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

валентних електронних оболонок вищезгаданих атомів, включаючи багатоелектронні процеси;

– запропоновано нові активні середовища для плазмодинамічних лазерів та виявлено основні фізичні процеси, які призводять до утворення інверсної заселеності в цих середовищах;

– запропоновано та реалізовано спосіб підвищення ефективності лазерів на рекомбінації за рахунок введення присадки Cs.

– запропоновано та реалізовано спосіб неперервного отримання ексимерних молекул у плазмовому струмені.

Багато нових результатiв було підтверджено в дослідженнях провідних лабораторій США та Росії.

Наукова та практична цінність. Отримані результати з досліджень елементарних процесів взаємодії електронів з атомами металів носять у першу чергу фундаментальний характер і є критерієм достовірності різних теоретичних методів та наближень, що використовуються у фізиці електронних зіткнень. Вони дозволяють глибше зрозуміти такі принципові питання фізики електронно-атомних зіткнень, як закономірності збудження валентних електронів з основного стану атома, механізми багатоелектронних збуджень, роль автоіонізаційних станів в утворенні іонів. Ці результати вже неодноразово використовувались рядом дослідницьких груп у роботах експериментального та теоретичного характеру з фізики електронних зіткнень та фізики лазерів як в СНД, так і за її межами. Крім того, ці результати використовувались нами в даній роботі при розрахунку кінетики процесів у плазмових струменях на парі металів.

Надалі ці результати досліджень можуть бути використані:

– для створення теорії активних середовищ та оптимізації режимів роботи лазерів різного типу;

– для розрахунку швидкостей елементарних процесів у густій нерівноважній низькотемпературній плазмі з метою оптимізації режимів роботи пристроїв прямого перетворення енергії;

– для аналізу емісійних спектрів астрофізичної та лабораторної плазми;

– при постановці активних експериментів у навколоземному космічному просторі.

Результати даної роботи з досліджень фізичних процесів у плазмових струменях мають важливий науковий (вивчення основних механізмів, відповідальних за створення інверсних заселеностей) та практичний (основи для створення ефективного ПДЛ у видимій та УФ області спектру – аналога газодинамічного лазера в ІЧ області спектру) інтерес. Крім того, ці результати вже частково використовувалися при розробці та дослідженні ефективних джерел УФ випромінювання, при створенні випромінювачів (XeCl та XeF) для озонометричного лідара.

Особистий внесок автора полягає в тому, що ним обгрунтовано і забезпечено постановку актуальних напрямків досліджень фізичних процесів в активних середовищах ПДЛ; розроблено методики експериментальних досліджень, спроєктовано та виготовлено експериментальні установки; самостійно, а також разом з аспірантами та співробітниками його групи проведено дослідження та обговорення отриманих результатів; сформульовано основні висновки та положення роботи, винесені на захист.

Роботи (1–5) (див. “Список публікацій автора по темі дисертації”) написано без співавторів, у (6–13, 24, 25, 29, 34–39) автору належать постановка наукової задачі, вибір шляху і методу її розв`язання, аналіз отриманих результатів і основна роль в написанні робіт. Вклад автора в роботи (15–23, 27, 28) – проведення експерименту, обговорення результатів, написання статей. Результати робіт (14, 26, 30–33) належать авторам рівною мірою.

Апробація результатів дисертації. Викладені в роботі і винесенi на захист результати досліджень автора доповідалися та обговорювались на VII Міжнародній конференції з фізики електронно-атомних зіткнень (Амстердам, 1971); на V Європейській конференції з атомної та молекулярної фізики (Единбург, 1995); на Міжнародній школі–семінарі "Високотемпературна газодинаміка, ударні хвилі, ударні труби" (Мінськ, 1983); на Першому Всесоюзному симпозиумі з плазмохімії (Москва, 1971); на VII, IX та X Всесоюзних конференціях з фізики електронно-атомних зіткнень (Петрозаводськ, 1978; Рига, 1984; Ужгород, 1988); на VIII Всесоюзній конференції з динаміки розріджених газів (Москва, 1985); на Всесоюзній конференції "Інверсна заселеність і генерація на переходах в атомах і молекулах" (Томськ, 1986, три доповіді) на VII Всесоюзній конференції із фізики низькотемпературної плазми (Ташкент, 1987); на II Всесоюзному семінарі з фізичних процесів у газових ОКГ (Ужгород, 1978); на Всесоюзних семінарах "Лазери на парах металів та їх застосування" (Новоросійськ, 1982; 1985);

