Автореферат (1149575)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиПЕТРОВСКАЯ Анна СтаниславовнаИсследование процессов электрон-ионной рекомбинации в гелийнеоновой плазмеСпециальность: 01.04.08 - физика плазмыАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург20152Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университетеНаучный руководитель:доктор физико-математических наук, профессор,старший научный сотрудникИванов Владимир АлександровичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессор,заведующий кафедрой теоретической физики иастрономии РГПУ им. А.И.ГерценаБеляев Андрей Константиновичкандидат физико-математических наук,генеральный директор ООО «Спектр-Микро»Цыганов Александр БорисовичВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки Институт химической физики им.

Н.Н.СеменоваРоссийской академии наукЗащита состоится «24» сентября 2015 года в 1300 часов на заседании совета позащите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.232.45 на базе СанктПетербургского государственного университета по адресу: 198504, СанктПетербург, Петергоф, Ульяновская ул. д. 1, Малый конференц-зал физическогофакультета.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. Горького и на сайте:www.spbu.ruАвтореферат разослан «___» ___________ 2015 г.Ученый секретарьдиссертационного советаД 212.232.45,доктор физ.-мат.

наукВ. С. Сухомлинов3Общая характеристика работыАктуальность представленных в диссертационной работе исследований, посвященныхизучению роли процессов рекомбинации молекулярных ионов в кинетике возбужденныхатомов He-Ne плазмы, определяется несколькими обстоятельствами.Во-первых,конкурироватьрекомбинационноесхорошозаселениеизученнымвозбужденныхмеханизмоматомовпередачиможетвозбуждения,обеспечивающим инверсную населенность в активной cреде He-Ne лазера. В настоящейработеисследуетсягелий-неоноваяраспадающаясяплазмаприсоотношенииконцентраций [He]/[Ne] ≈ 105 (гелиевая плазма с малым содержанием неона), в которойвместе с процессами передачи возбуждения наблюдаются рекомбинационные процессы,приводящие к заселению возбужденных состояний атома неона. В ионном составе такойплазмы, наряду с ионами He+, He2+, Ne+ и Ne2+, присутствуют гетероядерныемолекулярные ионы HeNe+, рекомбинация которых с электронами HeNe + + e → He + Ne * ,как показало данное исследование, играет существенную (а для целого ряда уровнейосновную) роль в образовании возбужденных состояний атома неона 2p55s, 2p54d, 2p54p,2p53d конфигураций, в том числе и состояния 3s2 (верхний уровень лазерной линии6328 А в пашеновских обозначениях, конфигурация 2p55s).

Процессы рекомбинациигетероядерных ионов инертных газов с электронами, несмотря на большое количестворабот, посвященных изучению механизмов деионизации плазмы инертных газов, до сихпор остаются практически неизученными.Во-вторых, результаты определения коэффициентов рекомбинации пополняютбанк данных о константах скоростей элементарных процессов, определяющих заселениевозбужденных уровней атомов в плазме, что важно, в частности, для построениякинетических моделей активных сред плазменных лазеров. Так, в ряде работ по анализуAr-Xe плазмы (например, [1, 2, 3]) рекомбинация гетероядерных ионов с электронамирассматривалась авторами как основной механизм накачки верхних лазерных уровней.Наконец, экспериментальные данные о распределении потока диссоциативнойрекомбинациитеоретическихповозбужденныммоделейуровнямописанияатомовпроцесса,необходимыпопыткидляразвитияпостроениякоторыхпредпринимаются в последние годы; эти данные могут быть использованы длясопоставлениясрезультатамирасчетоввыполненных для системы He+Ne(2p5nl).потенциаловвзаимодействияатомов,4Степень научной разработанности проблемы.Интерес к исследованию элементарных процессов в гелий - неоновой плазмевозник после обнаружения в плазме разряда в смеси гелия с неоном ([He]/[Ne] ≈ 5)инверсии населенностей за счет процессов передачи возбуждения от метастабильныхатомов гелия и генерации в инфракрасной и видимой областях спектра.

