від 21.05.74 р., держ. реєстр. № 74050119.

2. “Розробка і виготовлення ефективних імпульсно-періодичних лазерів на парі вісмуту на довжину хвилі 0,47 мкм для вирішення задач лазерної спектроскопії, лазерних маяків, багатокольорових систем зондування атмосфери та передача в Науково-дослідний радіофізичний інститут Мінвузу РРФСР для застосування”. Пост. № 274 від 03.08.87 р., держ. реєстр. № 0188.0000763.

Постановами Президії АН УРСР з тем:

3. “Розвиток теоретичних та експериментальних методів визначення спектроскопічних констант атомів (ефективні перерізи зіткнень, сили осциляторів, часи життя) та систематичних їх досліджень з метою вивчення будови атомів та атомних ядер і використання даних у прикладних та теоретичних роботах, в тому числі в новій техніці, в дослідженнях в галузі ОКГ, космосу та ін.”. Пост. № 418 від 15.12.71 р., держ. реєстр. № 7304609.

4. “Прецизійні дослідження процесів збудження атомів лужноземельних металів повільними електронами”. Пост. № 416 від 7.12.73 р., держ. реєстр. № 74043302.

5. “Дослідження активних середовищ для ефективних газових лазерів на основі плазмових струменів”. Пост. № 27 від 31.01.90 р., держ. реєстр. № 01900061099.

Мета роботи. Новi ефективнi середовища для плазмодинамічних лазерів на основі пари металів та хімічних сполук, нові ефективнi способи підвищення інверсних заселеностей у рекомбінуючій плазмі.

Для досягнення поставленої мети розв`язувалися наступні завдання:

1) дослідження фізичних процесів, що призводять до утворення інверсних заселеностей у плазмових струменях на парі металів (Li, Na, Sr, Cd);

2) дослідження ефективних перерізів збудження електронами атомів металів (лужноземельнi атоми та Cu, Pb, Bi), перспективних для створення активних середовищ ПДЛ;

3) пошук та дослідження способу підвищення інверсних заселеностей у рекомбінуючій плазмі;

4) проведення комплексних досліджень утворення моногалогенідів інертних газів у неперервному плазмовому струмені.

Наукова новизна. Практично всі результати наукових досліджень та розробок, які представлено в дисертаційній роботі, отримано вперше в світовій науці. Найбільш вагомі з них:

– отримано ефективні перерізи збудження ~200 спектральних переходів атомів та іонів Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Pb, Bi та резонансних рівнів цих атомів;

– встановлено закономірності збудження