Кинетические процессы в поперечных наносекундных электрических разрядах с полым катодом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

На правах рукоййси

Иминов Кади Османович

КИНЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОПЕРЕЧНЫХ НАНОСЕКУНДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДАХ С ПОЛЫМ

КАТОДОМ

Специальность 01.04.04. - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

15'.;;,? т

Махачкала - 2012

005014198

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет»

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор

Ашурбеков Назир Ашурбекович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Тимофеев Николай Александрович

доктор физико-математических наук, профессор Василяк Леонид Михайлович

доктор физико-математических наук, член-кор. РАН Муртазаев Акай Курбанович

Ведущая организация: Учреждение российской академии наук

«Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН»

Защита диссертации состоится «30» марта 2012 г. в 14 час на заседании диссертационного совета Д 212.053.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Дагестанском государственном университете по адресу: 367000, г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, 43а, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Дагестанского государственного университета.

Автореферат разослан «/¿/» (¡^¿¡ШййЬ 2012г.

Ученый секретарь Г ІЇ

диссертационного совета- /]) / J J

д.ф.-м.н„ профессор \jjfi (ЗМСЩА В. С. Курбанисмаипов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена исследованию кинетических свойств и особенностей формирования и развития поперечного наносекундного разряда с протяженным полым катодом при средних давлениях в инертных газах (Не,Ые и Аг) - нового вида наносекундного разряда для использования в плазменных технологиях и устройствах.

Актуальность темы диссертации. Свойства плазмы, получаемой с помощью стороннего жесткого ионизатора, исследуются в течение длительного времени. Это связано с широким применением неравновесной плазмы, создаваемой электронными пучками, в различных технологических устройствах, в частности, для накачки электроионизационных лазеров, обработки поверхностей и нанесения тонких пленок, в радиационной и электронно-лучевой технологии, в плазмохимии и в других областях. Однако, расширение областей применения электронных пучков сдерживается необходимостью совмещения условий, при которых происходит генерация электронных пучков, с условиями их использования. Эту проблему можно успешно решить, если генерировать пучки быстрых электронов в процессе электрического пробоя непосредственно в самой газовой среде.

В настоящее время пучки ускоренных электронов получены в высоковольтных наносекундных разрядах в коротких межэлектродных промежутках при давлениях газа вплоть до атмосферного. Исследования, выполненные в последние десятилетия различными авторами, также показали, что генерация высокоэнергетических электронов имеет место в открытых разрядах с сетчатым анодом, в наносекундных скользящих по поверхности диэлектрика разрядах в газе и в длинных трубках, где пробой газа происходит в виде ионизирующих волн градиента потенциала.

Научный интерес к исследованиям плазменно-пучковых разрядов связан не только с их широкими практическими применениями, но и с фундаментальными вопросами, связанными с физикой импульсного пробоя газов в условиях интенсивной генерации высокоэнергетичных электронов. Кроме того, интерес представляют нелинейные явления, которые имеют место в неравновесной и нестационарной плазме импульсных плазменно-пучковых разрядов наносекундной длительности, приводящие к формированию регулярных плазменных структур.

Обзор научной литературы показывает, что в настоящее время нет единого мнения по вопросам динамики формирования и развития плазменно-пучковых разрядов и механизмам генерации убегающих электронов в таких разрядах. К примеру, последние годы велась научная дискуссия разных групп исследователей о критерии убегания электронов в плотных газах и механизмах генерации пучка убегающих электронов в наносекундных разрядах, по поводу механизма эмиссии и формирования электронных пучков в разряде открытого типа. Нет полного понимания природы формирования упорядоченных плазменных структур в сложных разрядных

3

условиях. Такие ситуации закономерны, поскольку нет достаточно полной экспериментальной базы для формирования достоверных выводов. Поэтому актуальным является вопрос о детальном экспериментальном изучении физических свойств и разработке новых типов плазменно-пучковых разрядов для использования в устройствах сильноточной электроники.

Таким образом, к примерам имеющихся в этой области физики проблем, не получивших к моменту начала настоящей работы должного исследования и объяснения, можно отнести отсутствие единого мнения о механизме эмиссии электронов и о динамике формирования и развития плазменно-пучковых разрядов, недостаточность работ по развитию теории процессов, приводящих к генерации высокоэнергетичных электронов в наносекундных разрядах. Кроме того, практически нет работ, по исследованию влияния магнитного поля на электрические, оптические, спектральные характеристики, динамику развития и структуру наносекундных плазменно-пучковых разрядов с полым катодом.

Сказанное позволяет определить предмет диссертации как кинетические процессы в поперечных наносекундных электрических разрядах с полым катодом и заключить, что актуальность работы обусловлена возможностью широкого использования результатов исследования при разработке и применении на практике нового класса электрических разрядов -сильноточных наносекундных плазменно-пучковых разрядов.

Цели работы заключались в следующем:

- экспериментальное исследование электрических, оптических, спектральных и поляризационных характеристик поперечных наносекундных электрических разрядов в инертных газах в зависимости от формы профиля поверхности катода и диэлектрической границы, ограничивающей область разряда в поперечном магнитном поле и без него;

- установление последовательной динамики формирования и развития поперечного наносекундного плазменно-пучкового разряда с полым катодом и исследование влияния формы поверхности катода на динамику развития и основные характеристики разряда;

- установление механизмов эмиссии, оценка значений коэффициента электронной эмиссии, исследование энергетических характеристик ускоренных электронов и влияния характера релаксации энергии ускоренных электронов на динамику развития и оптические свойства плазменно-пучкового разряда;

- исследование механизмов и степени влияния внешнего магнитного поля на пространственную структуру поперечных наносекундных разрядов с катодом с различной кривизной поверхности;

- экспериментальное и теоретическое исследование кинетики возбужденных атомов наносекундного разряда с полым катодом в инертных газах в магнитном поле и без него, а также изучение оптических эффектов, возникающих при взаимодействии широкополосного лазерного излучения с неоднородной и

4

неравновесной плазмой поперечного наносекундного разряда с полым катодом;

- исследование физических процессов на границе диэлектрических материалов стенки, ограничивающей наносекундный плазменно-пучковый разряд.

Объектами исследования явились поперечные наносекундные плазменно-пучковые разряды с протяженными полыми катодами с различной кривизной поверхности в инертных газах в диапазоне давлений газа (1-100) Тор и амплитудах импульсов прикладываемого напряжения 0,1 - 5 кВ в магнитном поле и без него. Методы исследования.

В соответствии с целями данной работы, были использованы следующие экспериментальные методы:

динамика развития разряда исследовалась методом скоростной фоторегистрации с использованием фотоэлектрического регистратора типа ФЭР2-1, имеющего субнаносекундное временное разрешение; пространственная структура разряда исследовалась с использованием цифровой ПЗС - камеры, подключенной к компьютеру, концентрация электронов в разряде измерялась спектроскопическим методом по штарковскому уширению спектральных линий водорода, и оценивалась по проводимости на основе вольтамперных характеристик, измеренных методом осциллографирования;

характеристики оптического излучения плазмы исследовались методом лучеиспускания;

концентрации возбужденных, в том числе метастабильных, атомов измерялись методами реабсорбции оптического излучения и лазерной абсорбционной спектроскопии;

поверхностные явления на стенках разрядной камеры исследовались путем измерения диэлектрической проницаемости и ígS -диэлектрических потерь материала стенки трубки. Достоверность результатов работы подтверждается систематическим и комплексным характером исследования, позволившим получить экспериментальные данные путем использования различных современных экспериментальных методик исследования плазмы, а также согласованностью результатов численных моделей с экспериментальными результатами и имеющимися данными других авторов. Кроме того, достоверность результатов подтверждается согласием экспериментальных данных с результатами теоретических исследований.

Научная новизна работы определяется тем, что впервые: выполнены комплексные экспериментальные исследования основных характеристик и пространственной структуры поперечных наносекундных разрядов в гелии, неоне и аргоне в зависимости от амплитуды прикладываемого напряжения, давления газа, формы профиля полости в катоде и влияния диэлектрической границы, ограничивающей область разряда в магнитном поле и без него.

5

Установлено, что в зависимости от значений параметра EJN и плотности электронов пе существуют три различные формы функционирования исследованного наносекундного разряда, а именно; стратифицированный разряд, однородный объемный разряд с пучком электронов и сильноточный плотный разряд с областями кумуляции электрического поля и заряженных частиц;

исследована динамика формирования наносекундных разрядов при различных профилях поверхности катода и установлено, что процесс формирования разряда с катодом с прямоугольной полостью состоит из двух стадий. На начальной стадии рост проводимости обусловлен лавинным размножением первичных электронов, инициированных с поверхности катода. На второй стадии в результате перераспределения электрического поля между электродами за счет пространственного заряда происходит электрический пробой между положительным пространственным зарядом и стенками полости катода, в результате чего разряд проникает внутрь полости, что приводит к росту импульса тока более, чем на порядок, и формированию основного импульса тока и излучения;

предложен и реализован в разряде с полым катодом метод оценки значения коэффициента эмиссии электронов из катодной плазмы из осциллограмм напряжения горения и разрядного тока; с использованием метода поляризационной спектроскопии установлено, что в исследуемом типе наносекундного разряда формируются пучки ускоренных электронов, и показано, что оптимальным для генерации электронных пучков из исследованных типов разрядов является открытый разряд с катодом с прямоугольной полостью, где величина тока пучка на поверхности анода достигает до 20% от величины разрядного тока;

впервые в наносекундных разрядах в инертных газах обнаружено и экспериментально исследовано формирование поперечных периодических плазменных структур. Определены верхние границы области формирования периодической структуры в разряде в гелии, неоне и аргоне по напряжению горения и разрядному току в постоянном магнитном поле и без него. Установлено, что при повышении напряжения из-за появления высокоэнергетических электронов плазменная структура размывается, и разряд переходит к однородной объемной форме;

обнаружено, что при высоких значениях прикладываемого напряжения в наносекундном разряде с щелевым катодом у выхода из полости катода формируется область нескомпенсированного положительного заряда, которая играет роль виртуального анода, и путем численного решения теоретической модели показано, что образование локальной области усиленного электрического поля связано с неоднородным характером процессов продольного и поперечного дрейфа электронов и ионов в исследованных условиях;

выполнены детальные исследования концентраций возбужденных атомов инертных газов в наносекундных разрядах с полым катодом в магнитном поле и без него. Установлено, что на заднем фронте импульса тока формируется второй максимум заселенностей возбужденных состояний атомов, связанный с быстрой релаксацией средней энергией электронов и, как следствие, перераспределением заселенностей уровней, расположенных в районе «узкого места»

впервые установлено, что в процессе взаимодействия широкополосного лазерного излучения с неоднородной плазмой поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом вблизи узкой спектральной линии поглощения неона на длине волны Я = 650,6 нм формируются контуры поглощения вида аномальной дисперсии; исследованы закономерности изменения диэлектрических свойств материала стенки разрядной камеры при ее взаимодействии с наносекундным плазменно-пучковым разрядом. Установлено, что после взаимодействия с наносекундным плазменно-пучковым разрядом в частотной зависимости tg5 - диэлектрических потерь в стенке разрядной камеры из стеклотекстолита происходят необратимые изменения. На защиту выносятся:

1. Тип поперечного наносекундного разряда с протяженным полым катодом, позволяющий генерировать ленточные пучки ускоренных электронов с энергией несколько кэВ и мощные наносекундные импульсы тока с амплитудой до 1 кА при средних давлениях рабочего газа.

2. Динамика формирования и развития поперечного наносекундного разряда с протяженным полым катодом.

3. Метод оценки значения коэффициента электронной эмиссии из осциллограмм напряжения горения и разрядного тока; механизмы генерации быстрых электронов и энергетические характеристики ускоренных электронов.

4. Кинетика релаксации энергии ускоренных электронов и связь между особенностями релаксации энергии быстрых электронов и формированием структуры поперечного наносекундного плазменно-пучкового разряда с полым катодом.

5. Результаты исследования формирования периодической плазменной струюуры в наносекундных разрядах с катодом с различной кривизной поверхности в инертных газах; основные параметры периодической плазменной структуры и верхние границы области их формирования в разряде по напряжению горения и разрядному току в гелии, неоне и аргоне в магнитном поле и без него.

6. Модель формирования виртуального анода у выхода из полости катода и результаты ее решения.

7. Механизмы изменения поперечных размеров, увеличения интенсивности оптического излучения и перераспределения

интенсивностей в спектре излучения поперечного наносекундного разряда с полым катодом в поперечном магнитном поле.

8. Результаты исследования концентраций метастабильных атомов инертных газов в наносекуидных разрядах с полым катодом в магнитном поле и без него. Механизмы образования и разрушения метастабильных атомов в наносекундном разряде с полым катодом.

9. Закономерности формирования контура поглощения вида аномальной дисперсии на длине волны А = 650,6 нм при взаимодействии широкополосного лазерного излучения с неоднородной плазмой поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом в неоне.

Ю.Результаты исследования общих закономерностей поверхностных явлений на границе наносекундный плазменно-пучковый разряд-диэлектрик.

Научная и практическая значимость работы определяется актуальностью темы и научной новизной проведенных в диссертации исследований. Результаты выполненных комплексных экспериментальных и теоретических исследований будут способствовать дальнейшему развитию физических представлений о плазменно-пучковых разрядах, в частности, построению последовательной и непротиворечивой картины формирования и развития наносекундных плазменно-пучковых разрядов, объяснению наблюдаемых в таких разрядах нелинейных эффектов.

Развитую в работе методику комплексного исследования нестационарной неравновесной плазмы плазменно-пучковых разрядов можно использовать для диагностики активных сред мощных газовых лазеров и других газоразрядных устройств на основе наносекундных разрядов.

Полученные в работе новые сведения о динамике и механизмах формирования оптического излучения в поперечных наносекундных плазменно-пучковых разрядах с полыми катодами использованы при разработке и оптимизации работы рекомбинационных газовых лазеров на пеннинговских смесях инертных газов с легкоионизующими компонентами.

Результаты исследований влияния поперечного магнитного поля на оптические свойства наносекундных разрядов можно использовать для повышения светоотдачи и управляемого изменения излучательных характеристик источников света наносекундной длительности.

Полученные в диссертации результаты важны для понимания физики процессов, протекающих в микроразрядах в полом катоде для улучшения качества и увеличения срока работы плазменных экранов.

Предложенная и исследованная в работе конструкция разрядной камеры может быть использована для изготовления источников мощных наносекундных импульсов тока при небольших потребляемых значениях напряжения.

Личный вклад автора. Все результаты работы получены автором лично или при его определяющем участии. Анализ всего цикла работ, выводы диссертации и основные положения, выносимые на защиту, также принадлежат автору.

Апробация результатов исследования и публикации. Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на XX Международной конференции по явлениям в ионизованных газах Пиза (Италия) 1991, на IV, V, VI, VII, VIII, IX, X Всесоюзных конференциях по физике газового разряда (Махачкала, 1S'88, Омск, 1990, Казань, 1992, Самара, 1994, Рязань, 1998, 2000, 2002), Híi Всесоюзных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Минск, 1991, Петрозаводск, 1998), на XXXIII, XXXV, XXXVI, XXXVII, XXXVIII, XXXIX Международных (Звенигородских) конференциях по физике плазмы и УТС (Звенигород 2006, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012), на

V и VI International Conference on Plasma Physics and Plasma Technology -PPPT (Minsk, >006 и 2009), на VIII и IX Международных конференциях «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (Томск, 2007 и 2009), на Международных конференциях «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах» (Махачкала, 2007, 2009 и 2010); на Международной конференции «Физика высокочастотных разрядов» (Казань, 2011/, на Всероссийских научных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 2004, 2011), на I, II, III, IV, V и

VI Всероссийских конференциях по физической электронике (Махачкала, 1999, 2001, 2003, 2006, 2008 и 2010), а также на научных семинарах ДГУ, СПбГУ, ИВТ РАН, ИОФ РАН.

Результаты диссертационной работы опубликованы в 61 работах, из них 23 в журналах, рекомендованных ВАК России.

Структур;» и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения; содержит 312 страницы, включая 94 рисунков, 16 таблиц и библиографию из 296 наименований.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, представлены предмет, цель и основные задачи исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена исследованию нового типа поперечного наносекундного разряда с протяженным полым катодом, изучению влияния профиля поверхности катода (рис. 1а, б, в) и диэлектрической границы (рис.1 г) на динамику формирования, электрические характеристики, пространственное распределение оптического излучения в промежутке и в полости катода и на закономерности изменения тока и напряжения горения наносекундного плазменно-пучкового разряда.

а) б) в) г)

Рис. 1. Схематический вид электродной системы

Разрядная камера представляла собой кварцевую трубку диаметром 5 см и длиной 50 см, внутри которой установлена электродная система из алюминиевых электродов длиной 5 и 40 см. Расстояние между электродами -0,6 см. Исследования проведены в инертных газах Не, N0 и Аг в диапазоне изменения давлений газа 1-100 Тор и амплитуды прикладываемого к электродам напряжения 0,1-5 кВ.

Экспериментально установлено, что в зависимости от значений параметра EУN и плотности электронов пе существуют три разные формы функционирования исследованного наносекундного разряда, а именно: стратифицированный разряд (рис.2а), однородный объемный разряд с пучком электронов (рис.2б) и сильноточный плотный разряд с областями кумуляции электрического поля и заряженных частиц (рис.2в). При небольших значениях напряжения горения (иг), когда длина пробега ускоренных в области катодного падения потенциала (КТ1П) быстрых электронов меньше характерного размера полости (полуширина), в промежутке между электродами формируется периодическая плазменная структура. При повышении значений 11г с появлением ускоренных электронов в промежутке плазменная структура исчезает и во всем разрядном промежутке формируется однородный объемный разряд. При повышенных значениях напряжения горения в разрядном промежутке за счет нелинейного взаимодействия электрического поля с потоками заряженных частиц формируются области кумуляции электрического поля и заряженных частиц.

В первой главе приводятся результаты исследования однородного объемного разряда. Динамика формирования разряда исследована с помощью электронно-оптического преобразователя (ФЭР2-1) с субнаносекундным временным разрешением. Проведены оценки времени запаздывания разряда и показано, что рост проводимости на стадии формирования разряда обусловлен лавинным размножением эмитированных с поверхности катода первичных электронов. На

в)

в гелии р= 20 Тор

основе оценок постоянной времени экранирования приложенного поля показано, что за короткие времена пространственный заряд ионов экранирует внешнее поле в большей части разрядного промежутка, что приводит к формированию катодного слоя и быстрому образованию области КПП, где происходит ускорение электронов. На основе анализа экспериментальных

10

а) б)

Рис. 2. Картины пространственной структуры разряда

данных и сопоставления с результатами оценок установлены характерные закономерности формирования наносекундного разряда при различных профилях поверхности катода. Показано, что в разряде с плоским катодом идет равномерное инициирование электронов со всей поверхности катода. Эти электронк в дальнейшем за счет лавинного размножения создают ионизационный фронт, который перемещается от катода к аноду и равномерно заполняет разрядный промежуток плазмой и оптическим излучением. После достижения ионизационного фронта до поверхности анода происходит перераспределение поля и формируется структура разряда, которая в основном состоит из катодных частей. В разряде с катодом с полукруглой полостью за счет искажения силовых линий электрического поля внутри полости создается область усиленного поля. Это приводит к преимущественному инициированию электронов с внутренней поверхности полости, в результате чего появляется первое регистрируемое излучение внутри полости и создаются оптимальные условия для возбуждения и ионизации газг. в полости катода. В случае щелевого катода механизм лавинного размножения первичных электронов работает только в промежутке между электродами и у выхода из щели в катоде, и первое регистрируемое излучение разряда возникает между анодом и катодом. Затем после перераспределения электрического поля между электродами за счет пространственного заряда на второй стадии наблюдается пробой между положительные пространственным зарядом и стенками полости катода. Проникновение разряда внутрь полости в результате такого механизма приводит к росту импульса тока более, чем на порядок, и при этом формируется основной импульс излучения. При высоких напряжениях на накопительном конденсаторе ГИН на второй стадии пробоя плазма дважды проникает в пслость катода, что сопровождается формированием на этой стадии двух максимумов тока и оптического излучения. Объемный разряд в гелии и неоне формируется при давлениях от 1 до 100 Тор, а в аргоне от 1 до 30 Тор.

Исследования осциллограмм разрядного тока (1р) и Ц. для открытого и ограниченного диэлектрическими стенками разряда с щелевым катодом показали, что при одинаковых внешних условиях они существенно отличаются по <|юрме, величине и длительности (рис.3). На осциллограмме 1Р при ограничения области разряда формируется дополнительный максимум, и величина основного максимума 1р увеличивается более, чем на один порядок (рис. 36). Скорость нарастания тока при ограничении разряда достигает величины (2-5> Ю10 А/с. Для ограниченного разряда при увеличении значений 1/г пер вый максимум на !р смещается в сторону второго максимума и при иг £ 2 кВ сливается с ним. При этом одновременно быстро увеличиваются амплитуды второго (/2) и третьего (/3) максимумов тока, причем третий максимум на 1р растет быстрее и при 17. > 4кВ сравнивается по амплитуде со нторым максимумом. Примерно такие же закономерности наблюдаются и в разряде в аргоне.

о

250 500

750 1000

400

t,HC

BOO

X

I ,A

p

0 10 20 30 40

1200

а) 6)

Рис. 3. Осциллограммы напряжения горения и разрядного тока открытого (а) и ограниченного диэлектрическими стенками (б) разряда в гелии р = 10 Тор.

На основании полученных экспериментальных результатов сделан сравнительный анализ исследованных поперечных наносекундных разрядов с тремя различными электродными системами на примере гелия с позиций соответствия их известному аномально-тлеющему разряду (АТР). Установлено, что для разряда с плоскими электродами значение плотности тока на катоде (/'„) и рассчитанная плотность для эквивалентного ATP (ja) примерно совпадают, и в этом случае разряд соответствует АТР. В случае разряда с катодом с полукруглой полостью значение j„ до трех раза больше, чем значение ja, соответственно, и в этом случае разряд близок к АТР. В случае разряда с катодом с прямоугольной полостью значение jK до 30 раз и в ограниченном разряде до 60 раз больше, чем значение ja (табл. 1) и разряд сильно отличается от АТР. Для этих же условий плотность тока в разрядном промежутке j почти в семь раз больше ji. Столь существенное отличие j от ja для разряда с щелевым катодом объясняется геометрией полости катода и связанного с ней эффектом полого катода.

Приведены результаты исследования динамики поверхностных явлений на границе плазма-диэлектрик. Измерялись диэлектрическая

проницаемость и tgS -диэлектрических потерь материала стенки разрядной камеры в зависимости от времени и степени взаимодействия с плазменно-пучковым разрядом. На основе анализа экспериментальных результатов показано, что в процессе взаимодействия с электронными потоками значение tgS сильно растет, а после прекращения воздействия электронных потоков релаксационные процессы длятся несколько десятков минут. После взаимодействия с плазменно-пучковым разрядом в диэлектрике из необратимые изменения диэлектрических свойств. Установлена частотная зависимость tgd для образца из

12

Гц

Рис. 4. Разность между значениями до и после взаимодействия образца с не плазменно-пучковым разрядом

стеклотекстолита происходят

стеклотекстолита (рис.4). Из рисунка видно, что в области низких частот и в области 3 МГц tgS испытывает необратимые изменения. Масс-спсктрометричгским методом выполнен анализ газовыделения из стенки разрядной камеры в результате взаимодействия с наносекундным плазменно-пучковым разрядом.

Во второй главе приведены результаты исследования механизмов эмиссии и генерации ускоренных электронов, их энергетических характеристик, режимов движения ускоренных электронов в разрядной плазме и формирования электронных пучков.

Предложен метод оценки коэффициента эмиссии электронов из катодной плазмы (ус) по осциллограммам при достижении импульсом тока разряда своего максимального значения из соотношения

гдеу'т - плотность полного тока разряда в максимуме,

- плотность иошюго тока на катоде.

В табл. 1. приведены значения ус для разряда с катодом с прямоугольной полостью и для сравнения рассчитанные для этих же условий значения обобщенного коэффициента эмиссии электронов с катода в результате бомбардировки катода тяжелыми частицами полученные с учетом зависимости <тГЖ1 и сечении упругих столкновений Оу от энергии и потерь энергия быстрых атомов в упругих столкновениях. Сравнение значений ус и показывает, что учет вкладов всех механизмов эмиссии электронов с латода в сумме дает значения у\ значительно меньшие, чем значения Ус- Это указывает на то, что в разряде у выхода из щели катода формируется плотная катодная плазма, которая играет роль плазменного электрода, и полученные нами оценочные значения ус относятся к эмиссии электронов из катодной плазмы.

Показано, что при характерных значениях р и 1)г в катодном слое исследованного поперечного наносекундного плазменно-пучкового разряда ионы движутся в столкновительном режиме, и преобладающим столкновителькым процессом для ионов является резонансная перезарядка, а электроны проходят катодный слой без столкновений. Кроме того, особая конструкция разрядной камеры, использованная в работе, обуславливает и сложный профиль пространственного распределения электрического поля между электродами. Для таких условий получить простое теоретическое выражение для оценки (1к не удается, поэтому из сопоставления наших экспериментальных результатов с результатами других авторов нами получены простые эмпирические соотношения р<1к< 0,44 Тор-см для гелия и рс/к < 7,5-10"2 Тор-см для аргона.

Таблица 1. Основные параметры разряда и ускоренных электронов в гелии

иг, в /ь А/см ]а, А/см2 м* Ус п £, эВ Л, см

620 0,23 0,015 15 1,5 0,7 370 0,60

1100 1,39 0,11 12 3,8 0,9 660 1Д5

1400 2,50 0,25 10 4,9 1,0 810 1,40

1700 4,50 0,33 14 8,1 1,1 940 1,63

1850 3,21 0,18 18 9,0 1,1 1120 1,95

2200 7,68 0,38 20 14,1 1,3 1320 2,16

2250 8,93 0,25 36 17,7 1,3 1350 2,30

2300 8,95 0,18 50 20,5 1,4 1380 2,40

Путем сопоставления длины свободного пробега электронов по отношению к неупругим процессам для гелия и аргона со значениями <4 показано, что для большинства исследованных условий Л > ¿4, и электроны, эмитируемые с поверхности катода, проходят область КПП без столкноиений и приобретают энергию е = еик. Длины пробега этих ускоренных электронов в плазме оценены по формуле А = (е!е()Л, где е-энергия ускоренных электронов, £, = 46 и 26 эВ - энергия образования пары ионов для гелия и аргона, соответственно. Полученные значения е и А в разряде а гелии приведены в табл. 1.

Подробно обсуждаются процессы движения наряженных частиц, ионизации и формирования структуры разряда в гелии и аргоне когда А > Ь, Ь >Л > I и А « /, где С = 0,6 см - расстояние между электродами, I = 0,2 см -расстояние между боковыми поверхностями щели в катоде. В частности, для условий А > £ показано, что быстрые электроны свободно достигают анода. При этом ионизация происходит во всем промежутке, на катод возвращается до половины ионов, генерируемых в плазме. ФТП отсутствует, и вся светящаяся область между катодом и анодом представляет собой область ОС. В этом случае области ОС у боковых поверхностей щели перекрываются, и в полной мере проявляется эффект полого катода. Установлена связь А с длиной области ОС разряда и связь структуры оптического излучения и разряда с особенностями релаксации энергии ускоренных электронов.

Получены значения критерия, определяющего границу перехода от пучкового режима движения электронов к гидродинамическому {¡4 на границе катодного слоя с плазмой и у поверхности анода для различных газов и различных электродных систем. Эти оценки показывают, что для исследуемых разрядов с преобладанием ионизирующих столкновений ц имеет нелокальный характер. Сила ионизационного трения увеличивается в направлении анода, и пучковый режим движения электронов, который имеет место в катодном слое, постепенно переходит в гидродинамический режим. Этот переход в аргоне и неоне наступает раньше, чем в гелии. Пучковый режим движения электронов наиболее характерен для разряда в гелии с катодом с прямоугольной полостью. Сделаны оценки интенсивности пучка

быстрых электронов и его ионизирующей способности и показано, что оптимальным для генерации электронных пучков из исследованных разрядов является открытый разряд в гелии с катодом с прямоугольной полостью, где величина тока пучка на поверхности анода достигает до 20% от величины разрядного тока.

Путем совместного численного решения неоднородного нелинейного уравнения Пуассона для распределения потенциала электрического поля с уравнением движения для электронов с учетом и без учета силы сопротивления греды в прямоугольной области П = {0 <х < а, 0 <у <Ь} ( а -глубина щели, Ь - ее ширина) при соответствующих граничных условиях рассчитаны распределения потенциала электрического поля, распределения плотности заряженных частиц и траектории движения электронов в полости катода при различных концентрациях электронов и их средней энергии. Максимальные значения амплитуды напряжения на аноде задавались исходя из эксперимент; 1лыю измеренных величин.

Х.сл» Х,сМ Х^м

а) б) в)

Рис. 5. Характерный вид эквипотенциальных линий в полости катода (а - пе= 1012см"3,б - пе= Ю|3см"3, в - пе= 3-1013 см"3) Ге = 104К, р„= 3 ед. СввЕ

Анализ этих результатов показывает, что при малых концентрациях электронов (менее 1012см"3) проникновение потенциала составляет менее 1/3 от глубины [цели (рис. 5а). Такой режим характерен для начальных стадий формирования разряда. Далее, по мере увеличения плотности электронов, потенциал проникает вплоть до основания щели за счет распределения пространственного заряда в полости катода (рис. 56). При плотности электронов выше 3-1013см~3 практически весь потенциал локализуется вдоль внутренних поиерхностей полости щелевого катода (рис. 5в). Траектории движения электронов, рассчитанные с учетом силы сопротивления и без нее, существенно отличаются. В случае отсутствия учета силы сопротивления электроны, отражаясь от боковых поверхностей полости катода, совершают колебательные движения и в процессе движения фокусируются по центру полости катода. При учете силы сопротивления среды траектории движения электронов меняются сильнее, сокращается расстояние, проходимое ими в плазме, и они выносятся полем из щели катода.

В третьей главе приводятся результаты исследования анизотропии процессов электронного возбуждения атомов с использованием методов поляризационной спектроскопии. Приведены зависимости степени линейной

15

поляризации спонтанного излучения на различных спе ктральных переходах атомов от р, U0 и времени. Поляризационные измерения спонтанного излучения поперечного наносекундного разряда со щелевым катодом выполнены в тех же условиях, при которых исследованы основные параметры разряда и заряженных частиц. Были подробно исследованы поведение интенсивностей и степени линейной поляризации излучения TJ спектральных линий Hel, соответствующих спектральным переходам (4'Р -2'S), (4]D - 2*Р) и (З'Р - 2'S). Верхние уровни выбранных спектральных линий в основном заселяются прямым электронным ударом с основного состояния, имеют заметный эффект Штарка и исследование их позволяет изучить пучковые свойства разрядной плазмы. Исследования показали, что излучение на всех указанных спектральных линиях частично поляризовано, причем степень поляризации излучения на разных линиях различна по

На рисунке 6 приведены зависимости степени

поляризации излучения от р для линии Я = 501,6 нм в открытом разряде и Я = 396.5 нм в открытом и ограниченном разрядах. Анализ

экспериментальных результатов показывает, что в исследованных условиях значение т;

спонтанного излучения в открытом разряде на длине волны Л = 396,5 нм в среднем составляет 20 25%, на длине волны Л = 492,1 нм составляет 2 + 4% и на дшне волны Л = 501,6 нм 10 •*■ 12%, а в ограниченном разряде на указанных линиях значение г) значительно меньше, чем в открытом разряде. Степень поляризации спонтанного излучения на различных стадиях разряда отличается как по величине, так и по знаку. Кроме того, в начальных стадиях разряда степень поляризации излучения вблизи катода выше, чем вблизи анода. Далее с помощью теоретического анализа и соответствующих оценок показано, что наблюдаемая в эксперименте поляризация излучения исследованных спектральных линий связана с пучковой составляющей электронной компоненты, которая вызывает анизотропию процессов электронного возбуждения атомов в плазме наносекундного разряда с полым катодом. Поляризация излучения спектральных линий является экспериментальным подтверждением формирования пучков ускоренных электронов в исследуемых разрядах.

Рис. 6. Зависимости т] отр при (/0 = 3 кВ (1 - открытый разряд Л = 396,5 нм; 2 -открытый разряд Я = 501,6 нм; 3 -ограниченный разряд Я = 396,5 нм).

В четвертой главе приводится аналитический обзор литературы, показывающий, что механизмы формирования упорядоченных структур в плазме достаточно сложны и многообразны. В этой связи наиболее оптимальным вариантом проведения исследований представляется экспериментальное определение большого количества параметров разряда и упорядоченных плазменных структур и установление, таким образом, общих закономерностей, которые могут служить исходными предпосылками для построения теоретических моделей формирования упорядоченных структур (страт).

Приводятся результаты экспериментального исследования динамики формирования и поведения регулярной периодической плазменной структуры (страт) в диапазоне изменения р (1 - 60 Тор) и амплитуды и0 (0,1 - 1кВ). Установлены и приведены критические значения напряжения горения и разрядного тока, соответствующие верхним границам областей формирования страт в поперечных наносекундных разрядах с катодом с различной кривизной поверхности в Не, № и Аг.

Систематизация всех полученных экспериментальных результатов показывает, что:

1. В импульсных разрядах наносекундной длительности в инертных газах при средних давлениях рабочего газа формируется периодическая плазменная структура в виде страт;

2. Слоистая структура плазменного столба во всех исследованных условиях появляется с катодной стороны и затухает к аноду. В щели катода регулярная структура не наблюдается;

3. С увеличением давления газа увеличивается коэффициент пространственного затухания страт, что приводит к уменьшению их длины, а количество страт увеличивается;

4. Периодическая плазменная структура появляется на стадии сформировавшегося разряда. С ростом давления газа в камере, атомного веса рабочего газа и значения прикладываемого к электродам напряжения длительность существования периодической структуры в разряде уменьшается.

5. Верхние границы формирования плазменной структуры по напряжению горения и, в особенности, по разрядному току в неоне намного выше, чем в аргоне, а в аргоне выше, чем в гелии.

Сделан анализ полученных экспериментальных результатов и установлены механизмы, а также общая картина формирования плазменной структуры в исследованных наносекундных разрядах. Из рисунка 7 видно, что в поперечном наносекундном разряде со всеми использованными электродными системами, в том числе и с электродной системой с плоскопараллельными электродами формируется периодическая плазменная структура в виде страт. От геометрической формы поверхности катода в основном зависит форма самих страт и длина области положительного столба, занимаемая периодической структурой. Значения основных параметров разряда и плазменной структуры, соответствующие оптическим

17

картинам (рис. 7), приведены в таблице 2. Размеры страт (4) определялись из оптических картин по количеству страт в разрядном промежутке и длины области плазменного столба, занимаемого ими. Средняя приведенная напряженность электрического поля (ЕШ)Р, оценивалась по значению напряжения горения разряда в момент максимума разрядного тока. Концентрации электронов в разрядном промежутке оценивались по формуле ¡/еОаг. Из таблицы видно, что размеры страт и концентрация заряженных частиц в плазме зависят от формы поверхности катода и особенно сильная зависимость указанных параметров наблюдается от рода рабочего газа. В аргоне продольный размер страты в пять раз меньше чем в гелии, а концентрация электронов в разрядной плазме на порядок больше при примерно одинаковых разрядных условиях.

а) б) в) ;

Рис. 7. Картины пространственной структуры разряда р = 20 Тор (а - Не; б - Ые; в - Аг)

Для определения основных механизмов, участвующих в образовании страт, получены оценки для разряда в гелии, которые показывают, что в наносекундных разрядах в инертных газах с параметрами (£/А0Р порядка 100 Тд и давлении газа в несколько десятков Тор можно исключить влияние диффузионных процессов переноса электронов и ионов, конвективных процессов переноса ионов и изменение плотности частиц газа (АО из-за его нагрева в формировании страт. В этих условиях незначительной является роль процессов ступенчатой ионизации, а внутренние поля определяются только ионизацией прямым электронным ударом и дрейфовым переносом электронов в электрическом поле, формируемом объемным зарядом ионов, 1

т.е. исследованные в данной работе стоячие страты являются ионизационно-дрейфовыми волнами. Во всех экспериментах при постепенном увеличении величины иг плазменная структура исчезает, и разряд переходит в однородную объемную форму.

При дальнейшем повышении значений напряжения в плазменно-пучковом разряде за счет нелинейного взаимодействия электрического поля с потоками заряженных частиц формируются области кумуляции электрического поля и заряженных частиц.

Таблица 2. Параметры разряда и плазменной структуры

газ и* В А/см2 (Ш)„, Тд и, см «е, см"

с плоским катодом

Не 670 0,04 27 0,10 3,6-10'"

Ие 625 0,08 25 0,08 5,9-Ю10

Аг 600 0,24 24 0Щ І^ио"'

с катодом с полукруглой полостью

Не 460 0,02 70 0,13 5,9-109

Ке 410 0,06 50 2,6-10'"

Аг 700 0,95 71 "І^оГ1 5,0-10"

В качестве иллюстрации на рис. 8 представлена характерная оптическая картина пространственной структуры разряда и соответствующие ей импульсы разрядного тока и оптического излучения в гелии с катодом с прямоугольной полостью. На оптической картине видно, что у выхода из

Рис. 8. Пространственное распределение интенсивности оптического излучения и характеристики разряда р = 10 Тор, и0 = 3 кВ

полостью

щели катода формируется яркое пятно формы эллипса с максимальной интенсивностью излучения в центре. При этом на импульсах разрядного тока и оптического излучения наблюдаются по два максимума. Максимумы на импульсе тока полностью разделены, величина первого максимума в два раза больше второго, и при общей длительности импульса тока 100 не второй максимум формируется примерно через 70 не после первого максимума. На импульсе излучения второй максимум также образуется через 70 не после первого максимума, и оба максимума на импульсе излучения с задержкой примерно 50 не повторяют максимумы тока. Эти закономерности показывают, что максимумы на импульсе излучения разряда связаны с максимумами тока. Сопоставление импульсов тока и излучения с оптической картиной разряда показывает, что длительность и форма импульсов тока и излучения определяются динамикой формирования структуры разряда, которая существенным образом влияет на перенос тока в разрядном промежутке. Из-за вытягивания плазменных электронов внешним полем и дрейфового ухода быстрых электронов в поперечном направлении электроны быстро покидают область повышенной ионизации, что приводит к появлению области нескомпенсированного положительного заряда у выхода из щели катода со стороны разрядного промежутка. В дальнейшем эта область положительного заряда начинает играть роль виртуального анода и замыкает на себя ток свободных электронов, что приводит к ограничению тока между электродами.

Для проверки описанной качественной картины использована система уравнений для начальных стадий развития разряда

д{псисх) d(neuj

—— -Ii-

dt дх ду

dt дх ду

дЕх dEv л ,

—- + —— = 4яе(п ~пе)

дх ду

где оех=цеЕх, и =ц(Е uix=ßtEx, ц = ц£' Ех = м -

дх оу >

подвижности электронов и ионов, (р - потенциал на аноде, у, - частота ионизации атомов электронным ударом.

Решение системы производилось в среде MathCAD Professional для прямоугольной области. Были рассчитаны распределения электронов, ионов и электрического поля в промежутке исследуемого плазменно-пучкового разряда наносекундной длительности при различных начальных и граничных условиях. Характерные результаты расчетов распределения параметров разряда между электродами при начальном потенциале - 0,8 ед. СГСЕ и давлении 10 Тор приведены на рис. 9 и 10. Из расчетов видно, что, действительно, при неоднородном характере процессов продольного и

поперечного дрейфа электронов и ионов формируется некомпенсированный заряд и обусловленный им профиль электрического поля, который приводит к образованию локальной области усиленного электрического поля.

Рис. 9. Характерное распределение Рис. 10. Распределение потенциала плотности заряда (п, - пе) между между электродами при начальной электродами концентрации пе - З-1011 см"3

В пятой главе исследуется влияние внешнего поперечного магнитного поля на электрические, оптические, спектральные характеристики и структуру поперечного наносекундного разряда с полым катодом. В начале главы приведен небольшой обзор работ показывающий, что в литературе практически отсутствуют работы по исследованию влияния внешнего магнитного поля на характеристики наносекундного разряда с полым катодом.

а) б) в) г)

Рис. 11. Пространственная структура разряда а-/>=10 Тор; U0- I кВ; Я=0;б-р = 10 Тор; U0= 1кВ; Н= 1800 Э; в - /> = 60 Тор; U0= ЗкВ; Я= 0; г -/?= 60 Тор; і/0=ЗкВ;Я = 1800 Э

Получены экспериментальные результаты, показывающие, что при наложении на разрядный промежуток постоянного поперечного магнитного

21

поля происходит стягивание разрядной области к центру разрядного промежутка и формирование плотного плазменного столба, то есть уменьшение размеров плазменной области вдоль приложенного магнитного поля (рис. 11). Причем при постоянном давлении в магнитном поле с увеличением величины и0 влияние магнитного поля на разряд увеличивается. Наложение магнитного поля приводит к уменьшению напряжения горения и многократному увеличению разрядного тока. Кроме того, магнитное поле меняет характер поведения зависимостей амплитудных значений напряжения горения (ит) и разрядного тока (/„) от давления газа в разряде. Если без магнитного поля в разряде при увеличении р происходит уменьшение значений (/,„ и увеличение значений ¡т, а в разряде в магнитном поле наблюдается обратная картина, увеличение давления приводит к увеличению значений ит и уменьшению значений /„,. Интересно отметить, что изменение поперечных размеров и электрических характеристик плазменно-пучкового разряда при наложении магнитного поля наблюдается и при ш2т2 « 1.

На основе анализа решения уравнения движения плазмы в магнитном поле показано, что наблюдаемые на эксперименте в магнитном поле изменения поперечных размеров разряда объясняются соотношением газокинетического и магнитного давления. Многократное увеличение плотности тока в магнитном поле связано с существенным увеличением частоты ионизации за счет замедления движения ускоренных электронов через катодный слой в магнитном поле и возвращением большинства ионов на поверхность катода.

Результаты измерений интенсивности оптического излучения из центра разрядного промежутка показывают, что с ростом величины р влияние магнитного поля на интенсивность оптического излучения падает (рис.12).

Подробное исследование интенсивностей излучения спектральных линий НеI в магнитном поле и без него показало, что величины амплитуд максимумов

импульсов излучения на разных спектральных линиях при наложении магнитного поля ведут себя по-разному. Во всех исследованных условиях наложение

магнитного поля приводило к росту интенсивности излучения в поздних спектру интенсивности излучения разряда от стадиях разряда.

давления при 11о= 1 кВ Сопоставление панорамных

« 8

Ч с

X в

ь о

~ 4

2 0

-н = 0 -н = 1.8кэ

0 10 20 30 40 60 60

Р,Тор

Рис. 12. Зависимости интегральной по

спектров излучения атомов гелия в разряде в магнитном поле и без него показывает, что наложение магнитного поля приводит к увеличению интенсивности излучения спектральных линий, расположенных в коротковолновой области спектра, примерно в пять раз и, наоборот, к уменьшению в два раза интенсивности излучения спектральных линий, расположенных в длинноволновой области (рис.ІЗ).Таким образом, наложение магнитного поля на разряд приводит к смещению максимума излучения в коротковолновую область спектра излучения разряда. При увеличении значений р влияние магнитного поля на интенсивности излучения спектральных линий заметно уменьшается. Уже при р > 50 Тор магнитное поле практически не влияет на распределение интенсивностей в панорамном спектре излучения разрядной плазмы.

Далее показано, что поперечное магнитное поле уменьшает дрейфовую скорость электронов, что приводит к увеличению времени пребывания электронов в полости катода в области усиленного электрического поля, росту числа иоиизаций и излучательной способности плазмы.

600

Ч

® 400

200

Лі

300

400 500

Х,нм

а)

600

800 600 400 200

300

Іііка

400 ^ >нм 500

б)

Рис. 13. Панорамный спектр излучения разряда в гелии р = 10 Тор, и0 = 2 кВ (а-#= 0; б-#= 1,8 кЭ)

Детально исследовано влияние магнитного поля на процесс формирования упорядоченных плазменных структур в поперечных наносекундных разрядах с полым катодом в Не, Ие и Аг. Систематизация экспериментальных результатов показывает, что при всех исследованных условиях наложение поперечного магнитного поля приводит к уменьшению длины страт, одновременному увеличению области, занимаемой плазменной структурой, и увеличению количества страт в промежутке, увеличению длительности существования плазменной структуры в разряде и расширению границ формирования плазменной структуры по давлению газа.

Исследование зависимости критических значений напряжения горения и тока разряда, соответствующих верхней границе области формирования плазменной структуры, от давления газа в разрядной камере показало, что наложение постоянного магнитного поля на разряд с катодом с

23

прямоугольной полостью в гелии приводит к расширению верхней границы области формирования периодической плазменной структуры по

а) б)

Рис. 14. Критические значения напряжения горения и тока разряда, при которых исчезает плазменная структура в разряде в Не: а-# = 0;в-# = 1,8 кЭ

напряжению горения и, особенно по току разряда и существенному изменению характера поведения критических значений в исследованном диапазоне давлений газа (рис.14).

Шестая глава посвящена исследованию концентраций метастабильных атомов гелия и неона в разрядной плазме в магнитном поле и без него, анализу кинетики возбужденных атомов в наносекундных разрядах с полым катодом и обсуждению результатов исследования оптических эффектов с участием метастабильных атомов в этих разрядах.

Описаны использованные в работе экспериментальная установка и метод лазерной абсорбционной спектроскопии с наносекундным временным разрешением. Приведены результаты расчетов зависимости полного поглощения А ОТ оптической ТОЛЩИНЫ %(}1 без магнитного поля и в магнитном поле с учетом тонкой структуры и эффекта Зеемана для спектральных переходов Не1{33Р - 238) и Не1{З'Р - 215). Далее приведены результаты экспериментальных исследований, показывающие, что концентрация возбужденных атомов на уровне 23Б атомов гелия в магнитном поле и без него на порядок больше, чем на уровне 2'5. Наложение поперечного магнитного поля Н = 1,8 кЭ приводит к одновременному уменьшению концентрации возбужденных атомов на уровнях 2'Б и 2». Также полученные результаты показывают, что максимумы концентрации возбужденных атомов #е(238)и Л'е(Зз3Р|) достигаются примерно при одинаковых разрядных условиях и составляют в максимуме величину порядка ~ 3-1013 см"3, что сопоставимо с плотностью электронов в разряде.

Рассмотрена кинетика заселения возбужденных состояний атомов на примере наносекундного разряда в смеси гелия и при этом учтено большое число элементарных процессов с участием как заряженных, так и нейтральных частиц и фотонов. С учетом перечисленных процессов

24

получена система уравнений для плотности электронов Л/» плотности возбужденных атомов гелия Ы\ с п = 2, плотности возбужденных атомов гелия N2 с п = 3,4 и средней энергии электронов 7'е. Полученная система из дифференциальных уравнений баланса решена методом Рунге-Кутта 4-го порядка, и рассчитаны заселенности Л^ и времена релаксации средней энергии электронов Ге при различных начальных условиях. Результаты расчетов пока$али, что на заднем фронте импульса тока наносекундного разряда с полым катодом формируется второй максимум заселенностей возбужденных состояний атомов Не! с п = 3,4, связанный с быстрой релаксацией средней энергии электронов и, как следствие, перераспределением заселенностей уровней, расположенных в районе «узкого месте.». В последующем, в раннем послесвечении, основным механизмом заселения возбужденных состояний Не! с п = 3,4 является диссоциативная рекомбинация ионов Не2+ с электронами.

Представлены результаты экспериментального исследования эффектов взаимодействия излучения широкополосного лазера на красителе со структурой поперечного наносекундного разряда и дан анализ возможных механизмов искажение контура спектральной линии поглощения на длине волны 650,6 нм атома неона.

1000

о 500

Чч

750

«500

250

ч,,

648

650 652 Х,НМ

а)

654

648

650 652 X ,НМ

654

б)

Рис. 15. Спеюр поглощения в разряде в неоне при р = 10 Тор, иа = 1,5 кВ, ( = 220 не (а - лазерное излучение распространяется параллельно поверхности г олости, б - лазерное излучение распространяется под углом к внутренней поверхности полости)

Экспериментально показано, что при распространении широкополосного лазерного излучения в неоднородной плазме внутри прямоугольной полости катода наблюдается контур спектральной линии поглощения вида кривой аномальной дисперсии (рис. 156). Выполнены детальные исследования данного эффекта в зависимости от условий в разряде. Систематизация результатов этих экспериментов позволила установить, что данный эффект наблюдается при превышении плотности

поглощающих атомов определенной критической величины, причем максимум эффекта искажения контура спектральной линии поглощения приходится на максимум плотности поглощающих атомов. Проанализированы механизмы появления данного эффекта в неоднородной плазме вблизи узкой спектральной линии поглощения.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации обобщены результаты многолетних исследований предложенного в данной работе нового типа поперечного наносекундного разряда с протяженным полым катодом, позволяющего генерировать ленточные пучки ускоренных электронов с энергией в несколько кэВ и мощные наносекундные импульсы тока с амплитудой до 1 кА при относительно небольших значениях прикладываемых к электродам напряжений. В процессе работы над темой впервые в единых условиях эксперимента исследованы вопросы общего характера (формирование электрических, оптических, спектральных, поляризационных характеристик и пространственной структуры разряда), специфические эффекты (формирование упорядоченных плазменных структур, пучков ускоренных электронов, областей кумуляции электрического поля и заряженных частиц) и лазерно-индуцированные эффекты с участием метастабильных атомов.

При этом получены следующие основные результаты:

1. Впервые выполнены комплексные экспериментальные исследования основных характеристик и пространственной структуры поперечных наносекундных разрядов в гелии, неоне и аргоне в зависимости от амплитуды прикладываемого напряжения, давления газа, формы профиля полоста в катоде и диэлектрической границы, ограничивающей область разряда в магнитном поле и без него. Установлено, что в зависимости от значений параметра ЕШ и плотности электронов пе существуют три разные формы функционирования исследованного наносекундного разряда, а именно: стратифицированный разряд, однородный объемный разряд с пучком электронов и сильноточный плотный разряд с областями кумуляции электрического поля и заряженных частиц.

2. Впервые исследовано влияние формы поверхности катода на динамику развития и основные характеристики разряда и установлено, что разряд с катодом с прямоугольной полостью по своим характеристикам сильно отличается от аномально тлеющего разряда, и что это отличие обусловлено геометрией разрядного промежутка и связанного с ней эффектом полого катода. Установлено, что при ограничении разряда диэлектрическими стенками скорость нарастания тока достигает 3 -1010 А/с, и величина импульса тока возрастает более, чем на порядок.

3. Предложен и реализован метод оценки значения коэффициента электронной эмиссии ус по осциллограммам напряжения горения и разрядного тока. Получены высокие значения ус показывающие, что в разряде с полым катодом, эмиссия электронов происходит из плотной

катодной плазмы, которая играет роль плазменного электрода. Установлено, что в гелии и аргоне ус имеет максимальные значения для разряда с прямоугольной полостью, ограниченного диэлектрическими стенками.

4. Методами поляризационной спектроскопии экспериментально установлено, что в исследуемом разряде формируются пучки ускоренных электронов. Показано, что оптимальным для генерации электронных пучков является открытый разряд с катодом с прямоугольной щелевой полостью, где величина тока пучка на поверхности анода достигает до 20% от величины разрядного тока.

5. Исследована кинетика процессов релаксации энергии ускоренных электронов и показано, что характер релаксации их энергии существенно влияет на динамику развития, структуру и оптические свойства плазменно-пучкового разряда.

6. Рассчитаны распределения потенциала электрического поля в полости катода с учетом пространственного заряда. Показано, что проникновение электрического потенциала вглубь полости катода обусловлено исключительно накоплением пространственного заряда. Электроны, эмитированные с поверхности катода, при прохождении катодного слоя ускоряют« и совершают колебательные движения внутри полости катода, и при определенных условиях возможна фокусировка части ускоренных электронов по центру полости щелевого катода.

7. Впервые обнаружено и экспериментально исследовано формирование периодической плазменной структуры в наносекундных разрядах в инертных газах с катодами с различной кривизной поверхности. Определены основные параметры страт и верхние границы области формирования страт по напряжению горения и разрядному току. Установлено, что плазменная структура образуется на стадии сформировавшегося разряда; длительность ее существования составляет от 50 не до 1 мкс и зависит от давления газа в разрядной камере и величины г рикладываемого напряжения. Показано, что в исследованных условиях механизм формирования наблюдаемой периодической плазменной структуры имеет ионизационно-дрейфовую природу.

8. Обнаружена, что при высоких значениях прикладываемого напряжения при наносе1сундном пробое газа у выхода из полости катода формируется область нескомпенсированного положительного заряда, которая играет роль вирту;шыюго анода и замыкает на себя ток свободных электронов. Путем числ енного моделирования показано, что образование локальной области усиленного электрического поля наблюдается при неоднородном характере процессов продольного и поперечного дрейфа электронов и ионов из-за различных инерционных свойств заряженных частиц.

9. Впервые выполнены комплексные экспериментальные исследования влияния внешнего поперечного магнитного поля на электрокинетические, оптические, спектральные характеристики и структуру поперечных наносекундных разрядов с различными профилями поверхности катода в

27

диапазоне давлений газа I- 60 Тор. Установлено, что наложение постоянного магнитного поля на разряд приводит к уменьшению длины страт, увеличению их количества в промежутке, существенному расширению верхней границы области формирования периодической структуры по напряжению горения и, особенно, по току разряда и увеличению длительности существования структуры в разряде.

10. Впервые выполнены детальные исследования концентраций возбужденных атомов инертных газов в наносекундных разрядах с полым катодом в магнитном поле и без него. Показано, что в процессе наносекундного пробоя газа формирование группы высокоэнергетичных электронов приводит к образованию возбужденных, в том числе метастабильных, атомов, по плотности сопоставимых с плотностью свободных электронов разряда. При этом основным механизмом образования и разрушения метастабильных атомов в начальных стадиях наносекундного разряда с полым катодом является конкуренция между процессами прямого возбуждения атомов электронным ударом и ступенчатой ионизацией с этих уровней. Установлено, что на заднем фронте импульса тока формируется второй максимум заселенностей возбужденных состояний атомов, связанный с быстрой релаксацией средней энергией электронов и, как следствие, перераспределением заселенностей уровней, расположенных в районе «узкого места».

11. Впервые при исследовании процессов взаимодействия широкополосного лазерного излучения с плазмой поперечного не разряда со щелевым катодом в неоне обнаружено и исследовано формирование контура поглощения вида аномальной дисперсии вблизи длины волны А = 650,6 нм. Установлено, что максимум эффекта искажения контура спектральной линии поглощения во времени приходится на максимум плотности поглощающих атомов.

12. Исследована динамика изменения диэлектрических свойств материала стенки разрядной камеры в зависимости от времени нахождения образца в вакууме, температуры, дозы УФ облучения, электронного потока и комбинированного воздействия всех указанных факторов. Установлена частотная зависимость tg5 - диэлектрических потерь для образца из стеклотекстолита. Установлено, что после взаимодействия с плазменно-пучковым разрядом tgS-диэлектрических потерь в области низких частот и при частотах вблизи 3 МГц испытывает необратимые изменения.

Список основных публикаций по теме диссертации (Издания из списка

ВАК выделены жирным шрифтом)

1. Исследование импульсного поперечного разряда наносекундной длительности в полом катоде в Не и в смеси Не - Ar / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О. А. Омаров // В сб.: Материалы 4 Всесоюзной конференции по ФГР. Махачкала, 1988. Ч. 2. С. 75 - 76.

2. Формирование нелокальной ФРЭЭ в разрядной плазме молекулярных газов / H.A.. Горбунов, A.A. Кудрявцев, К.О. Иминов // ЖТФ. 1988. Т. 58. №12. С. 2.101 -2309.

3. Усиление света на 33D-2JP переходе атома гелия в разряде смеси гелий-аргон / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов // Оптика и спектр. 1990. Т. 68. Вып. 1.С. 48-51.

4. Development kinctics of ions fronts and their impact on ns discharge optic characteristics / N.A. Ashurbekov, K.O. Iminov, O.A. Omarov, N.O. Omarova, K.T. Taibov // In: Prosp. 20 Int. Conf. on Phen. In Ionis. Gases. Pisa, Italy, 1991. P. 540-541.

5. Релаксация возбуждения в не разряде в гелии в условиях волнового пробоя / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, Н.О. Омарова, К.Т. Таибов И В кн.: Материалы 8 Всесоюзной конференции по ФНП. Минск, 1991. С. 56 -57.

6. Влияние бистрых электронов на релаксацию возбуздения в продольном не разряде в гелии / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, Н.О. Омарова // В кн.: Материалы 6 Всесоюзной конференции по ФГР. Казань, 1992. С. 112 -ИЗ.

7. Разработка лазерно-спектроскопических методов диагностики пробойной стадии ратития плазмы импульсных сильноточных разрядов / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов // В сб.: Лазерная физика. Санкт - Петербург, 1994. Вып. 9. С. 35.

8. Кинетика продольных газовых разрядов с жесткой составляющей электронной компоненты / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.А.Омаров, К.Т. Таибов // Вестник ДГУ. 1995. № 1. С. 112 - 126.

9. Динамика развития поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Курбанисмаилов, О.А.Омаров // Вестник ДГУ. 1996. Вып. I. С. 7 - 13.

10. Динамика формирования оптического излучения наносекундного разряда / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Курбанисмаилов, О.А.Омаров, Н.О. Омарова // В сб.: Материалы II Международной конференции по физике плазмы и плазменным технологиям. Минск, 1997. С. 32 - 35.

11. Роль поверхностных явлений в процессе формирования ускоренных электронов в объемном разряде в коротких межэлектродных промежутках / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Курбанисмаилов, О.А.Омаров, К.Т. Таибов// В сб.: Материалы II Международной конференции по физике плазмы и плазменным технологиям. Минск, 1997, с. 52 -54.

12. Влияние поперечного магнитного поля на кинетические коэффициенты в плазме не эазряда в гелии / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.А.Омаров, К.Т. Таибоа // Вестник ДГУ. 1997. Вып. 1. С. 5 - 9.

13. Ионизационная релаксация поперечного не разряда с щелевым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Курбанисмаилов, О.А.Омаров // ТВТ. 1998. Т. 36. № 3. С. 368 - 373.

14. Динамика оптического излучения поперечного не разряда с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Курбанисмаилов, О.А. Омаров // Оптика и спектр. 1998. Т. 84. № 4. С. 556 - 562.

15. Кинетика возбужденных атомов в плазме поперечного не разряда с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.А.Омаров, К.Т. Таибов II Вестник ДГУ. 1998. С. 49 - 54.

16. Кинетика возбуждения атомов в не разряде в поперечном магнитном поле / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.А.Омаров, К.Т. Таибов // В сб.: Плазма XX век. Петрозаводск. 1998. С. 139- 141.

17. Влияние поперечного магнитного поля на заселенности метастабильных состояний атомов гелия в не разряде / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.А.Омаров, К.Т. Таибов// В сб.: Материалы IX конференции по ФГР. Рязань. 1998. С. 36-37.

18. Population mechanism of the excited states of helium atoms at a hollow cathode in He-Ar mixture nanosecond discharge / El-Koramy, N.A. Ashurbecov, K.O. Iminov //Jap. J. AppL Phys. Pt.l. 1S98. V. 37. № 6A. P. 3546-3549.

19. Влияние поперечного магнитного поля на заселенности метастабильных состояний атомов гелия в наносекундном разряде / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.А. Омаров, К.Т. Таибов И Известия РАН. Сер. физ. 2000. Т. 64. №7. С.1355- 1362.

20. Численное моделирование распределения электрического потенциала в газовом разряде с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, B.C. Виричуева, К.О. Иминов, О.А. Омаров// Вестник ДГУ. Махачкала, 2001. Вып.1. С. 5 -9.

21. The Excited Atom's Kinetics in the Plasma of Transversal Nanosecond Discharge with Slot-hole Cathode / N.A. Ashurbekov, K.O. Iminov // Int. J. Modern Phys. B. 2002. Vol. 16. № 26. P. 3993 - 4001.

22. Режимы формирования поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом/ Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.А. Омаров// Вестник ДГУ. 2002. Вып.1. С. 14-20.

23. Численное моделирование распределения электрического потенциала в поперечном газовом разряде с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, B.C. Виричуева, К.О. Иминов, О.А. Омаров // В сб.: Материалы XI конференции по ФГР. Рязань, 2002. С. 54-55.

24. Пространственное распределение параметров плазмы внутри полости катода в поперечном наносекундном разряде с щєлєеьім катодом / Н.А. Ашурбеков, B.C. Виричуева, К.О. Иминов, О.А. Омаров И Известия РАН, серия физическая. 2003. Т. 67. № 9. С. 1307 - 13 И.

25. Динамика развития поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.А. Омаров // Вестник ДГУ. Естественные науки. Спец. выпуск, посЕященный 60-летию кафедры общей физики. Махачкала. 2005. С.97-101.

26. Динамика формирования поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом в инертных газах / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов,

В.С.Кобзеза // В сб: Материалы XXXIII Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. 2006. http: //plasma.gpi.ru/ Zvenigorod /XXXIII /T.htmI#SekcijaT

27. Роль быстрых электронов в кинетике оптического излучения в плазменно-пучковом разряде с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев, О.А. Омаров // Известия ВУЗов Сев.-Кав. Региона. Естественные науки. № 3. 2006. С. 16-19.

28. On the mechanism of development of plasma-beam discharge with the slothole cathode / N.A. Ashurbekov, K.O. Iminov, V.S. Kobzeva, O.V. Kobzev // V International Conference "Plasma Physics and Plasma Technology". Minsk, Belarus. 2006. Vol. 1. P. 128- 131.

29. Оптические свойства импульсно-периодических высоковольтных наносекущных разрядов плазменно-пучкового типа / Н.А. Ашурбеков, К.О. Имиков, О.А. Омаров, Н.О. Омарова // В сб.: Материалы IV Всероссийской конференции по физической электронике ФЭ-2006. Махачкала. 2006. С.8-9.

30. Формировшие ускоренных электронов и их влияние на структуру наносекун,щого разряда с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // ТВТ. 2007. Т. 45. № 3. С. 485 - 491.

31. О роли высокоэнергетичных электронов в формировании структуры плазменно-пучкового разряда с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. Вып. 12. С. 47-54.

32. Режимы формирования оптического излучения наносекундного плазменно-пучкового разряда с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // VIII Международная конференция «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул». Томск. 10-14 сентября 2007. http://symp.iao.ru/ru/ampl/08/sess/

33. Эмиссия электронов с поверхности щелевого катода в поперечном наносекундном разряде в гелии / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // В сб.: Труды Международной конференции «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах». Махачкала. 2007. С. 549 - 552.

34. Электрические и оптические характеристики наносекундного разряда с щелевым катодом, ограниченного диэлектрическими стенками / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34 Вып. 1.С. 17-25.

35. Поляризация состояний атомов гелия в плазме наносекундного разряда с щелевым катодом / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // В сб.: Тезисы докладов XXXV Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС. Звенигород. 2008. http://www.fpl.gpi.ni/Zvenigorod/XXXV/L.html#Sekcija Р

36. Особенносги пространственно-временного формирования наносекундного разряда с щелевым катодом в аргоне / Н.А. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // В сб.: Материалы V

31

Всероссийской конференции «Физическая электроника». Махачкала.

2008. С. 77-81.

37. Роль поверхностных явлений при формировании наносекундных высоковольтных разрядов / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, К.Т. Таибов // Известия вузов. Сев.-Кав. регион. Естественные науки. 2009. № 2. С. 29 -31.

38. Режимы формирования оптических свойств наносекундного разряда среднего давления с щелевым катодом в аргоне / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // Известия вузов. Физика. Томск.

2009. №4. С. 89 - 94.

39. Особенности механизмов формирования открытой) и ограниченного поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // ТВТ. 2009. Т. 47. №3. С. 338-343.

40. Исследование структуры плазмы в щели катода поперечного наносекундного разряда в аргоне / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // В сб.: Тезисы докладов XXXVI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы к УТС. Звенигород. 2009. http://wwvv.fpl.gpi.rU/Zvenigorod/XXXVI/L.html#Siekcija Р

41. Поперечный наносекундный разряд с щелевым катодом при средних давлениях рабочего газа / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // IX Международная конференция «Импульсные лазеры на переходах агомов и молекул» AMPL-2009. (14-1Í сентября) Томск. 2009.http://symp.iao.ru/ru/ampl/09/auxinfo

42. The Impact of Transversal Magnetic Field On the Spatial Structure of Nanosecond Discharge With Slot Cathode / N.A. Ashurbekov, K.O. Iminov, O.V. Kobzev, V.S. Kobzeva // VI International Conference «Plasma Physics and Plasma Technology» (PPPT - 6) September 28 - October 2, 2009. Minsk, Belarus. Vol. LP. 241 -244.

43. Исследование влияния поперечного магнитного поля на спектральные характеристики наносекундного разряда / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Курбанисмаилов, К.Т. Таибов // В сб.: Труды Международной конференции «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах». Махачкала. 2009. С. 518 - 521.

44. Поляризация состояний атомов гелия в наносекундном разряде с щелевым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // ТВТ. 2010. Т. 48. № 2. С. 163 - 168.

45. Формирование высокоэнергетичных электронов в поперечном наносекундном разряде с щелевым катодом при средних давлениях рабочего газа / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев, B.C. Кобзева И ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 8. С. 63 - 70.

46. Периодические плазменные структуры в наносекундном разряде с щелевым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев, B.C. Кобзева // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. Вып. 16. С. 62 - 69.

47. Исследование влияния поперечного магнитного поля на'интенсивности излучения спектральных линий атомов гелия в плазме наносекундного разряда / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, В.С.Кобзева, К.Т.Таибов // Вестник ДГУ. Естественные науки. 2010. Вып. 6. С. 42 - 50.

48. Исследование структуры наносекундного разряда с щелевым катодом в гелии / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев // В сб.: Тезисы докладов XXXVII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 8-12 февраля 2010 г. http: //www.fpl.gpi.ru /Zvenigorod /XXXVII /L.htmWSekcija Р

49. Оптика высоковольтных наносекундных электрических разрядов в инертных газах / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев, Г.Ш. Шахсинов, А.Р. Рамазанов // В сб.: Материалы VI Всероссийской конференции «Физическая электроника». Махачкала.

2010. С. 37-39.

50. Влияние поперечного магнитного поля на электрические и оптические характеристики наносекундного разряда с полым катодом / H.A. Ашурбеков, К.С». Иминов, О.В. Кобзев, B.C. Кобзева, Р.Г. Турциев // В сб.: Материалы VI Всероссийской конференции «Физическая электроника». Махачкала. 2010. С. 85 - 87.

51. Страты в плазме наносекундного разряда с щелевым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев, B.C. Кобзева // В сб.: Труды Международной конференции «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах». Махачкала. 2010. С.563 - 566.

52. Влияние профиля поверхности катода на электрические характеристики высоковольтных наносекундных разрядов / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев, B.C. Кобзева // В сб.: Труды Международной конференции «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах». Махачкала. 2010. С. 560 - 562.

53. Исследование влияния профиля поверхности катода на электрокинетические и оптические характеристики высоковольтного наносекундного разряда / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев, B.C. Кобзева, Г.1П. Шахсинов // Вестник ДГУ. Естественные науки.

2011. Вып. I.C. 5-13.

54. Экспериментальное исследование влияния поперечного магнитного поля на электрические и оптические характеристики наносекундного разряда с полым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев, Г.Ш. Шахсинов И Шв. Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2011. №6 . С. 30-35.

55. Влияние профиля поверхности катода на электрические и оптические характеристики высоковольтного наносекундного разряда / H.A. Ашурбеков, К.С». Иминов, О.В. Кобзев, B.C. Кобзева // В сб.: Тезисы докладов XXXVIII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 14-18 февраля 2011 г. http://www.fpl.gpi.ru/Zvenigorod/XXXVIII/L.html#SekcijaP

зз

56. Исследование формирования слоев пространственного заряда в наносекундных разрядах / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, О.В. Кобзев. // В сб.: Материалы Международной конференции «Физика высокочастотных разрядов» 5-8 апреля 2011 года. Казань, КГТУ. 2011. С. 130.

57. Взаимодействие широкополосного лазерного излучения с неоднородной плазмой наносекундного разряда в плазменном волноводе вблизи спектральной линии поглощения / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, Г.Ш. Шахсинов, А.Р. Рамазанов // В сб.: Всероссийской конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП - 2011. (21 - 27 июня 2011 г.). Петрозаводск.

58. Эффекты взаимодействия наносекундного плазменно-пучкового разряда с диэлектрическими стенками разрядной камеры / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, Г.Ш. Шахсинов, А.Р. Рамазанов // Вестник ДГУ. Естественные науки. 2011. Вып. 6. С. 5-10.

59. Особенности распространения широкополосного лазерного излучения в неоднородной плазме вблизи узкой спектральной линии поглощения / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, Г.Ш. Шахсинов, А.Р. Рамазанов // Вестник ДГУ. Естественные науки. 2011. Вып. 6. С.11-15.

60. Исследование заселенностей возбужденных состояний атомов в поперечном наносекундном разряде с полым катодом / H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, B.C. Кобзева, О.В. Кобзев // В сб.: Тезисы докладов XXXIX Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, 6-10 февраля 2012 г. Москва, 2012, С. 183.

61. Исследование процессов формирования периодической плазменной структуры в поперечном наносекундном разряде с щелевым катодом/ H.A. Ашурбеков, К.О. Иминов, В.С.Кобзева, О.В. Коэзев И ТВТ. 2012. Т. 50. №2. С. 1 -7.

Формат 60x84. 1/32. Печать ризографная. Бумага № 1. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. - 2,25 изд. печ. л. - 2,25. Заказ - 2012 - 02. Тираж 100 экз. Отпечатано в ООО «Деловой мир» Махачкала, ул. Коркмасова, 356

Введение.

Глава 1. Динамика формирования и развития поперечных наносекундных разрядов с полым катодом в инертных газах.

§ 1.1. Особенности формирования высоковольтных наносекундных газовых разрядов.

1.1.1. Особенности формирования высоковольтных наносекундных разрядов в сантиметровом промежутке.

1.1.2. Особенности формирования высоковольтного наносекундного разряда в промежутках с полым катодом.

§ 1.2. Роль профиля поверхности катода при формировании поперечных наносекундных разрядов.

1.2.1. Экспериментальная установка и методы исследования.

1.2.2. Разряд между плоскими электродами.

1.2.3. Разряд между плоским анодом и полым катодом с полукруглой полостью.

§ 1.3. Динамика формирования и развития поперечного наносекундного разряда со щелевым катодом.

1.3.1. Результаты экспериментального исследования поперечного наносекундного разряда со щелевым катодом.

1.3.2. Динамика формирования и развития поперечного наносекундного разряда со щелевым катодом.

§ 1.4. Исследование процессов взаимодействия плазменно-пучкового разряда с диэлектрическими стенками разрядной камеры.

1.4.1. Экспериментальная установка и методы исследования.

1.4.2. Исследование динамики поверхностных явлений на границе плазма-диэлектрик.

1.4.3. Масс-спектрометрическое исследование процессов адсорбции и десорбции газов на поверхности стенок разрядной камеры в условиях воздействия на них электронных потоков.

Глава 2. Генерация высокоэнергетических электронов в наносекундных разрядах с полым катодом.

§ 2.1. Эмиссия электронов с катода и поддержание наносекундного разряда с полым катодом.

§ 2.2. Высокоэнергетические электроны в наносекундных разрядах с полым катодом: механизмы формирования и энергетические характеристики.

§ 2.3. Режимы движения ускоренных электронов в разрядной плазме и формирование электронных пучков.

Глава 3. Анизотропия процессов электронного возбуждения в наносекундных разрядах с полым катодом.

§ 3.1. Поляризация атомных ансамблей в ионизованных газах.

§ 3.2. Эффекты поляризации спонтанного излучения в плазменнопучковых разрядах с полым катодом.

§ 3.3. Механизм поляризации атомных состояний в наносекундных разрядах с полым катодом.

Глава 4. Формирование упорядоченных плазменных структур в поперечных наносекундных разрядах с полым катодом.

§ 4.1. Механизмы формирования периодических плазменных структур в газовых разрядах.

4.1.1. Концепции формирования структур в газоразрядной плазме.

4.1.2. Страты в плазме газового разряда.

§ 4.2. Экспериментальное исследование процесса формирования упорядоченных плазменных структур в наносекундных разрядах с полым катодом.

4.2.1. Результаты экспериментального исследования формирования упорядоченных плазменных структур в импульсных разрядах наносекундной длительности.

§ 4.3. Общие закономерности и механизмы формирования упорядоченных плазменных структур в наносекундных разрядах с полым катодом.

4.3.1. Анализ экспериментальных результатов и обсуждение механизмов формирования.

4.3.2. Аналитическая модель ионизационно-дрейфовых структур (страт).

4.3.3. Эффекты кумуляции электрического поля и заряженных частиц в наносекундном разряде со щелевым катодом.

Глава 5. Влияние внешнего магнитного поля на пространственную структуру и основные характеристики наносекундных разрядов с полым катодом.

§ 5.1. Влияние внешнего магнитного поля на пространственную структуру разряда.

5.1.1. Результаты экспериментального исследования электрических характеристик и пространственной структуры разряда в магнитном поле и без него.

5.1.2. Обсуждение и анализ экспериментальных результатов.

§ 5.2. Влияние внешнего магнитного поля на оптические и спектральные характеристики разряда.

§ 5.3. Формирование упорядоченных плазменных структур во внешнем магнитном поле.

Глава 6. Кинетические и оптические эффекты с участием метастабильных атомов инертных газов в высоковольтных поперечных наиосекундных разрядах.

§ 6.1. Результаты экспериментального исследования заселенностей возбужденных состояний атомов в наносекундных разрядах с полым катодом.

6.1.1. Техника и методика измерения концентрации возбужденных атомов в наносекундных разрядах.

6.1.2. Результаты экспериментального исследования концентраций метастабильных атомов в наносекундном разряде с полым катодом.

§ 6.2. Роль метастабильных атомов в кинетике возбужденных атомов наносекундных разрядов с полым катодом.

§ 6.3. Оптические эффекты с участием метастабильных атомов в наносекундных разрядах с полым катодом.

6.3.1.Экспериментальное исследование эффектов взаимодействия лазерного излучения с плазменной структурой поперечного не разряда.

Актуальность темы диссертации. Свойства плазмы, получаемой с помощью стороннего жесткого ионизатора, исследуются и обсуждаются в научной литературе в течение длительного времени [например, 1-11]. Это связано с широким применением неравновесной плазмы, создаваемой электронными пучками, в различных технологических устройствах, в частности, для накачки газовых и плазменных лазеров, для обработки поверхностей и нанесения тонких пленок, в радиационной и электроннолучевой технологиях, в плазмохимии и в других областях [12-15]. Известно, что при пучковой накачке лазерных смесей газов проявляется ряд преимуществ, связанных со снижением порога генерации, с возможностью увеличения рабочего давления, осуществления квазистационарной генерации и повышения КПД [16-18]. Однако электронные ускорители работают в глубоком вакууме < 1014 см"3), в то время как плотность газа в лазерно

1*7 1 активном объеме весьма велика (ЛГ « КГ-КГ см'). Следовательно, возникает задача отделения области формирования пучка от лазерной среды. Известные решения этой задачи состоят в применении окна, выполненного в виде фольги [19] или же система дифференциальной откачки [20]. Эти трудности можно обойти, если совместить условия, при которых происходит генерация электронных пучков, с условиями их использования, т.е. генерировать пучки быстрых электронов непосредственно в процессе формирования разряда.

В настоящее время пучки ускоренных электронов получают в высоковольтных наносекундных разрядах при давлениях газа вплоть до атмосферного [21-25]. Ускоренные электроны формируются в стадии запаздывания импульсного пробоя при высоких перенапряжениях [21] и в стадии закарачивания разрядного промежутка приближающимся к аноду плазменным катодом [22]. Исследования, выполненные в последние десятилетия различными авторами, так же показали, что генерация высокоэнергетических электронов имеет место в открытых разрядах с сетчатым анодом [26, 27], в наносекундных скользящих по поверхности диэлектрика разрядах в газе [28] и в длинных трубках, где пробой происходит в виде ионизирующих волн градиента потенциала [29, 30].

Научный интерес к исследованиям плазменно-пучковых разрядов (ППР) связан не только с их широким практическим применением, но и с фундаментальными вопросами, связанными с физикой импульсного пробоя (с установлением последовательной динамики развития наносекундного ППР, с выяснением роли процессов на поверхности электродов в инициировании и развитии ППР, определением механизмов генерации ускоренных электронов и влияния релаксации энергии ускоренных электронов на динамику развития, а также оптические и спектральные характеристики ППР). Самостоятельный интерес представляют нелинейными явлениями, связанные с взаимодействием электронных потоков в неравновесной плазме с сильными электрическими и магнитными полями, в том числе и в связи с поведением заряженных пылинок в плазме, выстраивающихся в регулярные диссипативные структуры - кулоновские диссипативные кристаллы [31, 32] и возможностью получения на их основе определенных наноструктур и наноматериалов.

Обзор научной литературы показывает, что к началу данной работы нет единого мнения по вопросам динамики формирования и развития ППР и механизмам генерации убегающих электронов в таких разрядах. Например, в работах [8, 22, 33] предлагается нелокальный критерий убегания электронов в виде универсальной для данного газа двузначной зависимости для "критического" напряжения исг от рс1 (р — давление газа, с1 — расстояние между плоскими электродами) щ(Есг,р)с1 <= 1. Эти кривые отделяют область эффективного размножения электронов от области, в которой электроны покидают разрядный промежуток, не успев размножиться. Из вышесказанного делается вывод, что для большинства электронов таунсендовский режим размножения реализуется даже в полях с большой напряженностью Е >Есп когда согласно обычной точке зрения все электроны непрерывно ускоряются.

В работе [34] вся концепция, изложенная в работах [8, 22, 33] ставится под сомнение. Ключевым моментом критики теории является утверждение о том, что введение а,- - как функции Е/р является для сильных полей физически бессмысленным. По мнению автора [34], функция распределения электронов по энергиям, а с нею и частота ионизации и коэффициент Таунсенда при больших Е/р даже в однородном поле должны явно зависеть от координат. В [34] утверждается, что предложенный в [22] «новый» критерий убегания электронов в плотных газах критерием убегания не является, а «верхняя кривая» зависимости Щрс1) не существует.

Автор [35] так же указывает на не универсальность критерия убегания, предложенной в работах [22, 33] и подвергает сомнению существование второй правой (верхней по [22]) ветви на кривой Пашена, полученной с использованием для определения условий зажигания разряда крайне упрощенной модели, где не учитывается вырывание электронов из катода быстрыми атомами и ионами.

Между авторами работ [27, 36, 37] и автором работ [38, 39] также ведутся дискуссии относительно механизмов формирования электронных пучков в открытых разрядах. Открытый разряд возникает в узком зазоре между катодом и сетчатым анодом, за которым расположено протяженное дрейфовое пространство. Авторы работ [27, 37] и [36] настаивают на фотоэлектронном механизме эмиссии и формирования электронных пучков в разряде открытого типа (т.е. разряд поддерживается самоподсветкой из области дрейфа электронного пучка), в то время как в работах [38, 39] утверждается, что открытый разряд с сетчатым анодом принадлежит к разновидности тлеющего разряда с анодной плазмой и эмиссия электронов с катода происходит за счет бомбардировки поверхности катода быстрыми тяжелыми частицами.

Такие ситуации закономерны, поскольку нет достаточно полной экспериментальной базы для формирования достоверных выводов. Поэтому актуальным является вопрос о детальном экспериментальном изучении физических свойств и разработке новых типов плазменно-пучковых разрядов для использования в устройствах сильноточной электроники.

Таким образом, к примерам имеющихся в этой области физики проблем, не получивших к моменту начала настоящей работы должного исследования и объяснения, можно отнести отсутствие единого мнения о механизме эмиссии электронов и о динамике формирования и развития плазменно-пучковых разрядов, недостаточность работ по развитию теории процессов, приводящих к генерации высокоэнергетичных электронов в наносекундных разрядах. Не исследованы нелинейные явления, которые имеют место в неравновесной и нестационарной плазме импульсных плазменно-пучковых разрядов наносекундной длительности. Кроме того, практически нет работ по исследованию влияния магнитного поля на электрические, оптические, спектральные характеристики, динамику развития и структуру наносекундных плазменно-пучковых разрядов с полым катодом.

Сказанное позволяет определить предмет исследования диссертации как кинетические процессы в поперечных наносекундных электрических разрядах с полым катодом и заключить, что актуальность работы обусловлена возможностью широкого использования результатов исследования при разработке и применении на практике нового класса электрических разрядов — сильноточных поперечных наносекундных плазменно-пучковых разрядов с полым катодом.

Поэтому целью и главными задачами, которые ставил перед собой автор диссертации, были следующие:

- экспериментальное исследование электрических, оптических, спектральных и поляризационных характеристик поперечных наносекундных электрических разрядов в инертных газах в зависимости от формы профиля поверхности катода и диэлектрической границы, ограничивающей область разряда в поперечном магнитном поле и без него;

- установление последовательной динамики формирования и развития поперечного наносекундного плазменно-пучкового разряда с полым катодом и исследование влияния формы поверхности катода на динамику развития и основные характеристики разряда;

- установление механизмов эмиссии, оценка значений коэффициента электронной эмиссии, исследование энергетических характеристик ускоренных электронов и влияния характера релаксации энергии ускоренных электронов на динамику развития и оптические свойства плазменно-пучкового разряда;

- исследование механизмов и степени влияния внешнего магнитного поля на пространственную структуру поперечных наносекундных разрядов с катодом с различной кривизной поверхности;

- экспериментальное и теоретическое исследование кинетики возбужденных атомов наносекундного разряда с полым катодом в инертных газах в магнитном поле и без него, а также изучение оптических эффектов, возникающих при взаимодействии широкополосного лазерного излучения с неоднородной и неравновесной плазмой поперечного наносекундного разряда с полым катодом;

- исследование физических процессов на границе диэлектрических материалов стенки, ограничивающей наносекундный плазменно-пучковый разряд.

Объектами исследования явились поперечные наносекундные плазменно-пучковые разряды с протяженными полыми катодами с различной кривизной поверхности в инертных газах в диапазоне давлений газа (1-100) Тор и амплитудах импульсов прикладываемого напряжения 0,1 - 5 кВ в магнитном поле и без него.

Экспериментальные и теоретические методы исследования. Для решения поставленных задач был принят комплексный подход, включающий физические эксперименты и анализ их результатов на основе различных моделей: динамика развития разряда исследовалась методом скоростной фоторегистрации с использованием скоростного фоторегистратора, имеющего субнаносекундное временное разрешение; пространственная структура разряда исследовалась с использованием цифровой ПЗС-камеры, подключенной к компьютеру; концентрация электронов в разряде оценивалась по проводимости на основе вольтамперных характеристик, измеренных методом осциллографирования и измерялась спектроскопическим методом по штарковскому уширению спектральных линий водорода; концентрации возбужденных, в том числе и метастабильных атомов, измерялись методами реабсорбции оптического излучения и лазерной абсорбционной спектроскопии; поверхностные явления на стенках разрядной камеры исследовались путем измерения диэлектрической проницаемости и 1£§-диэлектрических потерь материала стенки трубки; параметры ускоренных электронов, периодической плазменной структуры ( страт) и областей нескомпенсированного положительного заряда получены на основе численного решения различных моделей.

Информационную базу исследования составили научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, материалов научных конференций, семинаров.

Достоверность научных результатов и обоснованность научных положений подтверждается систематическим и комплексным характером исследования, позволившим получить экспериментальные данные путем использования различных современных экспериментальных методик исследования плазмы, а также согласованностью результатов численных моделей с экспериментальными результатами и имеющимися данными других авторов. Кроме того, достоверность результатов подтверждается согласием экспериментальных данных с результатами теоретических исследований.

Научная новизна исследования. В результате проделанной работы впервые получены следующие результаты:

- выполнены комплексные экспериментальные исследования основных характеристик и пространственной структуры поперечных наносекундных разрядов в гелии, неоне и аргоне в зависимости от амплитуды прикладываемого напряжения, давления газа, формы профиля полости в катоде и влияния диэлектрической границы, ограничивающей область разряда в магнитном поле и без него. Установлено, что в зависимости от значений параметра E/N и плотности электронов пе существуют три различные формы функционирования исследованного наносекундного разряда, а именно: стратифицированный разряд, однородный объемный разряд с пучком электронов и сильноточный плотный разряд с областями кумуляции электрического поля и заряженных частиц; исследована динамика формирования наносекундных разрядов при различных профилях поверхности катода и установлено, что процесс формирования разряда с катодом с прямоугольной полостью состоит из двух стадий. На начальной стадии рост проводимости обусловлен лавинным размножением первичных электронов, инициированных с поверхности катода. На второй стадии в результате перераспределения электрического поля между электродами за счет пространственного заряда происходит электрический пробой между положительным пространственным зарядом и стенками полости катода, в результате чего разряд проникает внутрь полости, что приводит к росту импульса тока более, чем на порядок, и формированию основного импульса тока и излучения; предложен и реализован в разряде с полым катодом метод оценки значения коэффициента эмиссии электронов из катодной плазмы из осциллограмм напряжения горения и разрядного тока; с использованием метода поляризационной спектроскопии установлено, что в исследуемом типе наносекундного разряда формируются пучки ускоренных электронов, и показано, что оптимальным для генерации электронных пучков из исследованных типов разрядов является открытый разряд с катодом с прямоугольной полостью, где величина тока пучка на поверхности анода достигает до 20% от величины разрядного тока; впервые в наносекундных разрядах в инертных газах обнаружено и экспериментально исследовано формирование поперечных периодических плазменных структур. Определены верхние границы области формирования периодической структуры в разряде в гелии, неоне и аргоне по напряжению горения и разрядному току в постоянном магнитном поле и без него. Установлено, что при повышении напряжения из-за появления высокоэнергетических электронов плазменная структура размывается, и разряд переходит к однородной объемной форме; обнаружено, что при высоких значениях прикладываемого напряжения в наносекундном разряде со щелевым катодом у выхода из полости катода формируется область нескомпенсированного положительного заряда, которая играет роль виртуального анода, и путем численного решения теоретической модели показано, что образование локальной области усиленного электрического поля связано с неоднородным характером процессов продольного и поперечного дрейфа электронов и ионов в исследованных условиях; выполнены детальные исследования концентраций возбужденных атомов инертных газов в наносекундных разрядах с полым катодом в магнитном поле и без него. Установлено, что на заднем фронте импульса тока формируется второй максимум заселенностей возбужденных состояний атомов, связанный с быстрой релаксацией средней энергией электронов и, как следствие, перераспределением заселенностей уровней, расположенных в районе «узкого места»; впервые установлено, что в процессе взаимодействия широкополосного лазерного излучения с неоднородной плазмой поперечного наносекундного разряда со щелевым катодом вблизи узкой спектральной линии поглощения неона на длине волны X = 650,6 нм формируются контуры поглощения вида аномальной дисперсии; исследованы закономерности изменения диэлектрических свойств материала стенки разрядной камеры при ее взаимодействии с наносекундным плазменно-пучковым разрядом. Установлено, что после взаимодействия с наносекундным плазменно-пучковым разрядом в частотной зависимости tg5 - диэлектрических потерь в стенке разрядной камеры из стеклотекстолита происходят необратимые изменения.

Научная и практическая значимость работы определяется актуальностью темы и научной новизной проведенных в диссертации исследований. Результаты выполненных комплексных экспериментальных и теоретических исследований будут способствовать дальнейшему развитию физических представлений об не ППР, в частности, построению последовательной и непротиворечивой картины формирования и развития не ППР, объяснению наблюдаемых в таких разрядах нелинейных эффектов.

Развитую в работе методику комплексного исследования нестационарной неравновесной плазмы ППР можно использовать для диагностики активных сред мощных газовых лазеров и других газоразрядных устройств на основе не разрядов.

Результаты исследований влияния поперечного магнитного поля на оптические свойства наносекундных разрядов можно использовать для повышения светоотдачи и управляемого изменения излучательных характеристик газоразрядных источников света.

Полученные в диссертации результаты важны для понимания физики процессов, протекающих в микроразрядах в полом катоде для улучшения качества и увеличения срока работы плазменных экранов.

Предложенная и исследованная в работе конструкция разрядной камеры может быть использована для изготовления источников мощных не импульсов тока при небольших потребляемых значениях напряжения.

Апробация. Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на XX Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (Пиза (Италия) 1991), на IV, V, VI, VII, VIII, IX, X Всесоюзных конференциях по физике газового разряда (Махачкала, 1988, Омск, 1990, Казань, 1992, Самара, 1994, Рязань, 1998, 2000, 2002), на Всесоюзных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Минск, 1991, Петрозаводск, 1998), на XXXIII, XXXV, XXXVI, XXXVII, XXXVIII, XXXIX Международных

Звенигородских) конференция по физике плазмы и У ТС (Звенигород 2006, 2008, 2009, 2010, 2011 и 2012), на V и VI International Conference Plasmas' Physics and Plasma Technology - PPPT (Minsk, 2006 и 2009), на VIII и IX Международных конференциях «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (Томск, 2007 и 2009), на Международных конференциях «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах» (Махачкала, 2007, 2009 и 2010); на Международной конференции «Физика высокочастотных разрядов» (Казань, 2011), на Всероссийских научных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 2004, 2011), на I, II, III, IV, V и VI Всероссийских конференциях по физической электронике (Махачкала, 1999, 2001, 2003, 2006, 2008 и 2010), а также на научных семинарах ДГУ, СПбГУ, ИВТ РАН, ИОФ РАН.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 32 статьи в отечественных и зарубежных журналах. Из них статей в журналах, рекомендованных ВАК - 23, тезисов докладов в материалах Международных и Всероссийских конференций - 46.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения; содержит 312 страниц, включая 94 рисунков, 16 таблиц и библиографию из 296 наименований.

Выводы и рекомендации исследований более частного характера приведены в конце соответствующих глав работы. Ниже приведем наиболее общие и принципиальные результаты и выводы, вытекающие из материалов диссертации.

1. Впервые выполнены комплексные экспериментальные исследования основных характеристик и пространственной структуры поперечных наносекундных разрядов в гелии, неоне и аргоне в зависимости от амплитуды прикладываемого напряжения, давления газа, формы профиля полости в катоде и диэлектрической границы, ограничивающей область разряда в магнитном поле и без него. Установлено, что в зависимости от значений параметра E/N и плотности электронов пе существуют три разные формы функционирования исследованного наносекундного разряда, а именно: стратифицированный разряд, однородный объемный разряд с пучком электронов и сильноточный плотный разряд с областями кумуляции электрического поля и заряженных частиц.

2. Впервые исследовано влияние формы поверхности катода на динамику развития и основные характеристики разряда и установлено, что разряд с катодом с прямоугольной полостью по своим характеристикам сильно отличается от аномально тлеющего разряда, и что это отличие обусловлено геометрией разрядного промежутка и связанного с ней эффектом полого катода. Установлено, что при ограничении разряда диэлектрическими стенками скорость нарастания тока достигает (3-5)- Ю10 А/с, и величина импульса тока возрастает более, чем на порядок.

3. Предложен и реализован метод оценки значения коэффициента электронной эмиссии ус по осциллограммам напряжения горения и разрядного тока. Получены высокие значения ус показывающие, что в разряде с полым катодом, эмиссия электронов происходит из плотной катодной плазмы, которая играет роль плазменного электрода. Установлено, что в гелии и аргоне ус имеет максимальные значения для разряда с прямоугольной полостью, ограниченного диэлектрическими стенками.

4. Методами поляризационной спектроскопии экспериментально установлено, что в исследуемом разряде формируются пучки ускоренных электронов. Показано, что оптимальным для генерации электронных пучков является открытый разряд с катодом с прямоугольной щелевой полостью, где величина тока пучка на поверхности анода достигает до 20% от величины разрядного тока.

5. Исследована кинетика процессов релаксации энергии ускоренных электронов и показано, что характер релаксации их энергии существенно влияет на динамику развития, структуру и оптические свойства плазменно-пучкового разряда.

6. Рассчитаны распределения потенциала электрического поля в полости катода с учетом пространственного заряда. Показано, что проникновение электрического потенциала вглубь полости катода обусловлено исключительно накоплением пространственного заряда. Электроны, эмитированные с поверхности катода, при прохождении катодного слоя ускоряются и совершают колебательные движения внутри полости катода, и при определенных условиях возможна фокусировка части ускоренных электронов по центру полости щелевого катода.

7. Впервые обнаружено и экспериментально исследовано формирование периодической плазменной структуры в наносекундных разрядах в инертных газах с катодами с различной кривизной поверхности. Определены основные параметры страт и верхние границы области формирования страт по напряжению горения и разрядному току. Установлено, что плазменная структура образуется на стадии сформировавшегося разряда; длительность ее существования составляет от 50 не до 1 мкс и зависит от давления газа в разрядной камере и величины прикладываемого напряжения. Показано, что в исследованных условиях механизм формирования наблюдаемой периодической плазменной структуры имеет ионизационно-дрейфовую природу.

8. Обнаружено, что при высоких значениях прикладываемого напряжения при наносекундном пробое газа у выхода из полости катода формируется область нескомпенсированного положительного заряда, которая играет роль виртуального анода и замыкает на себя ток свободных электронов. Путем численного моделирования показано, что образование локальной области усиленного электрического поля наблюдается при неоднородном характере процессов продольного и поперечного дрейфа электронов и ионов из-за различных инерционных свойств заряженных частиц.

9. Впервые выполнены комплексные экспериментальные исследования влияния внешнего поперечного магнитного поля на электрокинетические, оптические, спектральные характеристики и структуру поперечных наносекундных разрядов с различными профилями поверхности катода в диапазоне давлений газа 1- 60 Тор. Установлено, что наложение постоянного магнитного поля на разряд приводит к уменьшению длины страт, увеличению их количества в промежутке, существенному расширению верхней границы области формирования периодической структуры по напряжению горения и, особенно, по току разряда и увеличению длительности существования структуры в разряде.

10. Впервые выполнены детальные исследования концентраций возбужденных атомов инертных газов в наносекундных разрядах с полым катодом в магнитном поле и без него. Показано, что в процессе наносекундного пробоя газа формирование группы высокоэнергетичных электронов приводит к образованию возбужденных, в том числе метастабильных, атомов, по плотности сопоставимых с плотностью свободных электронов разряда. При этом основным механизмом образования и разрушения метастабильных атомов в начальных стадиях наносекундного разряда с полым катодом является конкуренция между процессами прямого возбуждения атомов электронным ударом и ступенчатой ионизацией с этих уровней. Установлено, что на заднем фронте импульса тока формируется второй максимум заселенностей возбужденных состояний атомов, связанный с быстрой релаксацией средней энергией электронов и, как следствие, перераспределением заселенностей уровней, расположенных в районе «узкого места».

11. Впервые при исследовании процессов взаимодействия широкополосного лазерного излучения с плазмой поперечного не разряда со щелевым катодом в неоне обнаружено и исследовано формирование контура поглощения вида аномальной дисперсии вблизи длины волны X = 650,6 нм. Установлено, что максимум эффекта искажения контура спектральной линии поглощения во времени приходится на максимум плотности поглощающих атомов.

12. Исследована динамика изменения диэлектрических свойств материала стенки разрядной камеры в зависимости от времени нахождения образца в вакууме, температуры, дозы УФ облучения, электронного потока и комбинированного воздействия всех указанных факторов. Установлена частотная зависимость tg5 - диэлектрических потерь для образца из стеклотекстолита. Установлено, что после взаимодействия с плазменно-пучковым разрядом 1§5-диэлектрических потерь в области низких частот и при частотах вблизи 3 МГц испытывает необратимые изменения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации обобщены результаты многолетних исследований предложенного в данной работе нового типа поперечного наносекундного разряда с протяженным полым катодом, позволяющего генерировать ленточные пучки ускоренных электронов с энергией в несколько кэВ и мощные наносекундные импульсы тока с амплитудой до 1 кА при относительно небольших значениях прикладываемых к электродам напряжений. В процессе работы над темой впервые в единых условиях эксперимента исследованы вопросы общего характера (формирование электрических, оптических, спектральных, поляризационных характеристик и пространственной структуры разряда), специфические эффекты (формирование упорядоченных плазменных структур, пучков ускоренных электронов, областей кумуляции электрического поля и заряженных частиц) и лазерно-индуцированные эффекты с участием метастабильных атомов.

1. Hess Н. On the Theory of the Spark Plasma in Nanosecond Light Sources and Fast Sparc-Gap Switches //J.Phys. D:Appl. Phys. 1975. Vol.8. N.6. P.685-689.

2. Бабич Л.П., Лойко T.B., Цукерман B.A. Высоковольтный наносекундный разряд в плотных газах при больших перенапряжениях, развивающийся в режиме убегания электронов //УФН. 1990. Т.160. №7. С.49-82.

3. Бычков B.JL, Васильев М.Н., Коротеев А.С. Электронно-пучковая плазма. Генерация, свойства, применение. М.: МГОУ, А/О «Росвузнаука», 1993. - 168 с.

4. Севальников А.Ю., Скворцов В.А. Кинетика неравновесной плазмы, образованной пучками ускоренных электронов и протонов // Физика плазмы. 1994. Т. 20. № 4. С. 434-440.

5. Бычков В.Л., Васильев М.Н., Зуев А.П. Экспериментально-теоретическое исследование свойств приповерхностной электронно-пучковой плазмы азота //ТВТ. 1994. Т. 32. № 3. С. 323-333.

6. Яковлева В.И. Изучение процессов образования возбужденных состояний атомов при прохождении электронного пучка через газ // Оптика и спектроскопия. 1999. Т. 86. № 3. С. 890-893.

7. Мустафаев А.С. Динамика электронных пучков в плазме // ЖТФ. 2001. Т. 71. Вып. 4. С. 111-121.

8. Tarasenko V.F., Yakovlenko S.I. High-power subnanosecond beams of runaway electrons and volume discharge formation in gases at atmospheric pressure // Plasma Devices and Operations. 2005. Vol.13. No.4. P. 231-279.

9. Wan Weigang, Lapenta Giovanni, Delzanno Gian Luca, Egedai Jan. Electron acceleration during guide field magnetic reconnection // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. № 3. C. 032903/1- 032903/12.

10. Batani D., Baton S. D., Manclossi M. et al. Laser-driven fast electron dynamics in gaseous media under the influence of large electric fields // Phys. Plasmas. 2009. V. 16. № 3. C. 033104/1-033104/6.

11. Тарасенко В.Ф, Бакшт E.X., Бураченко А,Г. и др. Эффективные режимы генерации пучков убегающих электронов в гелии, водороде и азоте // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. Вып. 8. С. 60-67.

12. Диденко А.Н., Григорьев В.П., Усов Ю.П. Мощные электронные пучки и их применение. М.: Атомиздат. 1977.278 с.

13. З.Завьялов М.А., Крейндель Ю.Е., Новиков А.А. и др. Плазменные процессы в технологических электронных пушках. М.: Энергоатомиздат, 1989. 256 с.

14. Lieberman М, Lichtenberg A. Principles of Plasma Discharges and Materials Processing. New Jersey: Wiley Hoboken, 1994. 598 p.

15. Месяц Г. А. Импульсная энергетика и электроника. М.: Наука, 2004. 704 с.

16. Schmieder D., Salamon T.I. A visible helium plasma recombination laser // Opt. Commun. 1985. Vol. 55. № 1. P. 49-54.

17. Держиев В.И., Тарасенко В.Ф.,Яковленко С.И., Янчарина А,М. Пеннинговские плазменные лазеры на переходах гелия и неона // Труды ИОФ АН. 1989. Т.21. С.5-43.

18. Little С.Е. Metal Vapor Lasers. Chichester: John Wiley & Sons, 1999. - 620 P

19. Гитт В.Д., Носков Д.А., Орликов JI.H. и др. Газоразрядная пушка с выводом пучка в газ среднего давления // ПТЭ. 1981. № 4. С. 169-171.

20. Артемов В.А., Малафеев O.A., Орликов Л.Н. и др. Система дифференциальной откачки для выпуска электронного пучка в атмосферу //ПТЭ. 1978. №2. С. 190-191.

21. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. М.: Наука, 1991.224 с.

22. Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Механизм убегания электронов в плотных газах и формирование мощных субнаносекундных электронных пучков // УФН. 2004. Т. 174. № 9. С. 953-971.

23. Babich L.P. High-Energy Phenomena in Electric Discharges in Dense Gases: Theory, Experiment, and Natural Phenomena // ISTC Science and Technology Series. Arlington, VA: Futurepast. 2003. V.2. 353 p.

24. Тарасенко В.Ф., Костыря И.Д., Петин B.K., Шляхтун C.B. О распределении по энергиям электронов пучка при объемном наносекундном разряде в воздухе атмосферного давления // ЖТФ. 2006. Т. 76. Вып. 12. С. 37-46.

25. Иванов С.Н., Лисенков В.В. Динамика развития субнаносекундного импульсного электрического пробоя газовых промежутков в случае равномерной предионизации газа // ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 1. С. 54-58.

26. Бохан П.А., Сорокин А.Р. Открытый разряд, генерирующий электронный пучок: механизм, свойства и использование для накачки лазеров среднего давления // ЖТФ. 1985. Т. 55. № 1. С. 88-95.

27. Бохан А.П., Бохан П.А., Закревский Дм.Э. Эффективная генерация электронных пучков в аномальном разряде с повышенной фотоэмиссией катода // Письма в ЖТФ. 2003. Т. 29. Вып. 20. С. 81-87.

28. Дашук П.Н., Кулаков С.Л. Формирование электронного пучка в плазме скользящего разряда // Письма в ЖТФ. 1981. Т. 7. Вып. 21. С. 1315-1320.

29. Абрамов А.Г., Асиновский Э.И., Василяк Л.М. Высокоэнергетичные электроны в высокоскоростных волнах пробоя // Физика плазмы. 1988. Т. 14. Вып. 8. С. 979-986.

30. Василяк Л.М., Костюченко С.В., Кудрявцев H.H., Филюгин И.В. Высокоскоростные волны ионизации при электрическом пробое // УФН. 1994. Т. 164. №3. С. 263-286.

31. Фортов В.Е., Ваулина О.С., Петров О.Ф. и др. Динамика макрочастиц в пылевой плазме в условиях микрогравитации // ЖЭТФ. 2003.Т. 123. № 4. С.798-805.

32. Фортов В. Е., Храпак А.Г., Храпак С.А. и др. Пылевая плазма // УФН.2004. Т. 174. №5. С. 495-516.

33. Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. Об убегании электронов и генерации мощных субнаносекундных пучков в плотных газах // УФН. 2006. Т. 176. №7. С.793-796.

34. Бабич Л.П. Анализ нового механизма убегания электронов и рекордных токов убегающих электронов, достигнутых в разрядах в плотных газах // УФН. 2005. Т. 175. № 10. С. 1069-1091.

35. Ульянов К.Н. Убегание электронов и формирование пучков в тлеющих разрядах // ТВТ. 2005. Т. 43. № 5. С. 645-656.

36. Колбычев Г.В. О механизме развития открытого разряда // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т.14. № 11. С. 1056-1061

37. Бохан А.П., Бохан П.А. Физические процессы в открытом разряде // Оптика атмосферы и океана. 2002. Т. 15. № 3. С. 216-226.

38. Сорокин А.Р. Комментарий к измерениям КПД формирования электронных пучков в открытом разряде // Письма в ЖТФ. 2003. Т. 29. Вып. 4. С. 86-94.

39. Сорокин А.Р. Свойства открытого разряда: замечания к публикациям // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т.17. № 2-3. С. 226-274.

40. Москалев Б.И. Разряд с полым катодом. М.: Энергия, 1969. - 184 с.

41. Hershcovitch A.J., Kovarik V.J., Prelec К. Observation of a two component electron population in a hollow cathode discharge // J.Appl.Phys, 1990, Vol.67, №2. - P. 671-674.

42. Арсланбеков P.P., Кудрявцев A.A., Мовчан И.А. О пространственном и энергетическом распределении быстрых электронов в разряде с цилиндрическим полым катодом // ЖТФ, 1992, Т.62, №4. С. 63-69.

43. Жирков И.С., Бурдовициан В.А., Оке Е.М., Осипов И.В. Инициирование разряда в плазменном источнике электронов с полым катодом // ЖТФ. 2006. Т. 76. Вып. 10. С. 128-131.

44. Cetiner S.O., Stoltz P., Messmer P., Cambier J.L. Dependence of electron peak current on hollow cathode dimensions and seed electron energy in a pseudospark discharge // J. Appl. Phys. 2008. 103. N2. 023304/1-023304/9.

45. Месяц Г.А., Бычков Ю.И., Кремнев B.B. Импульсный наносекундный электрический разряд в газе // УФН. 1972. Т. 107. Вып. 2. С. 201-228.

46. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде. Новосибирск: Наука. 1982. 255 с.

47. Frankel S., Highland V., Sloan Т., van Dyck О., Wales W. Observation of X-Rays from Spark Discharges in a Spark Chamber // Nucl. Instr. Meth. 1966. Vol.44. № 2. P. 345-348.

48. Станкевич Ю.Л., Калинин В.Г. Быстрые электроны и рентгеновское излучение в начальной стадии развития импульсного разряда в воздухе // ДАН СССР. 1967. Т. 117. № 1. С. 72-73.

49. Noggle R.C., Krider E.P., Wayland J.R. A Search for X Rays from Helium and Air Discharges at Atmospheric Pressure // J. Appl. Phys. 1968. Vol. 39. № 10. P. 4746-4748.

50. Станкевич Ю.Л. Начальные стадии электрического разряда в плотных газах // ЖТФ. 1970. Т. 40. № 7. С. 1476-1485.

51. Кремнев В.В., Курбатов Ю.М. Исследование рентгеновского излучения из газового разряда в высоких электрических полях // ЖТФ. 1972. Т. 42. № 4. С. 795-799.

52. Гуревич А.Б. К теории эффекта убегающих электронов // ЖЭТФ. 1960. Т. 39. №5. с. 1296-1301.

53. Бабич Л.П., Куцык И.М. Численное моделирование наносекундного разряда в гелии при атмосферном давлении, развивающегося в режиме убегания электронов // ТВТ. 1995. Т. 33. № 2. С. 191-199.

54. Алексеев С.Б., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф., Ткачев А.Н., Яковленко С.И. О формировании пучка электронов в гелии при повышенном давлении // Письма в ЖТФ. 2003. Т. 29. Вып. 16. С. 45-53.

55. Тарасенко В.Ф., Любутин С.К., Рукин С.Н. и др. О формировании рентгеновского излучения с высокой частотой следования импульсов при объемном наносекундном разряде в открытом газовом диоде // ЖТФ. 2005. Т. 75. Вып. 11. С. 69-74.

56. Тарасенко В.Ф., Любутин С.К., Рукин С.Н. и др. Источник рентгеновского излучения из открытого газового диода при формировании сверхкороткого лавинного электронного пучка // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. Вып. 14. С. 88-94.

57. Тарасенко В.Ф., Костыря И.Д., Петин В.К., Шляхтун C.B. О распределении по энергиям электронов пучка при объемном наносекундном разряде в воздухе атмосферного давления // ЖТФ. 2006. Т. 76. Вып. 12. С. 37-46.

58. Бакшт Е.Х., Костыря И.Д., Липатов Е.И. и др. Электроны с повышенной энергией в наносекундном электронном пучке вакуумного диода // ЖТФ. 2007. Т. 77. Вып. 4. С. 98-103.

59. Ткачев А.Н., Яковленко С.И. О механизме убегания электронов в газе. Верхняя ветвь кривой зажигания самостоятельного разряда // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 77. В. 5. С. 264-269.

60. Ткачев А.Н., Яковленко С.И. Механизм убегания электронов в газе и критерий зажигания самостоятельного разряда // Письма в ЖТФ. 2003. Т. 29. Вып. 16. С. 54-62.

61. Tkachev A.N., Yakovlenko S. I. Simulation of the Plasma Creation in a Cathode Layer of the High-Efficiency Excilamp Discharge // Laser Physics. 2002. V. 12. № 7. P. 1022 1028.

62. Ткачев A.H., Феденев A.A., Яковленко С.И. Коэффициент Таунсенда, кривая ухода и эффективность формирования пучка убегающих электронов в аргоне // ЖТФ. 2007. Т. 77. Вып. 6. С. 22-27.

63. Ткачев А.Н., Яковленко С.И. Моделирование электронной лавины в гелии // ЖТФ. 2004. Т. 74. Вып. 3. С. 91-97.

64. Yakovlenko S. I. Escaping Electrons and Discharges Based on the Background-Electron Multiplication Wave for the Pumping of Lasers and Lamps // Laser Physics 2006. Vol. 16, No. 3, P. 403-426.

65. Газовые и плазменные лазеры. / Под ред. С.И. Яковленко. М.: Наука. 2005. 820 с. (Сер. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В.Е. Фортова).

66. Бохан П.А., Закревский Д.Э. Высокоэффективная генерация электронных пучков в открытом разряде без анодной сетки // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28. Вып. 2. С. 74-80.

67. Бохан П. А., Закревский Д.Э. Механизм аномально высокой эффективности генерации электронного пучка в открытом разряде // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28. Вып. 11. С. 21-27.

68. Сорокин А.Р. Формирование электронных пучков в открытом разряде // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. Вып. 24. С. 89-94.

69. Сорокин А.Р. Электронные пучки в разрядах: открытом и с полым анодом // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 11. С. 1062-1066.

70. Месяц Г.А. Об источнике убегающих электронов в импульсном газовом разряде // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 85. № 1-2. С. 119-122.

71. Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Ломаев М.И., Рыбка Д.В. Генерация электронного пучка в азоте и гелии при низком напряжении на газовом диоде // Известия вузов, сер. физ. 2007. Т. 50. № 5. С. 94-96.

72. Агафонов A.B., Богаченков В.А., Сулейманов B.C., Тараканов В.П. Генерация сильноточных низкоэнергетических электронных пучков в плазменных системах и взаимодействие пучков с плазмой // Журнал Вопр. Атом. Науки и техн. 2007. № 1. С. 133-135.

73. Лоза О. Т. Генерация сильноточных релятивистских электронных пучков со стабильными в течение микросекунды параметрами с помощью взрывоэмиссионных катодов // ЖТФ. 2008. Т. 78. № 11. С. 93-98.

74. Беляев B.C., Крайнова В.П., Лисица B.C., Матафонов А.П. Генерация быстрых заряженных частиц и сверхсильных магнитных полей при взаимодействии сверхкоротких интенсивных лазерных импульсов с твердотельными мишенями // УФН. 2008. Т. 178. № 8. С. 823-847.