Огромное числотеоретических и экспериментальных исследований было посвящено исследованиюплазмы смеси гелия с неоном, были найдены вероятности радиационных переходов исечения неупругих столкновений, приводящих к заселению и разрушению возбужденныхсостояний и формированию инверсной заселенности [4]. Как уже упоминалось ранее,процессы рекомбинации гетероядерных ионов инертных газов с электронами до сих поростаются практически неизученными. Настоящее исследование показало, что враспадающейся гелий-неоновой плазме заселение возбужденных состояний атома неонапроисходит вследствие 2-х конкурирующих процессов диссоциативной рекомбинации:HeNe+ + e → Ne * + He(1)Ne2+ + e → Ne * + Ne(2)Следует отметить, что процесс диссоциативной рекомбинации (2) исследованзначительно более полно (например, [5]), в то время как данные о диссоциативнойрекомбинации (1) ограничиваются оценкой константы скорости процесса [6] инаблюдением связанного с этим процессом заселения 2р53р – уровней атома неона враспадающейся плазме [7].Цели и задачи диссертационной работыЦельдиссертационногоисследованиясостоялав(I)исследованиирекомбинационных процессов заселения возбужденных состояний атома неона враспадающейся гелий-неоновой плазме с малым содержанием неона, (II) исследованиитемпературных зависимостей парциальных потоков рекомбинации в возбужденныесостояния атома неона, (III) определении относительных и абсолютных коэффициентовдиссоциативной рекомбинации, отвечающих заселению конкретных возбужденныхсостояний атома неона.

Для этого необходимо было решить следующие задачи.• Поставить эксперимент по спектроскопическому исследованию распадающейсягелий-неоновой плазмы в условиях, оптимальных для исследования рекомбинации(1), а имеенно при соотношении концентраций [He]/[Ne]>>1.• Произвести измерения и анализ зависимостей от времени интенсивностейспектральных линий атома неона и гелия, молекулярных полос гелия, концетраций5метастабильных атомов и молекул гелия, концетрации электронов в разряде и враспадающейся плазме.• Поставить эксперимент по импульсному «нагреву» электронов в послесвечениипродольным электрическим полем и на его основе определить зависимостипарциальных коэффициентов рекомбинации от температуры электронного газа.• Построить численную модель распада плазмы, описывающую зависимости отвремени плотностей 5-ти сортов ионов (He+, He2+, Ne+ HeNe+, Ne2+), а такжеэволюцию интенсивностей спектральных линий атома неона, молекулярных полосгелия, концетраций метастабильных атомов и молекул гелия и концетрацииэлектронов в стадии распада плазмы.Научная новизна диссертации состоит в следующем1.

Идентифицированы процессы заселения возбужденных состояний атома неона52p 5s, 2p54d, 2p54p, 2p53d конфигураций в исследуемой плазме. Показано, что уровни2p55s, 2p54d – конфигураций в послесвечении заселяются главным образом вследствиедиссоциативной рекомбинации HeNe + + e → Ne * + He , в то время как в фазе разряда,благодаряпередачевозбужденияотметастабильныхатомовгелияHe ( 2 1S0 ) + Ne → Ne * + Ne .2.

Установлено, что населенность возбужденных состояний атома неона 2p54p, 2p53d конфигураций формируется двумя конкурирующими рекомбинационными процессами (1)и (2).3. Представлены впервые измеренные температурные зависимости парциальныхпотоков (коэффициентов) рекомбинации (1) в возбужденные состояния атома неона 2p55s,2p54d – конфигураций.4. Впервые получены распределения рекомбинационных потоков заселения (1) и (2)для возбужденных состояний атома неона 2p55s, 2p54d, 2p54p, 2p53d конфигураций, инайдены абсолютные величины парциальных коэффициентов диссоциативнойрекомбинации ионов HeNe+ (1) для каждой из указанных конфигураций.Теоретическая и практическая значимость результатов работыПолученные данные о парциальных коэффициентах диссоциативной рекомбинации(1) и (2) пополняют банк данных о константах скоростей элементарных процессов.

Онимогут быть использованы для сопоставления с теоретическими расчетами, на появлениекоторых можно надеяться в ближайшие годы, и тестирования моделей описания процессадиссоциативной рекомбинации, а также для построения поуровневой кинетикивозбужденных уровней распадающейся He-Ne плазмы и поиска новых вариантовиспользования данной смеси в качестве активной среды. Методы и техника эксперимента,использованные в диссертации, могут послужить основой для исследования элементарныхпроцессов в плазме и других бинарных смесей.6Метод исследования заключается в спектроскопическом анализе релаксационныхпроцессов, развивающихся в системе возбужденных состояний атомов неона и гелия имолекул гелия и связанных с эволюцией ионного состава распадающейся He-Ne плазмы.Принципиальноважнымвметодическомотношенииявляетсядополнениеспектроскопического эксперимента измерением основных параметров плазмы, таких, кактемпература газа, концентрации электронов и долгоживущих метастабильных частиц.Положения, выдвигаемые на защиту1.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации