авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Интенсивное спонтанное излучение вуф и уф диапазонов в наносекундных и микросекундных сильноточных разрядах при высоких давлениях

На правах рукописи

Рыбка Дмитрий Владимирович

ИНТЕНСИВНОЕ СПОНТАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ВУФ И УФ ДИАПАЗОНОВ

В НАНОСЕКУНДНЫХ И МИКРОСЕКУНДНЫХ СИЛЬНОТОЧНЫХ РАЗРЯДАХ

ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ

01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Томск – 2010

Работа выполнена в Институте сильноточной электроники СО РАН.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, Ломаев Михаил Иванович

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор, Тарасенко Виктор Федотович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор, Копылова Татьяна Николаевна кандидат физико-математических наук, Шемякин Илья Александрович

Ведущая организация:

Томский государственный политехнический университет Кафедра лазерной и световой техники

Защита состоится «13» мая 2010 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.267.04 при Томском государственном университете по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 36, ауд. 119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государствен ного университета по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 34а.

Автореферат разослан «12» апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.267.04 Пойзнер Б.Н.

Актуальность работы. Импульсные газоразрядные источники спонтанного из лучения находят широкое применение в современных технологических процессах.

Их неоспоримым преимуществом является возможность варьирования режимов воз буждения рабочей среды в широких пределах. Параметры оптического импульса на прямую зависят от способов создания плазмы газового разряда: тепловое излучение формируется в плазме искровых или дуговых разрядов [1*], люминесценция – в не равновесной плазме тлеющего или объемного разряда [2*].

Тепловое излучение используется в импульсных лампах: трубчатых, шаровых и т.д., с различным газовым и парогазовым наполнением. Наибольшее распростране ние получили импульсные лампы с наполнением инертными газами (ксенон, криптон и аргон), применяемыми для нужд внутриполостной медицинской фотографии, в ка честве портативных электронных фотовспышек и оптической накачки лазеров (твер дотельных, фотодиссоциативных, химических, на красителях и эксимерных) [1*, 3*].

Механизмом формирования теплового излучения является джоулев нагрев, при котором энергия электрического поля вкладывается в электронную компоненту плазмы, а затем в результате столкновений передается тяжелым частицам. Образую щаяся плазма излучает в видимой и ультрафиолетовой (УФ) области спектра как черное тело с соответствующей ей температурой. Так, яркостная температура излу чения источников на основе разряда c ограничением расширения токового канала кварцевой колбой в номинальных режимах составляет Тярк ~ 5 – 10 килокельви нов (кК), и они являются эффективными источниками излучения видимого диапазона спектра. Источники на основе свободно расширяющегося разряда характеризуются наличием большей доли УФ излучения. Их яркостные температуры достигают зна чений десятки кК, а доля энергии в УФ области может достигать 50 % от энергии из лучения в диапазоне 200–1000 нм [4*].

Формирование излучения в нужном диапазоне спектра с необходимыми харак теристиками в искровом/дуговом разряде в инертных газах определяется практиче скими приложениями. Например, исходя их задач светотехники, интенсивно прово дились исследования и оптимизация параметров излучения в видимой области спек тра. Успехи в этой области позволили в 60-х годах создать первые квантовые генера торы с оптической (ламповой) накачкой [5*, 6*]. Для возбуждения лазеров на краси телях потребовалось создание источников накачки, излучающих в длинноволновом УФ диапазоне [3*, 7*, 8*]. При этом внимание исследователей уделялось таким харак теристикам излучения, как мощность, энергия и длительность светового импульса в определенном спектральном интервале.

С развитием оптоэлектроники актуальными стали исследования в области взаи модействия излучения с веществом. При этом отклик облучаемого объекта главным образом зависит от удельных характеристик светового импульса. В частности, для изучения импульсной фотопроводимости кристаллов алмаза потребовалось создание источника излучения в диапазоне длин волн короче 300 нм микросекундной дли тельности с большой плотностью мощности излучения [9* - 11*]. В подобных прило жениях требуется решение задачи вывода мощных потоков коротковолнового УФ излучения через кварцевую оболочку лампы, поглощаемого вследствие эффекта «обратимой непрозрачности» кварца [12*], заключающегося в сдвиге синей границы пропускания кварца вплоть до ~350 нм под действием тепловой и радиационной на грузки.

Большой интерес проявляется не только к источникам мощного УФ излучения, но и к источникам спонтанного излучения в вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) об ласти спектра. Например, формирование ВУФ излучения в плазме барьерного разря да, основанного на люминесценции эксимеров, стало основой научных исследований в области создания новых материалов для микроэлектроники [13*]. Наиболее мощ ными и яркими некогерентными источниками в ВУФ диапазоне спектра на сего дняшний день являются эксимерные лампы на димерах инертных газов с возбужде нием электронным пучком. Однако они имеют существенные недостатки: быстрое разрушение фольги, разделяющей вакуумную и газовую камеры, значительные поте ри при выводе излучения, а также наличие интенсивного рентгеновского излучения.



Эти устройства могли бы найти более широкое практическое применение при полу чении эксимерной люминесценции в сильноточном тлеющем разряде в тяжелых инертных газах высокого давления. Для этого необходимо формирование объемного разряда [14* - 16*], при создании которого одним из основных условий является предварительная ионизация газоразрядного промежутка, обеспечивающая много электронное инициирование [2*]. Схемы предыонизации УФ и ВУФ излучением от искрового или поверхностного разряда, обычно применяемые в газовых лазерах, не позволяют решить проблему формирования объемного разряда в тяжелых инертных газах высокого давления.

С конца 1960-х годов известен другой способ формирования объемных разрядов в плотных газах – при возбуждении газоразрядного промежутка наносекундными высоковольтными импульсами в условиях больших перенапряжений [17*]. Объем ный характер разряда в этом случае обеспечивается за счет предыонизации проме жутка быстрыми электронами, которые генерируются у катода и в газоразрядном объеме. С появлением малогабаритных генераторов импульсов высокого напряжения с субнаносекундным фронтом [18*, 19*], реализация этого способа формирования объемного разряда существенно упростилась. Однако до начала наших исследований не было работ, в которых этот способ был использован для создания источника излу чения на димерах инертных газов.

Источники мощного спонтанного ВУФ излучения, основанные на формирова нии объемного разряда при возбуждении высоковольтными импульсами с высокой напряженностью электрического поля на катоде, могут представлять интерес, в част ности, для фотолитической накачки лазеров, ориентированных на получение мощных фемтосекундных импульсов [20*, 21*].

В настоящее время оптические источники на основе теплового излучения и лю минесценции востребованы во многих современных технологических процессах. Но в силу растущих потребностей в различных областях науки и техники возникают за дачи и практические применения, требующие новых свойств и модификации извест ных, широко используемых источников излучения, или создания новых, что опреде ляет актуальность данной работы.

Целью настоящей работы, начатой в 2001 г., является формирование коротко волнового УФ излучения с высокой плотностью мощности на кварцевой оболочке лампы до начала теплового запирания кварца с минимальными потерями и получе ние мощного спонтанного излучения ВУФ диапазона спектра в тяжелых инертных газах высокого давления при газоразрядном возбуждении.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Выявление процессов, определяющих спектральный состав спонтанного излуче ния в коротковолновой УФ области в микросекундных искровых разрядах в ксеноне высокого давления и достижение предельных излучательных характеристик.

2. Поиск и реализация условий снижения тепловой и радиационной нагрузки на границе кварц – плазма при форсированных режимах энерговвода в искровых разря дах в тяжелых инертных газах.

3. Определение условий формирования диффузного самостоятельного разряда в тяжелых инертных газах атмосферного давления при возбуждении наносекундными высоковольтными импульсами.

4. Исследование спектральных, временных и энергетических характеристик излу чения плазмы диффузных разрядов в тяжелых инертных газах до давлений ~12 атм при возбуждении высоковольтными наносекундными импульсами с высокой напря женностью электрического поля на катоде.

Методы исследования. Основным методом исследования в работе является фи зический эксперимент, в ходе которого проводилось измерение энергетических, вре менных и спектральных характеристик оптического излучения, а также параметров импульса возбуждения. На основе этих измерений по стандартным и оригинальным методикам, созданным в процессе работы, определялись мощность и КПД излучения в УФ и ВУФ областях спектра. Кроме того, результаты экспериментальных исследо ваний сравнивались с результатами теоретического моделирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. В источнике оптического излучения УФ – диапазона, возбуждаемого сильно точным искровым разрядом с ограничением расширения токового канала стен ками кварцевой колбы, при возбуждении импульсом тока с длительностью фронта менее 1 мкс и экспоненциальным спадом, обеспечивается вывод излуче ния с плотностью мощности порядка ~ 400 кВт/см2 до начала интенсивного по глощения УФ излучения в парах кварцевой оболочки. В этих условиях возбуж дения основной вклад в излучение вносят фоторекомбинационные переходы из квазиконтинуальных состояний ксенона.

2. При возбуждении тяжелых инертных газов атмосферного давления высоко вольтными наносекундными импульсами с субнаносекундным фронтом (межэ лектродный зазор до 16 мм, напряжение ~ 200 кВ, длительность фронта импуль са напряжения ~ 0.5 нс, длительность импульса ~ 5 нс) с высокой напряженно стью электрического поля на катоде формируется диффузный разряд, являю щийся источником мощного излучения в ВУФ области спектра. Диффузный ха рактер разряда обеспечивается предыонизацией газа пучком электронов дли тельностью не более 100 пс, который генерируется непосредственно в проме жутке на начальной стадии формирования разряда.

3. В эмиссионном спектре тяжелых инертных газов атмосферного давления, воз буждаемых высоковольтными наносекундными разрядами с высокой напряжен ностью электрического поля на катоде, в диапазоне 120–850 нм более 90 процентов энергии излучается в ВУФ области на переходах вторых конти нуумов димеров инертных газов с шириной полосы излучения на полувысоте не более ~ 20 нм. При этом реализуются удельные мощности излучения в полный телесный угол ~ 100, ~ 350 и ~ 500 кВт/см3 в аргоне, криптоне и ксеноне, соот ветственно, при удельных энерговкладах ~ 1 Дж/см3.

4. Увеличение давления ксенона (до 12 атм) при возбуждении высоковольтным наносекундным разрядом с высокой напряженностью электрического поля на катоде приводит к росту мощности ВУФ излучения димеров ксенона ( ~ 172 нм) в полный телесный угол (до ~ 1 МВт/см3) и сокращает длительность импульса излучения на полувысоте до 8 нс.

Достоверность результатов, отраженных в научных положениях и выводах обеспечивается:

- получением равноценных данных в пределах доверительного интервала (18 %) при использовании различных методик для измерения энергии широкополосно го излучения [9];

- воспроизводимостью результатов измерений амплитудных величин тока и на пряжения, а также временной формы импульсов: погрешность калибровки дели телей напряжения и токовых шунтов не превышала ~ 10 %, время нарастания переходной характеристики делителей напряжения не хуже 150 пс, токовых шунтов ~ 200 пс, коллекторных узлов для измерения тока субнаносекундных пучков электронов ~ 50 пс;

- согласием экспериментальных данных с результатами работ других авторов [1*, 3*, 17*, 32*];

- согласием полученных экспериментальных данных с результатами численного моделирования исследуемых явлений:

1. спектрального состава и мощности излучения искровых источников;

2. совпадением мощности излучения на димерах криптона в плазме диффуз ных разрядов атмосферного давления.

Новизна полученных результатов:

1. Определены условия исключения эффекта обратимой непрозрачности кварца при высоких тепловых и радиационных нагрузках на кварцевую оболочку ксе ноновой искровой лампы (2005 – 2006 гг.).

2. Определены процессы, вносящие основной вклад в формирование широкопо лосного излучения (континуум) микросекундного искрового разряда в ксеноне (2007 г.).

3. Получена интенсивная люминесценция на переходах вторых континуумов ди меров тяжелых инертных газов атмосферного давления в режиме диффузного разряда (2006–2007 гг.).

4. Установлена зависимость мощности и длительности импульса излучения в ВУФ области спектра от давления при возбуждении ксенона высоковольтным наносекундным разрядом с высокой напряженностью электрического поля на катоде (2007 г.).

5. Предложено использовать наносекундный диффузный разряд, формируемый в условиях больших перенапряжений в электрических полях с высокой напряжен ностью на катоде в качестве активной среды для генерации лазерного излучения на димерах тяжелых инертных газов, что подтверждено эвристической моделью (2007 г.).

6. Показано, что в условиях свободного расширения плазмы искрового разряда в инертных газах существует ограничение на максимальную плотность мощности излучения в УФ области спектра с поверхности разрядной плазмы (2006 г.).





7. Предложен способ увеличения плотности тока и амплитуды тока субнаносе кундного электронного пучка, генерируемого в газовом диоде (Патент RU № 2321917, приоритет: 15.06.2006).

8. Предложен способ увеличения мощности излучения микросекундного искрово го разряда в ксеноне (Патент РФ № 46402, приоритет 22.02.2005;

патент US No. 7227100 B2, опубл.: 15.02.2007).

Научная ценность:

1. Предложенный для возбуждения искрового разряда импульс с фронтом тока ме нее микросекунды, используемый для формирования УФ излучения с высокой плот ностью мощности на поверхности кварцевой оболочки, снижает эффект обратимой непрозрачности кварца.

2. Созданный источник оптического излучения на основе микросекундного искро вого разряда в ксеноне обладает плотностью мощности в УФ области спектра поряд ка ~ 400 кВт/см2, что позволяет решать научно-исследовательские задачи в области оптоэлектроники (например, для изучения фотопроводимости алмазоподобных мате риалов).

3. Показано, что совокупность таких условий, как укорочение импульса возбужде ния до единиц наносекунд, использование электрических полей с высокой напряжен ностью на катоде, рекомбинационных сред и высоких давлений, обеспечивает фор мирование мощного (~ 1 МВт/см3) спонтанного ВУФ излучения в самостоятельных разрядах в тяжелых инертных газах.

Практическая значимость:

1. Указан способ увеличения мощности (на 30%) и сокращения длительности из лучения импульсной искровой лампы, работающей в режиме свободно расширяюще гося разряда (патент РФ № 46402, приоритет 22.02.2005;

патент US No. 7227100 B2, опубл.: 15.02.2007.).

2. Созданный мощный источник спонтанного излучения на основе сильноточного импульсного искрового разряда в ксеноне обеспечивает плотность мощности УФ из лучения на внешней поверхности колбы лампы ~ 400 кВт/см2.

3. Созданный источник излучения на основе высоковольтного наносекундного разряда в ксеноне высокого давления (12 атм) обеспечивает импульсную мощность мегаваттного уровня в ВУФ области спектра.

4. Разработанная методика определения спектральных и энергетических парамет ров импульсов излучения в абсолютных величинах в случае полихроматического ис точника излучения адаптирована для использования с современными многоканаль ными спектрометрами и широкополосными фотоприёмниками.

Внедрение результатов и предложения по их использованию:

1. Импульсная искровая ксеноновая лампа была использована в институте тепло физики экстремальных состояний ОИВТ РАН в лабораторных исследованиях про цессов формирования наночастиц железа и углерода при комнатной температуре в результате фотолиза пентакарбонила железа Fe(CO)5 и недокиси углерода C3O2 (акт внедрения прилагается).

2. Использование наносекундных разрядов при больших перенапряжениях пер спективно для создания мощных источников спонтанного излучения в ВУФ области спектра.

3. Предложено использовать наносекундные разряды, формируемые при больших перенапряжениях с высокой напряженностью электрического поля на катоде для по лучения генерации в электроразрядных лазерах ВУФ диапазона на димерах инертных газов, для которых порог генерации может быть достигнут в послесвечении.

4. Предложено использовать разработанный источник УФ излучения, основанный на микросекундном искровом разряде в ксеноне, для изучения процессов фотопрово димости в высоковольтных коммутаторах на основе алмазоподобных материалов.

Апробация работы:

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих международных и российских конференциях:

· Atomic and Molecular Pulsed Lasers VI-IХ, Tomsk, Russia, 2003, 2005, 2007, 2009;

· 13th – 15th International Symposium on High Current Electronics, Tomsk, Russia, 2004, 2006, 2008;

· The 7th Russian-Chinese Symposium on Laser Physics and Laser Technologies, Tomsk, Russia, 2004;

· The XVI International Conference on Gas Discharges and their Applications, Xi’an, China, 2006;

· 13th International Conference on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materi als: 2nd International Congress on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materi als, High Current Electronics, and Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Tomsk, 2006;

· 14th Symposium on High Current Electronics: 2nd International Congress on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materials, High Current Electronics and Modifica tion of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Tomsk, 2006;

· 10 International Conference on Gas Discharge Plasma and Their Technological Applica tions, Tomsk, Russia, 2007;

· The 35th IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS), Karlsruhe, Ger many, 2008;

· 24th Summer School and International Symposium on the Physics of Ionized Gases (SPIG), 2008;

· Х Харитоновские чтения – международная конференция «Мощные лазеры и ис следования физики высоких плотностей энергии», РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, 2008;

· Симпозиум «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ – 2008), Лоо, Россия, 2008;

· International Conference on High – Power Laser Ablation VII, Taos, NM, USA, 2008.

Личный вклад:

Основные результаты диссертации получены лично автором, или совместно с соавторами при его непосредственном участии: постановка и проведение экспери ментальных исследований, разработка и создание экспериментальных установок, ин терпретация и анализ полученных результатов.

В проведении экспериментов и обсуждении результатов принимал участие Е.Х. Бакшт. Расчеты планковской, тормозной и фоторекомбинационной составляю щих спектра импульсной ксеноновой искровой лампы (Гл. 3, п. 3.3) проводились в Отделе кинетики Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН С.И. Яковленко, А.М. Бойченко и А.Н. Ткачевым. Оценки коэффициента усиления в криптоне при возбуждении наносекундным разрядом при больших перенапряжениях (Гл. 4, п.

4.2.2) проводились в ГУП ВНЦ «Государственный оптический институт им. С.И. Ва вилова» Г.Н. Зверевой. В разработке методики по измерению тока пучка убегающих электронов принимали участие А.И. Климов, Е.В. Балзовский и И.К. Куркан (Гл. 2, п.

2.3.1 и Гл. 4, п. 4.1.1). Идея конструкции шунта на линиях принадлежит И.В. Пегелю (Гл. 2 п. 2.3.1). Исследования по определению концентрации и температуры электро нов плазмы диффузных разрядов (Гл. 4, п. 4.1.2) проводились при участии Д.А. Со рокина.

Постановка задачи и общее руководство работой осуществлялось с.н.с., к.ф.-м.н.

(специальность 01.04.05 – оптика) М.И. Ломаевым при поддержке научного консуль танта профессора, д.ф.-м.н. (специальность 01.04.03 – радиофизика) В.Ф. Тарасенко.

Экспериментальные исследования оптических характеристик излучения проводились в Институте сильноточной электроники СО РАН.

Структура и объем работы:

Диссертация изложена на 176 листах машинописного текста, содержит 65 ри сунков, состоит из введения, 4 глав, заключения, приложения (содержащего справку о внедрении), списка литературы и работ соискателя из 130 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, приведены защищаемые положения, их новизна, научная ценность и практическая значимость.

Первая глава диссертации носит обзорный характер. В этой главе приведены ти пичные параметры импульсных искровых ксеноновых ламп, указаны области их приме нения и способ инженерного расчета их излучательных характеристик. Также в первой главе дан обзор известной автору литературы по наносекундным разрядам, формируе мым в условиях больших перенапряжений с высокой напряженностью электрического поля на катоде.

В п. 1.1 кратко описаны дуговой и тлеющий разряды, рассмотрены явления про боя газоразрядных промежутков: формирование объемного и искрового разряда. В п. 1.2 дано описание типичных характеристик импульсных искровых ксеноновых ламп, приведена их классификация, типичные спектральные и нагрузочные характе ристики. В п. 1.3 представлена типичная методика расчета переноса радиационного потока импульсной ксеноновой лампы, основанная на модели локального термоди намического равновесия. Данный подход основывается на предположении, что в раз рядном канале достигается локальное термодинамическое равновесие (ЛТР). Состоя ние ЛТР освобождает от необходимости прибегать к кинетической теории газов, описывающей элементарные процессы в плазме, для получения макроскопических характеристик. В п. 1.4 описываются импульсные искровые источники излучения, работающие, как правило, в форсированных режимах. Область их использования: на качка твердотельных лазеров, лазеров на красителях, формирование оптического пробоя. Даны описания оригинальных конструкций ламп, рассмотрен вопрос о мак симальных эффективностях ламповой накачки, представлено обобщенное условие существования ЛТР в искровых разрядах в инертных газах. Пункт 1.5 посвящен во просу создания источников спонтанного излучения на основе высоковольтных нано секундных разрядов, сформированных при больших перенапряжениях.

Во второй главе описаны экспериментальные установки и объекты исследования (п. 2.1 и 2.2). Особое внимание уделено описанию аппаратуры и методик, применяемых для измерений и расчетов спектральных и амплитудно-временных характеристик излуче ния, а также параметров разряда и пучков убегающих электронов субнаносекундной дли тельности (п. 2.3). Пункт 2.4 посвящен вопросу обработки результатов измерений.

Третья глава посвящена исследованиям предельных излучательных характери стик ксеноновых искровых микросекундных источников излучения в УФ области спектра. Рассмотрены режимы свободного расширения разряда и разряда, ограни ченного стенкой кварцевой колбы.

При проведении предварительных экспериментов по оптимизации межэлек тродного зазора и давления ксенона в лампе использовался LC – генератор. Следует C0U ~ 4 Дж режим проте заметить, что уже при незначительных энергозапасах W0 = кания тока в контуре носит колебательный характер. Емкость конденсатора С0 со ставляла 233 нФ, напряжение зарядки U0 – до 25 кВ, период колебаний тока разряда t » 2p L0C0 ~ 1 µc. В качестве нагрузки применялась разборная цилиндрическая лампа с диаметром колбы 10 мм. Исследования показали, что с уменьшением межэлек тродного зазора от 4 до 2 мм увеличивается доля УФ излучения в спектре, но резко падает пиковая энергетическая сила света. С увеличением зазора более 4 мм умень шается коротковолновая УФ составляющая спектра. Во всех последующих экспери ментах использовался оптимальный межэлектродный зазор 4 мм.

При варьировании давления ксенона в диапазоне от 50 до 1000 Торр (межэлек тродное расстояние 4 мм, диаметр колбы 23 мм) было показано, что пиковая мощ ность излучения разряда в УФ области спектра достигает максимума при давлениях ~ 100 – 300 Торр, в зависимости от энергозапаса. С дальнейшим увеличением давле ния рост пиковой мощности излучения практически прекращается, в то время как энергия импульса излучения увеличивается за счет увеличения длительности им пульса. В спектре излучения увеличивается доля континуума, а интенсивность линий практически не изменяется. Доля энергии излучения в УФ области спектра при этом остается на уровне 60–70%. Вместе с тем при давлениях порядка атмосферного и больших энерговкладах в процессе работы разрушалась кварцевая колба лампы. По этому было выбрано рабочее давление P = 550 Торр, позволяющее работать при дос таточно больших энергиях излучения и получать большие значения пиковой мощно сти излучения.

В ходе экспериментов регистрировались импульсы тока разряда, напряжения на электродах, мощность излучения (рис. 1), спектр излучения разряда и динамика све чения разряда в видимой области спектра (рис. 2). Фотографии свечения дали воз можность оценить радиус и скорость расширения токового канала, среднюю по сече нию плотность тока разряда (рис. 3), а также энергетическую яркость разряда в раз личные моменты времени. Оценка пере численных величин справедлива, начиная I, кА с момента времени t ~ 200 нс, когда в разряде присутствует один токовый ка - - нал.

Для условий проведенных экспери U, кВ 4 ментов установлена эмпирическая зави симость величины характерного радиуса токового канала от энергии разряда:

B e, МВт/срсм Pinp, МВт 20 0,4 0. Pout, МВт C U P out 2;

rc » 0.043 Be 10 0, P inp где rc – в сантиметрах, C – в микрофара 0 0, дах, U – в киловольтах.

0 1 2 3 t, mс На рисунке 4 приведены излуча Рис. 1. Осциллограмма тока разряда I, расчетная тельные характеристики свободно рас кривая падения напряжения на активном сопро ширяющегося искрового разряда в тивлении разрядного промежутка U, временная зависимость излучаемой мощности Pout, энерге- УФ области спектра. Показано, что при тической яркости разряда Be и подводимой к раз варьировании энергозапаса в широких ряду мощности Pinp (C0 = 233 нФ, U0 = 12 кВ).

пределах пиковая энергетическая сила света пропорциональна корню квадрат ному из энергозапаса. Используя зависи мость радиуса токового канала от энерго запаса, нами проведены оценки плотно сти мощности излучения на поверхности плазмы разряда, а также на внутренней поверхности колбы лампы минимального диаметра, при использовании известной связи характерного диаметра токового канала с внутренним диаметром колбы:

[22*].

d кр = 0.7 d внутр 1. Из приведенных зависимостей сле дует, что в искровых разрядах в инерт Рис. 2. Фотографии разряда в различные момен ных газах со свободно расширяющимся ты времени. U0 = 12 кВ, С0 = 233 нФ.

каналом есть возможность увеличения мощности излучения при увеличении энергозапаса генератора, при этом плотность мощности излучения на внешней поверхности колбы ламп в экспериментах не пре вышает уровня 100 кВт/см2. Это в первую 800 очередь связано с зависимостью скорости R, мм;

dR/dt, км/с расширения канала от скорости ввода 600 j, кА/см энергии в разряд.

400 Существенно повысить плотность 200 мощности излучения непосредственно на 0 поверхности колбы можно при использо вании разряда, ограниченного кварцевой 0 1 2 3 t, mс стенкой. Это достигается за счет ограни Рис. 3. Плотность тока разряда (1), радиус раз чения теплового расширения нагревае рядного канала (2) и скорость расширения раз мой плазмы, увеличения плотности тока рядного канала (3). Точки соответствуют экспе разряда и, в конечном счете, увеличения риментальным значениям радиуса разрядного канала. удельной электрической мощности воз буждения. Но в данных устройствах су 0,9 -а ществуют ограничения на предельные -б 1 значения энерговклада, определяемые -в 0,, кВт/ср w, МВт/см 2 прочностными параметрами колбы лам пы, и более интересным с точки зрения макс оптики эффектом «обратимой непрозрач 0,3 Ie ности» кварца, заключающегося в сдвиге синей границы пропускания кварца со 0,0 0 300 600 900 160 до ~ 220 350 нм. Аномальное уве W0, Дж личение УФ поглощения наблюдается на Рис. 4. Зависимость пиковой энергетической си лы света свободно расширяющегося разряда контактной границе кварц – плазма и (кривая 1) от запасенной в генераторе энергии и обусловлено нагревом тонкого поверхно оценка плотности мощности излучения на по стного слоя кварца до температуры ин верхности плазмы (кривая 2) разряда и на внут тенсивного кипения (Т ~ 3 – 4 кК) [12*].

ренней поверхности колбы (кривая 3) свободно расширяющегося разряда в момент максималь- Радикальное решение проблемы вы ной мощности излучения. Диапазон длин волн вода мощных потоков излучения через 200 400 нм. С0=266 нФ (а), 376 нФ (б) и кварцевую оболочку отсутствует. На ос 1.37 µФ (в).

новании анализа работ различных авто * * ров [23 – 26 ] мы решили использовать для возбуждения импульс с крутым фронтом тока и экспоненциальным спадом, как показано на рис. 5. Технически такой импульс формируется генератором с индуктивным накопителем энергии и полупроводнико вым прерывателем тока при работе на низкоомную нагрузку [27*].

С его помощью нами достигнута плотность мощности излучения в УФ области спектра на внешней поверхности колбы ~ 400 кВт/см2. Спектральное распределение импульса излучения для этого случая (W0 ~ 30 – 40 Дж) свидетельствует об отсутст вии коротковолнового поглощения в кварцевой колбе.

Для выявления природы излучения в условиях проведенных экспериментов со вместно с отделом кинетики ИОФАН проведены оценки зарядового состава плазмы и средней температуры электронов (2-3 эВ). Оценки показали, что в спектре излучения должны присутствовать линии возбужденных атомов и одно- и двукратных ионов ксенона, что и наблюдается в экспериментах (рис.6).

P/S2, кВт/см I, отн. ед.

Iмакс Isw 20 40 60 80 0 1 2 3 W0, Дж t, mс Рис. 5. Осциллограмма тока через лампу при работе генератора с индуктивным накопителем энергии и полупроводниковым прерывателем тока (слева) и оценка максимальной плотности мощности излучения разряда в УФ области спектра на внутренней поверхности колбы (справа).

Внутренний диаметр колбы лампы 3 мм, С0=165 нФ.

Кроме того, были рассчитаны мощность тормозного излучения и излучения фо торекомбинационных переходов из квазиконтинуальных состояний ксенона (рис. 7).

Анализ спектров и результатов расчетов позволяет нам сделать вывод, что основной вклад в лучистый поток вносят фоторекомбинационные переходы.

В четвертой главе приведены результаты исследований по зажиганию наносе кундных диффузных разрядов в различных газах (п. 4.1) в условиях больших перена пряжений с высокой напряженностью электрического поля у катода. Особое внима ние уделено исследованию излучательных характеристик данных разрядов в тяжелых инертных газах при высоких давлениях, особенно в ВУФ области спектра (п. 4.2).

Мы проводили исследования формы разряда при возбуждении высоковольтны ми наносекундными импульсами в различных газах (гелий, водород, неон, азот, воз дух, метан, элегаз, аргон, криптон, ксенон) при различных давлениях (форвакуум 10-4 – 15 атм). Например, диффузная форма разряда сохраняется в гелии до давлений 15 атм, в азоте – до 5 атм, в элегазе – до 2 атм, в ксеноне – до 4 атм. Во всех газах при давлении 0.3 – 1 атм были получены электронные пучки с длительностью на полувы соте ~ 100 пс (рис. 8). Отметим, что длительность электронного пучка ~ 100 пс за фольгой газового диода для гелия, неона, азота, метана, элегаза, аргона, криптона и ксенона зарегистрирована впервые.

(5s 5p 4f - 5s 5p 5d) (5s 5p 6p - 5s 5p 5d) 229,2 nm XeII * 247,1 nm XeIII (260,5 nm Xe II) 826,6 nm Xe I (5s 5p 6p - 5s 5p 6s) 823,1 nm Xe I (5s 5p 6p - 5s 5p 6s) 828,0 nm Xe I (5s 5p 6p - 5s 5p 6s) (5s 5p 7p - 5s 5p 6s) 467,1nm XeI, (5s 5p 6p - 5s 5p 5d) 271,5 nm XeII (5s 5p 6p - 5s5p ) (5s 5p 6p - 5s 5p 6s) w, мДж /нм 206,0 nm XeIII * (266,9 nm Xe III) 491,6nm Xe I * (446,2 nm Xe II) 834,7 nm Xe I (5s 5p 6p - 5s 5p 6s), * (460,3 nm Xe II) 840,9 nm Xe I (5s 5p 6p - 5s 5p 6s) (541,3 nm Xe III, (5s 5p 8p - 5s 5p 6s) * 541,9 Xe II), 396,7 nm XeI * * (484,4 nm Xe II) ( 764,2 nm Xe I, 764,3 Xe I ) * (529,2 nm Xe II) * (297,9 nm Xe II) * (310,6 nm Xe III) * (324,2 nm Xe III) (424,0 nm Xe III, (325,0 nm Xe II * -(5s 5p 6p - 5s5p )) 424,5 Xe II) 2 4 200 300 400 500 600 700 l, нм Рис. 6. Спектр излучения лампы при давлении ксенона 550 Торр, межэлектродный зазор 4 мм, W0 = 16 Дж.

Для гелия при различных давлениях была определена концентрация электронов в плазме разряда Ne методом измерения штарковского уширения профиля спектраль ной линии атома водорода H ( = 486.1 нм). При давлении гелия ~ 1 атм Ne состави ла 3.3 1015, 2.7 1015 и 2.4 1015 см-3 в плоскостях, находящихся от катода на рас стояниях 3, 6 и 9 мм, соответственно (межэлектродный зазор 12 мм). По мере роста давления гелия от 1 до 6 атм концентрация электронов монотонно нарастала до зна чения 5.7 1015 см-3 в середине разрядного промежутка.

В азоте регистрация профиля линии водорода оказалось возможной лишь в зо нах, соответствующих каналу контракции. При этом концентрация электронов в ка нале при давлении ~ 1 атм была практически неизменна вдоль разрядного промежут ка и составляла ~ 3 1017 см-3.

Оценка температуры электронов Te плазмы диффузного разряда проводилась в азоте на основе сравнения пиковых интенсивностей полос N2+ (B – X), = 391.4 нм и N2 (С – В), = 394.3 нм согласно методике, описанной в работе [28*]. Среднее за им пульс значение в азоте атмосферного давления равнялось ~ 2.3 эВ. При этом на на чальной стадии развития разряда (единицы наносекунд) Te достигало значений не меньше 3.5 эВ, а затем быстро уменьшалось.

Рис. 7. Иллюстрация возможных переходов в ксеноне и расчеты спектров фоторекомбинационного и тормозного излучения водородоподобных ионов со спектроскопическим символом Z = z+1.

Энергетические характеристики разрядов таковы: в плазму разряда (~ 1 см3) вкладывается ~ 1 Дж, причем за первые 10 нс (первый полупериод тока) ~ 0.5 Дж.

Удельные пиковые мощности возбуждения достигают значений не менее 200 МВт/см. Плазма такого разряда по типу неравновесности и по параметру подо бия отношение плотности тока к квадрату давления (j/р2 ~ 3 кА/см2·атм2) близка к плазме положительного столба аномального тлеющего разряда. При этом разряды отличаются механизмами эмиссии электронов с катода. В нашем случае источником электронов с катода является взрывная эмиссия, на что указывают катодные пятна, регистрируемые уже через 100 пс от начала импульса напряжения. За первую нано секунду в разряд вкладывается ~ 110 мДж, что соответствует 10% от энергии, накоп ленной в формирующей линии. Учитывая, что потери энергии в генераторе незначи тельны, можно утверждать, что основной энерговклад осуществляется уже на стадии сформировавшегося разряда.

Таким образом, диффузные разряды, формируемые при больших перенапряже ниях в условиях высокой напряженности электрического поля у катода, характери зуются короткой фазой возбуждения и длительным процессом рекомбинации. В мо лекулярных газах (на примере азота) после пробоя приведенная напряженности элек трического поля Е/р быстро спадает, а температура электронов уменьшается до ~ 2 эВ за единицы наносекунд. В силу того, что в азоте возбуждение состояния С3Пu осуществляется преимущественно прямым электронным ударом из основного со стояния, а с излучательным распадом конкурируют процессы столкновительного ту шения, эффективность УФ излучателя на молекуле азота мала ~ 0.03 %.

Тем не менее, такой тип разряда можно использовать для создания эффективно го излучателя, работающего в «рекомбинационных» средах [29*], в частности – в тя желых инертных газах, где на переходах димеров можно попытаться получить высо кие мощности излучения при приемлемой эффективности. Это связано с тем, что ди меры инертных газов наиболее эффективно возникают на стадии рекомбинации в ре зультате следующих реакций (на примере ксенона [30*, 31*]):

Хе2+ + е Хе2** Хе** + Хе · Хе** + 2Хе Хе2* + Хе He · Хе2** + е Хе2* + е H2 · N ie-beam, А Ne Эксимерные молекулы Хе2* образу 0, макс ются в резонансном 1u+ и метастабиль CH Воздух 0, ном 3u+ состояниях, с которых и проис SF6 Ar Xe ходит излучательный переход в основное 1E- Kr слабосвязанное состояние 1g+. Ионы мо 1E- 0,0 0,5 1,0 1, лекулярного ксенона нарабатываются в р, атм следующих реакциях:

Рис. 8. Зависимость амплитуды тока субнаносе + Хе Хе+ + 2е кундного пучка убегающих электронов, регист- · рируемых за фольгой газового диода, от давле- · + Хе* Хе+ + 2е ния различных газов.

Хе+ + 2Хе Хе2+ + Хе · Пункт 4.2 посвящен излучательным характеристикам наносекундных разрядов в тяжелых инертных газах, формируемых в условиях больших перенапряжений с вы сокой напряженностью электрического поля на катоде. В ксеноне, криптоне и аргоне при давлении 0.3 - 1.2 атм был получен диффузный разряд. Так же было зарегистри ровано мощное широкополосное излучение переходов 1u+ 1g+ и 3u+ 1g+ ди меров этих инертных газов в ВУФ области спектра (рис. 9). Спектральная полушири на полос для ксенона, криптона и аргона при давлении 1.2 атм составляет, соответст венно, ~18, ~13 и ~8 нм. Широкополосное излучение в УФ и видимой области спек тра имеет на порядки меньшую интенсивность. Доля энергии излучения переходов димеров ксенона, криптона и аргона составляла не менее 90 % от всей регистрируе мой в диапазоне 120 – 850 нм энергии излучения при КПД ~ 5 % от вложенной энер гии. При давлении порядка атмосферного в аргоне, криптоне и ксеноне получены удельные мощности излучения в ВУФ области спектра в полный телесный угол ~ 100, ~ 350 и ~ 500 кВт/см3, соответственно.

Проведено сравнение параметров излучения при электроразрядном возбуждении и возбуждении пучком электронов, генерируемых в вакуумном диоде. Интенсив ность излучения при давлении ксенона ~1 атм в ВУФ области спектра при возбужде нии пучком электронов сопоставима с интенсивностью излучения диффузных разря дов (в 1.5 раза меньше), и КПД излучения Ar 1.2 атм от энергии электронного пучка составля 1, Kr 1.2 атм w, отн.ед.

Xe 1.2 атм ет ~ 30 – 50 %. В то же время, если исхо 0, дить из величин эффективности передачи энергии, накопленной в генераторе, в из 0, лучение, то диффузные наносекундные 0, разряды, формируемые при больших пе ренапряжениях, могут стать альтернати 0, вой возбуждению электронным пучком, в 120 140 160 180 200 l, нм частности, для создания активных сред Рис. 9. Спектры излучения в Ar, Kr и Xe с учетом относительной спектральной чувствительности электроразрядных лазеров ВУФ диапазо спектрометра на l = 126, 146 и 172нм. на в инертных газах.

Теоретически и экспериментально исследованы излучательные и усилительные свойства плазмы объемного наносекундного разряда, формируемого при высоких давлениях в криптоне. Целью расчетов была оценка коэффициента усиления, нахож дение концентраций компонентов плазмы и энерговклада в плазму при разных дав лениях. При этом не учитывалось поглощение излучения молекулами из основного состояния и его потеря в процессах фотоионизации возбужденных частиц. В рамках используемой модели коэффициент усиления достигает приемлемого для генерации значения при давлениях в криптоне более 6 атм.

В работе [32*], стимулированной нашими исследованиями, теоретически пока зано, что при давлении ксенона ~ 2 атм и длине активной среды ~ 10 см коэффициент усиления достигает ~ 0.02 см-1. Также прогнозируется существенное увеличение пи ковой удельной мощности спонтанного излучения в ВУФ области спектра при уве личении давления ксенона.

Выводы работы [32*] стимулировали наши исследования излучательных харак теристик наносекундного разряда в ксеноне, возбуждаемого высоковольтными нано секундными импульсами при больших перенапряжениях с высокой напряженностью электрического поля на катоде, при давлениях до 12 атм. Показано, что энергия из лучения, соответствующая переходам димеров ксенона, с ростом давления падает (рис. 10). Мощность, напротив, возрастает, что связано с уменьшением длительности импульса излучения на полувысоте. В самостоятельном разряде этот результат полу чен впервые. Длительность импульса излучения при давлении 12 атм в ВУФ области сокращается до ~ 8 нс (при 1 атм – 130 нс), и при энергии излучения ~20 мДж макси мальная мощность излучения в ВУФ области спектра достигает уровня 1 МВт в полный телесный угол при объеме возбуждаемой области ~ 1 см3.

t0.5, нс W, МВт 120 1, РХе = 1 атм w, отн.ед.

80 0, РХе = 4 атм РХе = 12 атм 40 0, 0 0, 2 4 6 8 10 200 400 600 l, нм РХе, атм Рис. 10. Зависимость спектрального распределения w, мощности излучения W и длительности импульса на полувысоте t0.5 от давления ксенона PXe.

Наличие излучения в ВУФ области спектра указывает на существование фазы диффузного разряда во всем диапазоне исследованных давлений. Факт формирова ния диффузного разряда в ксеноне при высоких давлениях (до 12 атм в условиях проведенного эксперимента) подтверждается еще и тем, что мощность излучения на переходах димеров ксенона при повышении давления увеличивается. При контрак ции разряда, как известно, мощность излучения димеров сильно уменьшается. Это связано, в частности, с тушением метастабильных и резонансных уровней молекулы Хе2* электронным ударом.

В заключении перечислены основные результаты работы:

1. Реализован новый сильноточный режим возбуждения ксеноновой искровой лампы, обеспечивающий протекание тока в одном направлении. Показано, что при переходе от колебательного режима протекания тока к режиму однополярного им пульса, мощность источника излучения возрастает, а длительность импульса излуче ния на полувысоте уменьшается.

2. Найдены условия, в которых эффект оптического «запирания» УФ излучения в кварцевой оболочке ксеноновых искровых ламп не проявляется, а величины плотно сти мощности УФ излучения на поверхности колбы достигают 400 кВт/см2.

3. Разработана и проверена методика определения спектральных и энергетических параметров импульсов широкополосного излучения в абсолютных величинах при использовании современных многоканальных спектрометров и широкополосных фо топриёмников.

4. Проведены исследования оптических характеристик тепловых и люминесцент ных источников на основе ксенона в условиях искрового и диффузного разрядов.

5. При атмосферном давлении в самостоятельном разряде получено излучение на димерах тяжёлых инертных газов с удельной мощностью излучения до 500 кВт/см3.

6. Показано, что при возбуждении газов высокого давления высоковольтными на носекундными импульсами при больших перенапряжениях с высокой напряженно стью электрического поля на катоде формирование разряда проходит через диффуз ную стадию, а ионизация газа на стадии пробоя осуществляется пучком убегающих электронов, генерируемых у катода и в разрядном промежутке. Диффузная форма разряда сохраняется в гелии до давлений 15 атм, в азоте – до 5 атм, в элегазе – до 2 атм, в ксеноне – до 4 атм, и т.д.

7. Создан лабораторный источник ВУФ излучения мегаваттного уровня на основе самостоятельного наносекундного разряда в ксеноне при давлении до 12 атм.

8. Разработаны высокочастотные датчики тока пучка электронов и тока разряда с временным разрешением коллекторного узла менее 100 пс, а токового шунта на ли ниях – 200 пс. С их помощью в He, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, SF6, CH4, в диапазоне давлений от 0.3 до 1.2 атм в условиях зажигания диффузного разряда показано, что длительность импульса тока пучка убегающих электронов на полувысоте не превышает 100 пс.

Список цитируемой литературы:

1* Импульсные источники света. / Под ред. И.С. Маршака. – М.: Энергия, 1978. – 472 с.

* 2 Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том. Кн.II / Под ред. В.Е.

Фортова. – М.: Наука (МАИК «Наука/Интерпериодика»), 2000. – С. 1-381.

3* Басов Ю.Г. Источники накачки микросекундных лазеров. – М.: Энергоатомиз дат, 1990. – 240 с.

* 4 Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том. Кн.IV / Под ред. В.Е.

Фортова. – М.: Наука (МАИК «Наука/Интерпериодика»), 2000. – С. 231-262.

5* Meiman T.H. Brit. Commun. Electron., 7, 674 (1960);

Nature, 187, 493 (1960) 6* Дж. Бирнбаум Оптические квантовые генераторы. Пер. с анг. Ф.С. Соловейчика.

Под ред. Ф.С. Файзуллова. (Optical masers. George Birnbaum. Academic Press, New York and London, 1964). – М., Изд-во «Советское радио», 1967. – 360 с.

7* Пелипенко В.П., Дзюбенко М.И., Шевченко В.В. Оптимизация ламповых систем накачки импульсных лазеров на растворах органических соединений // Элек тронная техника. Сер. Лазерная техника и оптоэлектроника. – 1990. – Т. 3. № 55.

– С. 44-48.

8* Трусов К.К. Лазер на растворах красителей при накачке импульсной лампой с поперечным разрядом // Квантовая электроника. – 1981. – Т. 8. № 2.

– С. 293-300.

* 9 Feng S., Ho P.-T., Goldhar J. Photoconductive switching in diamond under high bias field // IEEE Transactions on electronic devices. – 1990. – 37 (12). – P. 2511-2516.

10* Schein J., Campbell K.M., Prasad R.R., Binder R., Krishnan M. Radiation hard dia mond laser beam profiler with subnanosecond temporal resolution // Review of scien tific instruments. – 2002. – 73 (1). – P. 18-22.

11* Липатов Е.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Шейн Дж., Кришнан М. Фото чувствительность алмазного детектора к лазерному излучению в диапазоне 220–355 нм // Квантовая электроника. – 2001. – Т. 31. № 12. – С. 1115-1117.

* 12 Белов С.Н., Демидов М.И., Огурцова Н.Н., Подмошенский И.В., Роговцев Е.П., Шелемина В.М. Обратимая непрозрачность оптического кварца, возникающая при контакте с плотной плазмой // ЖПС. – 1969. – Т. 10. № 3. – С. 408 – 412.

13* Kogelschatz U., Salge J. High-pressure plasmas: dielectric-barrier and corona dis charges – properties and technical applications. / In Low temperature plasmas. Fun damentals, technologies and techniques (2nd Edn.). Ed. by R.Hippler, H.Kersten, M.Shmidt, K.H.Schoenbach. – WILEY-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim – 2008. – Vol. 2. – P. 439-462.

14* Басов Н.Г., Данилычев В.А., Долгих В.А., Керимов О.М., Лобанов А.Н., Подсосон ный А.С., Сучков А.Ф. Электроионизационный метод возбуждения генерации в вакуумной ультрафиолетовой области спектра на ксеноне // Квантовая электро ника. – 1975. – Т. 2. № 1. – С. 28-36.

* 15 Елецкий А.В., Сорокин А.Р. Стимулированное излучение димеров аргона при возбуждении импульсным разрядом с плазменным катодом // ЖТФ. – 1997. – Т. 67. № 11. – С. 49 – 52.

16* Сорокин А.Р. Безыскровой разряд в плотных газах с предыонизацией пучком низкоэнергичных электронов барьерного открытого разряда // Письма в ЖТФ. – 2006. – Т. 32. № 10. – С. 7 – 13.

17* Бабич Л.П., Лойко Т.В., Цукерман В.А. Высоковольтный наносекундный разряд в плотных газах при больших перенапряжениях, развивающийся в режиме убега ния электронов // УФН. – 1990. – Т. 160. № 7. – С. 49 – 82.

* 18 Загулов Ф.Я., Котов А.С., Шпак В.Г., Юрике Я.Я., Яландин М.И. РАДАН – мало габаритные сильноточные ускорители электронов импульсно-периодического действия // ПТЭ. – 1989. № 2. – С. 146 – 149.

19* Яландин М.И., Шпак В.Г. Мощные малогабаритные импульсно-периодические генераторы субнаносекундного диапазона // ПТЭ. – 2001. № 3. – С. 5 – 31.

* 20 Малиновский Г.Я., Мамаев С.Б., Михеев Л.Д., Москалев Т.Ю., Сентис М.Л., Черемискин В.И., Яловой В.И. Численное моделирование активной среды и ис следование источника накачки для разработки фотохимического XeF (C-A) усилителя фемтосекундных оптических импульсов // Квантовая электроника. – 2001. – Т. 31. № 7. – С. 617 – 622.

21* Tcheremiskine V.I., Sentis M.L., Mikheev L.D. Amplification of ultra short laser pulses in the photolytically driven XeF (C-A) active medium // Appl. Phys. Lett. – 2002. – Vol. 81. № 3. – P. 403 – 405.

* 22 Dishington R.H., Hook W.R., Hilberg R.P. // Applied Optics. – 1974. – Vol. 13. № 10.

– P. 2300 – 2312.

23* Радиационная плазмодинамика. Т. 1. / Под ред. Ю.С. Протасова. – М.: Энерго атомиздат, 1991. – 574 с.

* 24 Розанов А.Г. Предельные электрические нагрузки импульсных газоразрядных источников оптического излучения для накачки лазеров // Обзоры по электрон ной технике. Сер. IV «Электровакуумные и газоразрядные приборы». ЦНИИ «Электроника». – 1979. – Т. 636. № 3. – С. 1 – 42.

* 25 Иванов В.В., Никифоров В.Г., Розанов А.Г. О физическом механизме разрушения импульсных ламп // ТВТ. – 1980. – Т. 16. № 6. – С. 1288 – 1291.

26* Балагуров А.Я., Ермаков Н.И., Чивилев В.А. Излучательные и прочностные ха рактеристики ламп ИФП 5000 при различной форме разрядного тока // ЖПС. – 1972. – Т. 17. № 5. – С. 770 – 774.

27* Бакшт Е.Х., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективный длинноимпульсный XeCl-лазер с предымпульсом, формируемым индуктивным накопителем энергии // Квантовая электроника. – 2000. – Т.30. № 6. – С. 506 – 508.

28* Britun N., Gaillard M., Ricard A., Kim Y. M., Kim K. S., Han J. G. Determination of the vibrational, rotational and electron temperatures in N2 and Ar-N2 rf discharge // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2007. – Vol.40. – P. 1022 – 1029.

* 29 Газовые и плазменные лазеры. Под ред. С.И. Яковленко. – М.: Наука, 2005. – 820 с. Серия «Энциклопедия низкотемпературной плазмы». Под ред. В.Е. Фор това.

30* Смирнов Б.М. Эксимерные молекулы // УФН. – 1983. – Т. 139. № 1. – С. 53 – 81.

31* Герасимов Г.Н., Крылов Б.Е., Логинов А.В., Щукин С.А. Ультрафиолетовое излу чение возбужденных молекул инертных газов // УФН. – 1992. – Т. 162. № 5. – С. 123 – 159.

32* Бойченко А.М., Яковленко С.И. О возможности накачки Хе2*-лазеров и ламп ВУФ диапазона в послесвечении волны размножения электронов фона // Кван товая электроника. – 2006. – Т. 36. № 12. – С. 1176 – 1180.

Основные материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Рыбка Д.В., Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. Импульсный источник мощного спонтанного излучения в ультрафиолетовой области спектра // ПТЭ. – 2004. № 6. – С. 136 – 137.

2. Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф., Липатов Е.И., Кришнан М., Томп сон Дж., Раркс Д. Влияние плотности мощности излучения на чувствительность алмазного детектора // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2004. № 1. – С. 81 – 84.

3. Рыбка Д.В., Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф., Кришнан М., Томп сон Дж. Характеристики излучения импульсного разряда в ксеноне // ЖТФ. – 2005. – Т. 75. № 2. – С. 131 – 134.

4. Липатов Е.И., Тарасенко В.Ф., Орловский В.М., Алексеев С.Б., Рыбка Д.В. Лю минесценция кристаллов под воздействием субнаносекундного электронного пучка // Письма в ЖТФ. – 2005. – Т.31. № 6. – С. 29 – 33.

5. Рыбка Д.В., Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф., Криш нан М., Томпсон Дж. Мощный источник спонтанного излучения в области 200 350 nm, возбуждаемый однополярным импульсом тока. // Письма в ЖТФ.

– 2005. – Т.31. № 10. – С.70 – 75.

6. Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Панченко А.Н., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф., Криш нан М., Томпсон Дж. Мощный источник спонтанного излучения в УФ области спектра: режимы возбуждения // Квантовая электроника. – 2005. – Т. 35. № 7.

– С. 605 – 610.

7. Бакшт Е. Х., Ломаев М. И., Рыбка Д.В., Тарасенко В. Ф. Излучение плазмы объ емного наносекундного разряда в ксеноне, криптоне и аргоне при повышенном давлении // Квантовая электроника. – 2006. – Т. 36. №6. – С. 576 – 580.

8. Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф. О формировании субна носекундных импульсов тока пучка большой плотности в газовом диоде при низких давлениях // Письма в ЖТФ. – 2006. – Т. 32. № 21. – С. 69 – 75.

9. Ломаев М.И., Рыбка Д.В. Определение спектральной плотности энергии поли хроматического излучения в абсолютных единицах // ПТЭ. – 2006. № 3.

– С. 111 – 114.

10. Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф. Излучение димеров ксе нона, криптона и аргона в послесвечении объемного наносекундного разряда при повышенных давлениях // Письма в ЖТФ. – 2006. – Т. 32. №19. – С. 52 – 57.

11. Ломаев М.И., Месяц Г.А., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х. Мощный ко роткоимпульсный источник спонтанного излучения на димерах ксенона // Кван товая электроника. – 2007. – Т. 37. №6. – С. 595 – 596.

12. Бакшт Е.Х., Балзовский Е.В., Климов А.И., Куркан И.К., Ломаев М.И., Рыб ка Д.В., Тарасенко В.Ф. Коллекторный узел для измерения тока пучка электро нов субнаносекундной длительности // ПТЭ. – 2007. № 6. – С. 100 – 103.

13. Baksht E. Kh., Boichenko A. M., Galakhov I. V., Zolotovskii V. I., Lomaev M. I., Osin V. A., Rybka D. V., Tarasenko V. F., Tkachev A. N., Yakovlenko S. I. Spectral Charac teristics of a High-Current Pulsed Discharge in Xenon // Laser Physics. – 2007.

– Vol. 17. № 6. – P. 782 – 797.

14. Зверева Г.Н., Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф. О возможности приме нения объемного разряда, инициируемого пучком электронных лавин, для соз дания лазера на димерах криптона // Оптика и спектроскопия. – 2007. – Т. 102.

№ 1. – С.46 – 53.

15. Бакшт Е.Х., Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Сорокин Д.А., Тарасенко В.Ф. О влиянии давления гелия на амплитуду и длительность тока пучка электронов в газовом диоде // ЖТФ. – 2008. – Т.78. № 12. – С. 29 – 34.

16. Tarasenko V.F., Baksht E.Kh., Burachenko A.G., Kostyrya I.D., Lomaev M.I., Rybka D.V. Generation of supershort avalanche electron beams and formation of dif fuse discharges in different gases at high pressure // Plasma Devices and Operations. – 2008. – Vol. 16. № 4. – P. 267 – 298.

17. Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Сорокин Д.А., Тарасенко В.Ф., Кривоногова К.Ю. Из лучательные характеристики азота при возбуждении объемным разрядом, ини циируемым пучком убегающих электронов // Оптика и спектроскопия. – 2009. – Т.107. №1. – С. 37 – 44.

18. Tarasenko V.F., Baksht E.Kh., Burachenko A.G., Kostyrya I.D., Lomaev M.I. and Rybka D.V. Supershort avalanche electron beams in discharges in air and other gases at high pressure // IEEE Transactions on plasma science. – 2009. – Vol. 37. № 6. – P. 832 – 838.

19. Baksht E.Kh., Burachenko A.G., Kostyrya I.D., Lomaev M.I., Rybka D.V., Shule pov M.A., Tarasenko V.F. Runaway-electron-preionized diffuse discharge at atmos pheric pressure and its application // J. Phys. D.: Appl. Phys. – 2009. № 42. – 185201 (9pp).

20. Бакшт Е.Х., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф., Ломаев М.И., Панченко А.Н., Кришнан Махадеван, Томпсон Джон Р. / Газоразрядный импульсный источник оптическо го излучения. // Патент RU 46 402 U1. Приоритет 22.02.2005. Рег. № заявки 2005104975/22 от 22.02.2005. Опубл. 27.06.2005. Бюл. № 18.

21. Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф., Рыбка Д.В., Бакшт Е Х. / Способ увеличения плотности субнаносекундного электронного пучка // Патент RU 2 321 917 C1.

Приоритет 15.06.2006. Рег. № заявки 2006121325/28 от 15.06. 2006. Опубл. 10.04.

2008. Бюл. №10.

22. Baksht E.H., Lomaev M.I., Rybka D.V., Tarasenko V.F., Krishnan Mahagevan, Thompson John R. / Gas discharge lamp power supply // Patent No. US 7,221,100 B2.

Data of Patent: may 22, 2007. Appl. № 11/203,599 Filed 12.08.2005. Prior Publication Data US 2007/ 0035256 A1 15.02.2007.

Тираж 100. Заказ 1487.

Институт сильноточной электроники.

634055, г. Томск, пр. Академический, 2/3.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.