75. Новиков A.A. Источники электронов высоковольтного тлеющего разряда с анодной плазмой. М.: Энергоатомиздат, 1983. 216 с.

76. Бурдовицин Ю.А., Барачевский Ю.А., Оке Е.М., Федоров М.В. Особенности формирования однородного ленточного пучка электронов плазменным источником в форвакуумной области давлений // ЖТФ. 2004. Т. 74. Вып. 1.С. 104-107.

77. Бурдовицин Ю.А., Барачевский Ю.А., Оке Е.М., Федоров М.В. Локализация плазмы в протяженном полом катоде плазменного источника ленточного электронного пучка // ЖТФ. 2006. Т. 76. Вып. 10. С. 62-65.

78. Сорокин А.Р. Сильноточный электронный пучок в разряде с полым катодом и рабочим давлением до 100 Topp // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. Вып. 9. С. 70-78.

79. Гаврилов Н.В., Емлин Д.Р., Каменецкий A.C. Высокоэффективная эмиссия плазменного катода с сеточной стабилизацией // ЖТФ. 2008. Т.78. Вып. 10. С. 59-64.

80. Вельская Е.В., Бохан П.А., Закревский Д.Э. Переходные процессы и высокоэффективная генерация электронных пучков в импульсном широкоапертурном тлеющем разряде // ЖТФ. 2008. Т. 78. Вып. 8. С. 132134.

81. Сорокин А.Р. Широкоапертурный сильноточный электронный пучок в разряде с катодной плазмой и повышенным давлением // ЖТФ. 2009. Т.79. Вып. 3. С. 46-53.

82. Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Сов. радио. 1974. 256 с.

83. Ashurbekov N.A., Iminov К.О., Omarov O.A., Omarova N.O., Taibov K.T. Development kinetics of ionis fronts and their impact on ns discharge optic characteristics // In: Prosp. 20 Int.Conf. on Phen. in Ionis. Gases. Pisa, Italy, 1991. P. 540-541.

84. Ашурбеков H.A., Иминов K.O., Курбанисмаилов B.C., Омаров O.A. Динамика развития поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом // Вестник ДГУ. 1996. Вып. 1. С. 7-13.

85. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Курбанисмаилов B.C., Омаров O.A. Динамика оптического излучения поперечного не разряда с щелевым катодом // Оптика и спектроскопия. 1998. Т. 84. № 4. С. 556-562.

86. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В. Электрические и оптические характеристики наносекундного разряда с щелевым катодом, ограниченного диэлектрическими стенками // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34. Вып. 1.С. 17-25.

87. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В. Особенности механизмов формирования открытого и ограниченного поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом // ТВТ. 2009. Т. 47. № 3. С. 338-343.

88. Ashurbekov N.A., Iminov К.О., Kobzeva V.S., Kobzev O.V. On the mechanism of development of plasma-beam discharge with the slot-hole cathode // V International Conference "Plasma Physics and Plasma Technology". Minsk, Belarus. 2006. Vol. 1. P. 128-131.

89. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Таибов К.Т. Роль поверхностных явлений при формировании наносекундных высоковольтных разрядов // Известия вузов. Сев.-Кав. регион. Естественные науки. 2009. № 2. С. 29-31.

90. Сесслер Г. Электреты. М.: Мир, 1983.486 с.

91. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В. Электрические характеристики ограниченного наносекундного разряда с щелевым катодом // В сб.: Материалы IV Всероссийской конференции по физической электронике ФЭ-2006. Махачкала. 2006. С. 120-121.

92. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Шахсинов Г.Ш., Рамазанов А.Р. Эффекты взаимодействия наносекундного плазменно-пучкового разряда с диэлектрическими стенками разрядной камеры // Вестник ДГУ. Естественные науки. 2011. Вып. 6.С. 5-10.

93. Клименко К.А., Козырев A.B., Королев Ю.Д. и др. Процессы в стадии запаздывания пробоя в аргоне и их влияние на формирование наносекундного объемного разряда// Физика плазмы. Т. 10. Вып. 1. 1984. С. 109-114.

94. Осипов В.В., Лисенков В.В. Формирование самостоятельного объемного газового разряда//ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 10. С. 27-33.

95. Arlantsev S.V., Borovich B.L., Buchanov V.V., Molodykh E.I., Yurchenko N.I. On the prospects of using runaway electron beams generation in an open discharge for the pumping of metal vapour lasers // J. Russ. Las. Res. 1995. V. 16. №2. P. 99-119.

96. Ашурбеков H.A., Иминов K.O., Кобзева B.C., Кобзев O.B. Формирование ускоренных электронов и их влияние на структуру наносекундного разряда с щелевым катодом // ТВТ. 2007. Т. 45. № 3. С. 485-491.

97. Клименко К.А., Королев Ю.Д. Импульсный объемный разряд в коротких межэлектродных промежутках как источник ускоренных электронов // ЖТФ. 1990. Т. 60. Вып. 9. С. 138-142.

98. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Курбанисмаилов B.C., Омаров O.A. Ионизационная релаксация поперечного не разряда с щелевым катодом // ТВТ. 1998. Т. 36. № 3. С. 368-373.

99. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзев О.В., Кобзева B.C. Формирование высокоэнергетичных электронов в поперечном наносекундном разряде с щелевым катодом при средних давлениях рабочего газа//ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 8. С. 63-70.

100. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Омаров O.A. Режимы формирования поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом // Вестник ДГУ. 2002. Вып.1. С. 14-20.

101. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Омаров O.A. Динамика развития поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом // Вестник ДГУ. Естественные науки. Спец. выпуск, посвященный 60-летию кафедры общей физики. Махачкала. 2005. С. 97-101.

102. Электрические свойства полимеров. под редакцией Б.И. Сажина, Д., «Химия», 1986г., 224с.

103. Иванов С.А., Быстров Ю.А. Ускорители и рентгеновские приборы. М.: Высшая школа, 1976. 208 с.

104. Сорокин А.Р. Комментарий к измерениям КПД формирования электронных пучков в открытом разряде // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. Вып.24. С. 89-94.

105. Hayden Н.С., Utterback N.G. Ionization of Helium, Neon, and Nitrogen by Helium Atoms // Phys. Rev. 1964. V. 135. № 6A. P. 1575 1579.

106. Физические величины / Под ред. Григорьева Н.С., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

107. Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры. М.: Атомиздат, 1975. 272 с.

108. Хастед Дж. Физика атомных стокновений. Пер. с англ. Под ред. Н.В. Федоренко. М.: Мир, 1965. 710 с.

109. Каминский М. Атомные и ионные стокновения на поверхности металла: Пер. с англ. М.: Мир. 1967.

110. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В. Режимы формирования оптических свойств наносекундного разряда среднего давления с щелевым катодом в аргоне // Известия вузов. Физика. Томск. 2009. № 4. С. 89-94.

111. Москалев Б.И. Эффект отрицательного поля в плазме полого катода // ЖТФ. 1995. Т. 65. Вып.11. С. 189-193.

112. Метель A.C. О роли ионизации в катодном слое тлеющего разряда в полом катоде // В сб.: Материалы VI Всесоюзной конференции по ФГР. Л. 1983. Т. 2. С. 69-71.

113. Метель A.C. Особенности установления квазистационарного состояния сильноточного тлеющего разряда с полым катодом при пониженных давлениях газа// ЖТФ. 1986. Т. 56. Вып. 12. С. 2329-2339.

114. Смирнов Б.М. Атомные столкновения и элементарные процессы в плазме. М.: Атомиздат, 1968. 307 с.

115. Франсис Г. Ионизационные явления в газах. М.: Атомиздат, 1964. 303 с.

116. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Месяц А.Г. Инжекционная газовая электроника. Новосибирск: Наука, 1982. 240 с.

117. Абрамович Л.Ю., Клярфельд Б.Н., Настич Ю.Н. Сверхплотный тлеющий разряд с полым катодом // ЖТФ. 1966. Т. 36. Вып. 4. С. 714-719.

118. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В., Омаров O.A. Роль быстрых электронов в кинетике оптического излучения в плазменно-пучковом разряде с щелевым катодом // Известия ВУЗов Сев.-Кав. Региона. Естественные науки. № 3. 2006. С. 16-19.

119. Голубовский Ю. Б., Кудрявцев A.A., Некучаев В.О. и др. Кинетика электронов в неравновесной газоразрядной плазме. Изд. СПбУ, 2004. 248 с.

120. Друкарев Г.Ф. Столкновения электронов с атомами и молекулами. М.: Наука, 1978.255 с.

121. Ашурбеков H.A., Иминов К.О. О механизме заселения возбужденных состояний атомов гелия в не разряде в полом катоде в смеси гелий-аргон // В кн.: Физика газового разряда. Махачкала, 1990. С. 26-30.

122. Ткачев А.Н., Яковленко С.И. Моделирование формирования плазмы в прикатодном слое разряда эффективных эксиламп // ЖТФ. 2003. Т. 73. Вып. 2. С. 56-64.

123. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В. О роли высокоэнергетичных электронов в формировании структуры плазменно-пучкового разряда с щелевым катодом // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. Вып. 12. С. 47-54.

124. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В. Исследование структуры плазмы в щели катода поперечного наносекундного разряда в аргоне. // В сб.: Тезисы докладов XXXVI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и

125. УТС. Звенигород. 2009. http://www.fpl.gpi.ru/Zvenigorod/XXXVI/ L. html # Sekcija Р

126. Ульянов К.Н. Сверхплотный тлеющий разряд. Теория катодной области // ТВТ. 1999. Т. 37. № 3. С. 363-373.

127. Кудрявцев A.A., Скребов В.Н. Аналитические формулы для расчета коэффициентов заселенностей, ионизации и рекомбинации в низкотемпературной плазме. 1.Столкновительная плазма // Оптика и спектр. 1984. Т.57. № 4. С.808-814.

128. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И. Плазменные лазеры. М.: Атомиздат, 1978. 256 с.

129. Чен Ф. Введение в физику плазмы М.: Мир. 1987. - 398 с.

130. Ашурбеков H.A., Виричуева B.C., Иминов К.О., Омаров O.A. Численное моделирование распределения электрического потенциала в газовом разряде с щелевым катодом // Вестник ДГУ. Махачкала, 2001. Вып. 1. С. 5-9.

131. Ашурбеков H.A., Виричуева B.C., Иминов К.О., Омаров O.A. Пространственное распределение параметров плазмы внутри полости катода в поперечном наносекундном разряде с щелевым катодом // Изв. РАН, серия физическая. 2003. Т. 67. № 9. С. 1307-1311.

132. Ашурбеков H.A., Виричуева B.C., Иминов К.О., Омаров O.A. Численное моделирование распределения электрического потенциала в поперечном газовом разряде с щелевым катодом //В сб.: Материалы XI конференции по ФГР. Рязань, 2002. С. 54-55.

133. Казанцев С.А., Полыновская Н.Я., Пятницкий Л.Н., Эдельман С.А. Поляризация атомных ансамблей в ионизованных газах // УФН. 1988. Т. 156. Вып. 9. С. 3-46.

134. Omont A. Irreducible components of the density matrix. Application to optical pumping // Progr. Quant. Elektron. 1977. V.5. P.69-73.

135. Блум К. Теория матрицы плотности и ее приложения. М.: Мир. 1983. 248 с.

136. Чайка М.П. Интерференция вырожденных атомных состояний. Л.: Изд. ЛГУ. 1978. 191с.

137. Варшалович Д.А., Москалева А.Н., Херсонский В.К. Квантовая теория углового момента. М.: Наука, 1978. 325 с.

138. Казанцев С.А., Субботенко A.B. Поляризационная диагностика низкотемпературной плазмы // Физика плазмы. 1984. Т.10. №.1. С.135-142.

139. Казанцев С.А., Субботенко А.В. Спектрометрическая диагностика газовых разрядов. СПб.: Изд. СПбГУ. 1993. 236 с.

140. Каллас Х.В., Чайка М.П. Выстраивание возбужденных состояний неона в разряде постоянного тока // Оптика и спектр. 1969. Т.27. №3. С.694-698.

141. Carrington C.G., Corney A. Hanle effect in neon discharge // Opt.Commun. 1969. VI. №3. P.115-119.

142. Казанцев С.А., Рысь А.Г., Чайка М.П. Выстраивание возбужденных атомов электронным ударом в разряде. // Оптика и спектроскопия. 1983. Т.54. №.2. С.214-218.

143. Carrington C.G., Corney A. Pressure broadening of the Hanle effect in a neon discharge // J. Phys. B. 1971. V. 4. № 6. P. 849 868.

144. Carrington C.G., Corney A., Durant A.V. Collision cross section for the neon 2p levels at 870K // J. Phys. B. 1972. V. 5. № 5. P. 1001 1009.

145. Казанцев С.А., Кислинг А., Чайка М.П. Выстраивание возбужденных атомов аргона в положительном столбе постоянного тока // Опт. и спектр. 1974. Т. 36. С. 1030- 1032.

146. Петрашень А.Г., Ребане В.Н., Ребане Т.К. Поляризационные явления в плазме, обусловленные дрейфом ионов // ЖЭТФ. 1984. Т.47. №.1. С. 147-160.

147. Grandin J.P., Husson X. Depolarisation par Collision des Niveaux 2p de Г Argon Excites Selectivement danse une decharge au Moyen dun Laser Accordable // J. de Phys. 1978. V. 39. P. 933 940.

148. Lemoigne J.P., Husson X., Margerie J. Preliminary Results on the 2p Levels of Krypton Obtained by the Hanle Effect // Opt. Commun. 1975. V. 15. P. 241 -245.

149. Казанцев С.А., Рысь А.Г., Чайка М.П. Выстраивание атомов криптона в газовом разряде // Опт. и спектр. 1978. Т. 44. С. 425 430.

150. Husson X., Margerie J. Hanle effect of 2p3, 2p6, 2p7, 2p8, 2p9 and 3p8 levels of Xe I // Opt. Commun. 1972. V. 5. P. 139 142.

151. Казанцев C.A., Полежаева H.T., Ребане B.H. Самовыстраивание ионов, обусловленное их собственным дрейфом // Оптика и спектроскопия. 1987. Т.63. №.1. С. 27-33.

152. Казанцев С.А., Эйдук В.И. Эффект Ханле на высоковозбужденных атомных уровнях инертных газов в разряде // Опт. и спектр. 1978. Т. 45. С. 858-860.

153. Григорьева В.Н., Казанцев С.А., Кудряшова М.А. Интерференционные явления в плазме высокочастотного разряда // Опт.и спектр. 1983. Т. 54. №3. С. 421-426.

154. Казанцев С.А., Субботенко А.В. Времена жизни 2 Р уровней аргона // Опт.и спектр. 1983. Т. 55. № 4. С. 767 768.

155. Казанцев С.А., Свелокузов А.Е., Субботенко А.В. Исследование анизотропии движения электронов в плазме емкостноговысокочастотного разряда низкого давления // ЖТФ. 1986. Т. 56. С. 1091 -1099.

156. Драчев А.И., Казанцев С.А., Рысь А.Г., Субботенко A.B. Измерение электрического поля в газоразрядной плазме на основе поляризационной спектроскопии // Оптика и спектроскопия. 1991. Т. 70. № 2. С. 277 284.

157. Бусыгин Э.П., Власенко С.И., Григорьянц В.Г., Попович В.П. Пространственное распределение СВЧ полей и поляризация оптического излучения пучково-плазменного разряда// ЖТФ. 1977. Т. 47. Вып. 9. С. 1889- 1893.

158. Haddat G.N., Lin S.K., Robson R.E. The effects of anisotropic scattering on electron transport //Austr. J. Phys. 1981. V. 34. P. 243-247.

159. Ашурбеков H.A., Курбанисмаилов B.C., Омаров O.A., Омарова Н.О. Поляризация состояний атомов гелия при волновом механизме пробоя газа // ТВТ. 1999. Т.37. №4. С.550-553.

160. Ашурбеков H.A., Курбанисмаилов B.C., Омаров O.A., Омарова Н.О. Поляризация состояний атомов гелия на фронте высокоскоростной волны ионизации // Известия РАН, серия физическая. 2000. Т.64. №7. С. 14111418.

161. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Кобзева B.C., Кобзев О.В. Поляризация состояний атомов гелия в наносекундном разряде с щелевым катодом // ТВТ. 2010. Т. 48. № 2. С. 163-168.

162. Демкин В.П., Казанцев С.А. Спектрометрическое определение электрического поля в плазме // Оптика и спектроскопия. 1995. Т.78. №3. С. 377-393.

163. Демкин В.П., Купчинский H.JL, Муравьев И.И. О механизме поляризации состояний атома гелия при возбуждении электронным пучком в электрическом поле // Физика плазмы. 1992. Т.18. №10. С. 1352-1357.

164. Демкин В.П. Возбуждение атомов электронами в электрическом поле // Оптика и спектр. 1992. Т.73. №1. С.62-64.

165. Bendedjem D., Sureau A. Transfer of polarized radiation in plasmas using a matrix formalism. Applications to collisionaly pumped lasers // J.Phys. B. 1997. Vol. 25. N16. P. L873-L880.

166. Демьянов A.B., Мазалов Д.А., Напартович А.П. и др. Нелинейный амбиполярный дрейф и периодическая структура низкотемпературной плазмы повышенного давления // ЖЭТФ. 1996. Т. 110. № 4. С. 1266-1272.

167. Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического поля в диссипативных структурах в газоразрядной плазме // ЖЭТФ. 2004. Т. 125. № 5. С. 10711081.

168. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Физика неидеальной плазмы. -М.: Физматлит. 2004. 528 с.

169. Высикайло Ф.И., Кузьмин М.И., Тивков A.C. и др. Физико-математические модели кумуляции электрического поля в структурах газоразрядной плазмы // Математическое моделирование, 2006. Т. 18. № 11. С. 104-116.

170. Недоспасов A.B. Страты // УФН. 1968. Т. 94. № 3. С. 439-462.

171. Ланда П.С., Мискинова H.A., Пономарев Ю.В. Ионизационные волны в низкотемпературной плазме // УФН. 1980. Т.132. Вып. 4. С. 601-637.

172. Kolobov V.l. Strations in rare gas plasmas // J.Phys. D: Appl. Phys. 2006. V. 39. P. R487-R506.

173. Цендин Л.Д. Нелокальная кинетика электронов в газоразрядной плазме // УФН. 2010. Т. 180. № 2. С. 139-164.

174. Леб Л. Основные процессы электрических разрядов в газах. М.: Госиздат, 1950. 672 с.

175. Кесаев И. Г. Катодные процессы электрической дуги. М.: Наука, 1968. 244 с.

176. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев С.А. и др. Исследование дрейфовых скачков газоразрядной плазмы // Физика плазмы. 1987. Т. 13. № 12. С.1524-1529.