Публiкацiї. Основнi результати дисертацiйної роботи опублiковано в 38 друкованих працях та 1 опису до винаходу, список яких наведено в кiнцi автореферату.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, семи розділів, основних висновків, списку використаних джерел, що вміщує 244 найменувань, і додатків. Повний обсяг роботи становить 330 сторінок, включаючи 100 рисунків (65 стор.), 11 таблиць (10 стор.), список використаних джерел (25 стор.) та додаток (5 стор.).





ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність досліджень, визначено мету роботи, відзначено її наукову новизну та практичну цінність, приведено інформацію про апробацію роботи та особистий внесок автора, викладено короткий зміст роботи, наведено список публікацій автора з теми дисертації.

Перший розділ присвячений опису техніки пересічних пучків та методики експерименту для дослідження збудження атомів металів електронним ударом.

Експериментальна установка з електронним та атомним пучками, що перетинаються, складається з таких основних вузлів: джерела нейтральних атомів, електронної гармати, блока реєстрації випромінювання, каліброваної лампи порівняння. Для отримання пучка нейтральних атомів використовувалося ефузійне джерело. Конструкція джерела забезпечувала високу стабільність атомного пучка протягом тривалого часу при інтенсивності 1015– 1016 см2с–1 з кутом розходження не більше 150.

При проведенні систематичних досліджень використовувались електронні пучки прямокутного та круглого перерізу. Електронні пучки прямокутного перерізу використовувалися для визначення абсолютних величин ефективних перерізів збудження. Використання їх дозволяє більш точно визначити геометрію області перетину пучків, спрощує розрахунки при визначенні ефективних перерізів збудження переходів з довгоживучих рівнів, а при визначенні реабсорбції випромінювання дозволяє досягти повного перекриття атомного пучка електронним. Пучки круглого перерізу використовувалися для дослідження енергетичних залежностей, бо вони, на відміну від пучків прямокутного перерізу, менше підлягають перефокусуванням, простіші у виготовленні, складанні та юстуванні. Такі системи після прогрівання дозволили одержати пучки електронів з густиною 3–7 10–3 А/см2 та неоднорідністю 0,8–1,0 еВ.

В основу методики визначення ефективних перерізів збудження атомів металів електронним ударом було покладено оптичний метод з фотоелектричною реєстрацією, який дозволяє отримати детальну і найбільш повну інформацію про збудження цих атомів. Абсолютні ефективні перерізи збудження спектральних ліній визначалися методом порівняння їх інтенсивностей з інтенсивністю випромінювання відповідної ділянки неперервного спектру еталонної лампи за отриманою нами формулою: , (1)

де kl – поверхнева яскравість вольфрамової лампи;

dl/dl – обернена дисперсія спектрального приладу;

Dl – ширина вихідної щілини спектрального приладу;

t – коефіцієнт, який враховує втрати інтенсивності на гранях поворотної призми;

N – середня концентрація атомів у місці перетину пучків;

i – сила струму;

e – заряд електрона;

I1 та I2 – сигнали на виході фотометра, що відповідають випромінюванню із зони збудження та від еталонної лампи.

Концентрація атомів визначалася радіотехнічним методом. Суть цього методу така. Зміна власної частоти п`єзокварцу Df при конденсації атомів на його поверхні прямо пропорційна масі конденсату Мk .

Mk = kf S Df , (2)

де k