177. Грановский В.А. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука. 1971. 543 с.193; Кудрявцев A.A., Смирнов A.C., Цендин Л.Д. Физика тлеющего разряда. СПб.: Издательство «Лань», 2010. 512 с.

178. Клярфельд Б. Н. Образование страт в газовом разряде // ЖЭТФ. 1952. Т. 22. Вып. 1.С. 66-77.

179. Rayment S. W. The role of the electron energy distribution in ionization waves // J. Phys. Ser. D. 1974. V.7. P. 871- 880.

180. Golubovskii Yu. В., Porokhova I.A., Behnke J., Nekutchaev V.O. On the Bunching Effect of Electrons in Spatially Periodic Resonance Fields // J. Phys. Ser. D. 1998. V.31. P. 2447-2459.

181. Golubovskii Yu. В., Porokhova I.A., Behnke J., Behnke J.F. A comparison of kinetic and fluid models of the positive column of discharges in inert gases // J. Phys. Ser. D. 1999. V.32. P. 456- 469.

182. Голубовский Ю.Б., Скобло А.Ю. О структуре функции распределения электронов в R-стратах // ЖТФ. 2007. Т. 33. Вып. 16. С.78-85.

183. Зайцев A.A., Савченко И.А. Падение потенциала на длине страты и разновидности бегущих страт//ЖТФ. 1975. Т. 45. Вып.7. С.1541-1544.

184. Цендин Л.Д. Функция распределения электронов в слабоионизованной плазме в неоднородных полях // Физика плазмы. 1982. Т.8. В .2. С. 400409.

185. Rohlena К., Ruzicka Т. On non-hydrodynamic properties of the electron gas in the plasma of a dc discharge // Czech. J. Phys. B. 1972. V. 22. № 10. P. 906919.

186. Цендин Л.Д. Кинетика ионизации и ионизационные волны в неоне // ЖТФ. 1982. Т.52. В.4. С. 635-649.

187. Golubovskii Yu. В., Kozakov R.V.,Maiorov V.A. et.al. Nonlocal electron kinetics and densities of excited atoms in S and P striations // J. Phys. E. 2000. V.62. N 2. P. 2707- 2720.

188. Golubovskii Yu. В., Kozakov R.V., Behnke J. et.al. Resonance Effects in the Electron Distribution Function Formation in Spatially Periodic Electric Fields in Inert Gases // Phys. Rev E. 2003. V.68. N 2. P. 026404-026409.

189. Golubovskii Yu. B.,Skoblo A.Y., Wilke C. et. al. Kinetic resonances and stratification of the positive column of a discharge // Phys. Rev E. 2005. V.72. P. 026414-026421.

190. Недоспасов A.B., Пономаренко Ю.Б. Об устойчивости равновесного состояния положительного столба газового разряда // ТВТ. 1965. Т. 3. С. 17-24.

191. Цендин Л.Д. О распространении низкочастотных продольных волн в газоразрядной плазме//ЖТФ. 1969. Т.39. С. 1341-1349.

192. Цендин Л.Д. Влияние ступенчатой ионизации на рапространение ионизационных волн в инертных газах // ЖТФ. 1971. Т.41. С. 1553-1560.

193. Аланакян Ю.Р. К теории коротковолновых ионизационных волн // ЖТФ. 1975. Т. 45. С. 679-683.

194. Pfau S., Rutscher A., Wojaczek К. Das Ähnlichkeitsgesetz für quasineutrale, anisotherme Entladungssäulen // Beitr. Plasmaphys. 1969. Bd. 9. S. 333 358.

195. Gundermann S. Untersuchungen über die Phasenbeziehungen charakteristischer Kenngrößen in laufenden Schichten // Beitr. Plasmaphys. 1969. Bd. 9. S. 325 332; Untersuchungen an fremderregten laufenden Schichten 1970. Bd. 10. S. 115 - 122.

196. Недоспасов A.B. К вопросу о стратах в инертных газах // ЖТФ. 1958. Т. 28. С. 173 176.

197. Недоспасов A.B., Хаит В.Д. Колебания и неустойчивости низкотемпературной плазмы. М.: Наука, 1979. 168 с.

198. Карпман В.И. Нелинейные волны в диспергирующих средах. М.: Наука, 1973. 175 с.

199. Богданкевич Л.С., Кузелев М.В., Рухадзе A.A. Плазменная СВЧ электроника //УФН. 1981. Т. 133. С. 3-32.

200. Пекарек Л. Ионизационные волны (страты) в разрядной плазме // УФН. 1968. Т. 94. № 3. С. 463-500.

201. Высикайло Ф.И., Чекалин Б.В. Последовательная гидродинамическаятеория амбиполярного переноса в слаботочных разрядах. Препринт ТРИНИТИ 135-А. ЦНИИАТОМИНФОРМ. Троицк. 2006. 36 с.

202. Ашурбеков Н.А., Иминов К.О., Кобзев О.В., Кобзева B.C., Юсупова Г.М. Страты в плазме наносекундного разряда со щелевым катодом в магнитном поле // В сб.: Материалы VI Всероссийской конференции «Физическая электроника». Махачкала. 2010. С. 90-92.

203. Ашурбеков И.А., Иминов К.О., Кобзев О.В., Кобзева B.C. Периодические плазменные структуры в наносекундном разряде с щелевым катодом // ПЖТФ. 2010. Т. 36. Вып. 16. С. 62-69.

204. Kucukarpaci H.N., Lucas J. Electron swarm parameters in argon and krypton //J. Phys.D. 1981. V. 14. P. 2001-2014.

205. Helm H. The cross section for symmetric charge exchange of He+ in He at energies between 0.3 and 8 eV// J. Phys. B. 1977. V.10. P. 3683-3697.

206. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992. 536 с.

207. Высикайло Ф.И. О процессах сноса в плазме газового разряда // Физика плазмы. 1990. Т.16. № 10. С. 1268-1272.

208. La Verne Jay A., Mozumder A. Range and Range Straggling of Low-Energy Electrons in the Rare-Gases // J. Phys. Chem. 1985. V. 89. № 20. P. 4219 -4225.

209. Sigeneger F., Winkler R. Response of the Electron Kinetics on Spatial Disturbances of Electric Field in Nonisothermal Plasmas // Contrib. Plasma Phys. 1996. V. 36. №5. P. 551-157.

210. Bernstein I.B., Holsein T. Electron Energy Distributions in Stationary Discharges //Phys. Rev. 1954. V. 94. P. 1475-1479.

211. Цендин JI.Д. Распределение электронов по энергии в слабоионизированной плазме с током и поперечной неоднородностью // ЖЭТФ. 1974. Т. 66. Вып. 5. С. 1638-1643.

212. Sigeneger F., Sukhinin G.I., Winkler R. kinetics of the Electrons in Striations of Spherical Glow Discharges // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2000. V. 20. №1. P. 87-90.

213. Bogaerts A., Gijbels R. Modelling of Radio-Frequency and Direct Current Glow Discharges in Argon // Tech. Phys. 2000. V. 41. №1. P. 183-187.

214. Donko Z. Hybrid Model of a Rectangular Hollow Cathode Discarge // Phys. Rev. E. 1998. V.57. P. 7126-7135.

215. Сухинин И.Г., Федосеев A.B. Самосогласованная кинетическая модель эффекта стратификации разрядов низкого давления в инертных газах // ТВТ. 2006. Т. 44. № 2. С. 165-173.

216. Арцимович A.A., Сагдеев Р.З. Физика плазмы для физиков. М.: Атомиздат.1979. 317 с.

217. Калачников Е. В., Миронов И.С., Павлова JI.A. и др. Исследование динамики излучения сильноточного магнитоприжатого разряда // ТВТ. 1986. Т. 24. №5. С. 837-843.

218. Бедрин А.Г., Дашук С.П., Миронов И.С. Квазинепрерывный источник излучения на основе магнитоприжатого разряда // ТВТ. 2007. Т. 45. № 2. С. 182-186.

219. Жаринов A.B., Никонов C.B. Положительно заряженная плазма в разряде со скрещенными полями // ЖТФ. 1988. Т. 58. Вып. 7. С. 12681273.

220. Мойжес Б.Я., Немчинский В.А. Влияние поперечного магнитного поля на катодный слой тлеющего разряда // ЖТФ. 1990. Т. 60. Вып. 4. С. 63-67.

221. Никулин С.П. Условия существования положительно заряженной структуры в тлеющем разряде с осцилляцией электронов в магнитном поле // ЖТФ. 1998. Т. 68. Вып. 7. С. 56-63.

222. Уланов И.М., Литвинцев А.Ю. Экспериментальные исследования влияния продольного магнитного поля на катодные части тлеющего разряда в гелии // ЖТФ. 2004. Т. 74. Вып. 9. С. 32-38.

223. Олендарев В.Д. Особенности функции распределения электронов в плазме при наличии скрещенных электрического и магнитного полей // Известия вузов. Физика. 1991. № 8. С. 88-94.

224. Moghaddam-Taaheri F., Vlahos L., Rowland H.L., Papadopoulos К. Runaway tails in magnetized plasmas // Phys.Fluids. 1985. V.28, № 11. -P.3356-3364.

225. Passoth E, Golubovskii Yu.B. et al. Radial behaviour of the electron energy distribution function in the cylindrical magnetron discharge in argon // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. Vol. 32. P. 2655 2665.

226. Платонов A.A., Слышов А.Г., Цендин Л.Д. и др. Самостоятельная структура разряда постоянного тока с замкнутым холловским дрейфом в скрещенных полях // ЖТФ. 2006. Т. 76. Вып. 7. С. 22-26.

227. Дьяконов М.И., Фридрихов С.А. Газовый лазер в магнитном поле // УФН. 1966. Т.90, № 4. С. 565-600.

228. Gordon E.J., White. Excitation mechanisms and current dependence of population inversion in He-Ne lasers // Appl. Phys. Letts. 1963. V.3. -P. 197199.

229. Жечев Д.З., Лукомский Н.Г., Полищук B.A., Чайка М.П. Магнитогальванический эффект в разряде постоянного тока в неоне // Опт. и спектр. 1990. Т.69, № 2. С. 474-478.

230. Brenan M.J., Garvic A.M. An experimental investigation if electron transport in ExB discharges // Austral J.Phys. 1990. V.43, № 6. -P.765-778.

231. Александров Е.Б., Хвостенко Г.И., Чайка М.П. Интерференция атомных состояний. М.: Наука. 1991. 256 с.

232. Показаньев В.Г., Скроцкий Г.В. Пересечение и антипересечение атомных уровней и их применение в атомной спектроскопии // УФН. 1972. Т. 107. № 4. С.623-656.

233. Бурштейн А. И., Сапрыкин Э. Г., Смиронов Г. И. Поляризационные эффекты в спектроскопии двухквантовых переходов // Препринт № 13. Новосибирск. 1974. 20 с.

234. Fork R.L., Patel C.K.N. Broadbend magnetic field tuning of optical masers // Appl. Phys. Letts. 1965. V.2. N2. P. 180-181.

235. Андреев И.И., Ванюков М.П., Старовольтов A.M. Исследование влияния внешнего магнитного поля на световые характеристики импульсного разряда в гелии // ЖЭТФ. 1962. Т.43. С.804-807.

236. Gordon E.J., White. Similarity laws for the effects of pressure and discharge diamer on gain of He-Ne lasers // Appl. Phys. Letts. 1963. V.3. N2. P. 199-201.

237. Ремнев Г.Е., Пушкарев А.И., Фурман Э.Г. и др. Источник импульсных электронных и ионных пучков на основе наносекундного генератора напряжения с согласующим трансформатором // Известия ТПУ. 2006. Т.309, № 2. С.88-93.

238. Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Ерофеев М.Б. и др. О влиянии поперечного магнитного поля на генерацию электронного пучка в газовом диоде // ЖТФ. 2008. Т. 78. Вып. 6. С. 131-134

239. Голант В.Г., Жилинский А.П., Сахаров С.А. Основы физики плазмы. -М.: Атомиздат,1977. 383 с.

240. Bradly J.W., Lister G. Model of hte catode fall region in magnetron discharges //Plasma Soures Sei. and Tecnol. 1997. V.6. №4. P.524-532.

241. Биберман JI.M., Воробьев B.C., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М.: Наука. 1982. 376 с.

242. Баев В.М. Автомодуляция интенсивности излучения широкополосного лазера при наличии в резонаторе сильных линий поглощения //Письма в ЖЭТФ.1985. Т.42. Вып. 10. С. 416-418.

243. Prasad S., Glauber R.J. Polarium model: Coherent radiation by a resonaut medium // Phys. Rev. A. 2000. V. 61. P. 063814-063820.

244. Fleischhauer M., Lukin M.D., Matsko A.B., Scully M.O. Threshold and Linewidth of a Mirrorless Parametric Oscillator // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. №16. P. 3558 -3561.

245. Савикин А.П., Цареградский В.Б. Исследование влияния конденсации спектра излучения на внутрирезонаторный лазерный спектральный анализ // Письма в ЖТФ, 1998, том 24, №18. С. 36-43.

246. Багаев С.Н., Егоров B.C., Морошкин П.В и др. Нестационарное параметрическое усиление полихроматического излучения при его распространении в протяженной поглощающей резонансной среде // Оптика и спектроскопия. 2003. Т.94. №1. С.99-106.

247. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. М.: Атомиздат. 1963. 638 с.

248. Фриш С.Э. Определение концентраций нормальных и возбужденных атомов и сил осцилляторов методом испускания и поглощения света // В сб.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. М.: Наука. 1970. С. 7-62.

249. Ашурбеков H.A. Кинетика заселения возбужденных состояний атомов в послесвечении мощного импульсного разряда наносекундной длительности в неоне и гелии // Канд. дисс. Л. 1985.184 с.

250. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Омаров O.A., Таибов К.Т. Влияние поперечного магнитного поля на заселенности метастабильных состояний атомов гелия в наносекундном разряде // Известия РАН. Сер. физ. 2000. Т. 64. №7. С. 1355-1362.

251. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: 1963. 640 с.

252. Ашурбеков H.A., Иминов К.О., Омарова Н.О. Об энергии электронов в завершающей стадии не разряда в инертных газах // В кн.: Физика газового разряда. Махачкала, 1990. С. 31-34.

253. Богданова И.П., Бочкова О.П., Фриш С.Э. Передача энергии возбуждения при атомно-атомных и атомно-молекулярных столкновениях // В сб.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. Изд. ЛГУ. 1976. Вып. 1. С. 3-50.

254. Завилопуло А.Н., Снегурский A.B., Шпеник О.Б. Полные сечения возбуждения метастабильных уровней атомов инертных газов электронным ударом // ЖПС. 1985. Т.42. №2. С. 192-196.

255. Митюрева A.A., Пенкин Н.П. Функции возбуждения метостабильныхiуровней Р2 и Ро атома неона // Оптика и спектр. 1983. Т.55. №2. С. 393395.

256. Плазма в лазерах: Пер. с англ. / Под ред. Д.Ж. Бекефи. М.: Энергоиздат, 1982. 416 с.

257. Ашурбеков H.A., Пастор A.A., Сердобинцев П.Ю., Шубин H.H. Селективный характер процессов хемоионизации при столкновении возбужденных атомов неона с молекулами водорода // Тезисы докл. IV Всес.симпозиума по лазерной химии. Звенигород. 1985. С.61.

258. Павловская E.H., Подмошенский И.В. Влияние атомных столкновений на распределение заселенностей уровней гелия // Оптика и спектр. 1973. T.34.N1. С. 19-22.

259. Кудрявцев A.A., Скребов В.И. Ионизационная релаксация в плазме импульсного разряда в инертных газах // ЖТФ. 1983. Т.53. №1. С. 53-62.

260. Толмачев Ю.А. Исследование процессов тушения возбужденных атомов гелия в низкотемпературной плазме оптическими методами // В сб.: Процессы ионизации с участием возбужденных атомов. Ленинград. 1989. С. 93-117.

261. Колоколов Н.Б., Кудрявцев A.A. Процессы хемоионизации в низкотемпературной плазме. В сб. Химия плазмы, М.: Атомиздат. 1989. Вып. 15. С. 127-163.

262. Пиотровский Ю.А., Толмачев Ю.А. Спектроскопическое исследование плазмы, образованной мощным электронным потоком в инертных газах // ЖПС. 1980. Т.32. №6. С. 974-978.

263. Bengtson A. The impact of molecular emission in compositional depth profiling using Glow Discharge-Optical Emission Spectroscopy // Spectrochimica Acta Part B. 2008. V. 63. P. 917-928.

264. Piracha N.K., Feaver R., Gilani Т.Н., Ahmed R., Ali R., Baig M.A. The study of the ls4-2pj optogalvanic transients in a neon discharge plasma // Optics Communications. 2009. V. 282. P. 2532-2538.

265. Иванов B.A. Спектроскопия и кинетика гетероядерных молекулярных ионов инертных газов (обзор) // Оптика и спектр. 1995. Т.78. N1. С.37-59.

266. Питаевский Л.П. Рекомбинация электронов в одноатомном газе. // ЖЭТФ. 1962. Т.42. №5. С. 1326-1329.

267. Иванов В.А., Скобло Ю.Э. К вопросу о диссоциативной рекомбинации в гелиевом послесвечении // Оптика и спектр. 1988. Т.65. №3. С.750-753.

268. Ашурбеков Н.А., Иминов К.О., Омаров О.А., Таибов К.Т. Кинетика возбужденных атомов в плазме поперечного не разряда с щелевым катодом // Вестник ДГУ. 1998. С. 49-54.

269. El-Koramy, Ashurbecov N.A., Iminov К.О. Population mechanism of the excited states of helium atoms at a hollow cathode in He-Ar mixture nanosecond discharge // Jap. J. Appl.Phys.Pt.l. 1998. V. 37. № 6A. P. 3546 -3547.

270. Егоров B.C. Молекулярные ионы инертных газов в плазме импульсного разряда // Химия плазмы. Под ред. Смирнова Б.М.- М.: Энергоатомиздат, 1980. Вып. 7. С.187-218.

271. Deloche R., Monchicourt P., Cheret M., Zambert F. High-pressure helium afterglow at room temperature//Phys. Rev. A. 1976. V.13. N3. P. 1140-1176.

272. Егоров B.C., Чехонин И.А., Шубин H.H. Эффекты кооперативной самодифракции света: оптическая мультивибрация и светоиндуцированное переключение резонансной среды в метастабильное состояние//Опт. и спектр. 1987. Т.62. С. 853-859.

273. Васильев В.В., Егоров B.C., Федоров А.Н., Чехонин И.А. Лазеры и лазерные системы на основе кооперативных эффектов в оптически плотных резонансных средах без инверсии населенностей // Опт. и спектр. 1994.Т.76. №1. С. 146-160.I