Методы удаленного исследования свойств плазмы по параметрам радиационного теплообмена

Шумов, Андрей Валерьевич

Методы удаленного исследования свойств плазмы по параметрам радиационного теплообмена тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Шумов, Андрей Валерьевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.14 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Методы удаленного исследования свойств плазмы по параметрам радиационного теплообмена»

Автореферат диссертации на тему "Методы удаленного исследования свойств плазмы по параметрам радиационного теплообмена"

УДК 533.9.08; 004.771 На правах рукописи

□□34((<

Шумов Андрей Валерьевич

МЕТОДЫ УДАЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ПЛАЗМЫ ПО ПАРАМЕТРАМ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛООБМЕНА

Специальность 01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

? д СЕМ 2999 ^^

Москва

-2009

003477762

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана

Научный руководитель: доктор технических наук,

доцент Зимин A.M.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Савелов A.C.

кандидат технических наук Гавриш C.B.

Ведущая организация: Институт общей физики им. A.M. Прохорова

Российской академии наук

Защита состоится "21" октября 2009 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.141.08 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, Лефортовская наб., д. 1, кор. "Энергомашиностроение".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ученому секретарю диссертационного совета Д212.141.08.

Автореферат разослан "/¿> "Сё/^гЛ&Р* 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент ~ Перевезенцев В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи с существенным усложнением решаемых теплофизических проблем и необходимостью использования комплексного подхода, в рамках которого интегрируются последние достижения в области смежных наук, создаваемые в настоящее время экспериментальные установки становятся все более уникальными. Целый ряд крупных проектов, среди которых выделяются экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР, радиотелескоп - интерферометр ALMA и большой адронный коллайдер, основан на многостороннем международном сотрудничестве, а в их осуществлении участвует большое число групп исследователей из различных стран и регионов. В такой ситуации постоянное нахождение всех экспериментаторов непосредственно на рабочей площадке становится невозможным. Поэтому все большую актуальность приобретают новые методы проведения экспериментальных исследований, в соответствии с которыми различные группы исследователей расположены на значительном удалении от рабочей площадки и территориально разделены. Для достижения максимальной эффективности исследований они должны иметь возможность не просто следить за ходом эксперимента, а активно участвовать в его проведении, оперативно изменяя условия опытов в соответствии с полученными результатами.

В связи с созданием международного реактора ИТЭР в области теплофизики высокотемпературной плазмы становится все более актуальной разработка методов удаленного бесконтактного исследования плазмы по характеристикам радиационного теплообмена, которые основаны на дистанционном доступе к диагностическому оборудованию для управления его режимами. В этом случае работа на уникальном стенде может осуществляться с компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от изучаемого объекта. Такой режим может быть организован через сеть Интернет, доступ к которой имеют научные группы практически всех стран.

При использовании методов удаленного исследования радиационного теплообмена в плазме наряду с проведением активного эксперимента важную роль играют вопросы создания и реализации методов последующего высокопроизводительного расчета теплофизических параметров, ориентированных на сетевое применение. Большое значение приобретают также и вопросы подготовки специалистов, в совершенстве владеющих сетевыми технологиями управления сложными физическими комплексами.

Целью настоящей работы является разработка методов и систем для дистанционного экспериментального определения характеристик радиационного теплообмена высокотемпературных оптически прозрачных и

поглощающих сред и методов расчета по ним теплофизических параметров плазмы.

В качестве основных инструментов удаленного исследования характеристик радиационного теплообмена в прозрачных и поглощающих высокотемпературных средах в диссертации рассматриваются методы их диагностики по излучению в радио- и оптическом диапазонах.

В диссертации решались следующие задачи:

- создание методов удаленного экспериментального исследования излучательных характеристик плазмы в оптическом и радио- диапазонах;

- разработка основ построения систем бесконтактной диагностики параметров плазмы на сложных и уникальных экспериментальных стендах через глобальную сеть;

- создание методов расчета пространственных распределений теплофизических параметров плазмы по экспериментально полученным характеристикам радиационного теплообмена в оптически прозрачных и поглощающих средах;

создание аппаратно-программных систем для удаленных исследований радиационного теплообмена в оптическом и радиодиапазонах, автоматизированной обработки и расчета температуры и концентрации плазмы на основе полученных излучательных характеристик;

- отработка созданных диагностических систем и проведение серий экспериментов по определению теплофизических параметров плазмы применительно к проблеме управляемого термоядерного синтеза;

- создание и отработка систем автоматизированного лабораторного практикума с удаленным доступом с целью подготовки специалистов, владеющих дистанционными методами диагностики плазмы.

Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методик измерения и сравнением с данными других авторов. Приведены оценки погрешности измерений.

Научная новизна работы:

- впервые разработаны методы дистанционного экспериментального исследования характеристик радиационного теплообмена в плазме в оптическом и радио- диапазонах для диагностики теплофизических параметров плазмы на сложных и уникальных экспериментальных стендах и сформулированы основы построения систем для их реализации;

- научно обоснованы, созданы и отработаны программно-аппаратные системы для определения теплофизических свойств плазмы на основе регистрации и анализа характеристик радиационного теплоообмена на сложных и уникальных стендах через глобальную сеть;

- впервые показано, что в пределах погрешности измерений данные о распределениях атомов по всем возбужденным уровням для плазмообразуюгцего газа (Аг) и распыленных атомов катода - мишени (Сг,

Ре, N1) в области интенсивного свечения магнетронного разряда хорошо укладываются на графики, описывающие больцмановский закон с единой для всех уровней температурой на уровне 1 эВ;

- по радиоизлучению в миллиметровом диапазоне длин волн получены распределения температуры и концентрации электронов по глубине солнечной хромосферы.

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что:

- созданный метод расчета пространственного распределения электронной температуры по характеристикам радиационного теплообмена в плазме сложного состава может быть использован для исследований параметров различных разрядов с линейчатым спектром излучения;

полученные результаты исследований параметров плазмы магнетронного разряда оптическим методом могут быть применены при моделировании взаимодействия пристеночной плазмы термоядерного реактора с первыми зеркалами различных диагностик;

- созданная система удаленной диагностики плазмы солнечной хромосферы может служить основой для проведения совместных дистанционных исследований изменения состояния солнечной хромосферы из любой точки земного шара;

- сформулированные в диссертации метод обработки результатов наблюдения солнечной плазмы и расчета теплофизических параметров плазмы по разработанной математической модели хромосферы могут быть использованы при исследовании солнечной хромосферы с помощью радиотелескопов в миллиметровом диапазоне длин волн;

- сетевые образовательные технологии и комплексы применяются в учебном процессе для практической подготовки специалистов в области диагностики плазмы с использованием уникальных стендов.

Личное участие автора. Представленные в диссертации результаты получены непосредственно автором или при его равноправном участии. Автором лично разработаны методы удаленных исследований параметров радиационного теплообмена в высокотемпературных средах - магнетронной плазме сложного состава и плазме солнечной хромосферы. Диссертантом получены пространственные распределения электронной температуры магнетронной плазмы и выявлены зависимости ее значений от макропараметров разряда. Автором лично проведен анализ зарегистрированного радиоизлучения хромосферной плазмы в миллиметровом диапазоне длин волн и получены пространственные распределения температуры и концентрации электронов.

На защиту выносятся:

- методы удаленного исследования и расчета теплофизических свойств плазмы сложного состава и хромосферной плазмы по характеристикам радиационного теплообмена;

- созданные аппаратно-программные системы для удаленных диагностик теплофизических свойств высокотемпературных прозрачных и поглощающих сред по излучению в оптическом и радио- диапазонах;

результаты экспериментальных исследований и расчета пространственных зависимостей электронной температуры плазмы магнетронного разряда, температуры и концентрации электронов в плазме солнечной хромосферы;

- созданные комплексы для удаленного проведения учебных экспериментов.

Апробация работы и публикации. Результаты работы представлялись на II и VI российских семинарах «Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды», проводимых в МИФИ, на 2-й и 6-й Курчатовских молодежных научных школах (РНЦ «Курчатовский институт»), на Всероссийских научных конференциях «Физика низкотемпературной плазмы» 2001 и 2007 гг., на пятнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» 2009 г. в МЭИ (ТУ), на Всероссийских научных конференциях «Научный сервис в сети Интернет» в 2000, 2004, 2005, 2008 гг., на X,: XI, XII и XV Всероссийских научно - методических конференциях «Телематика».

Работа докладывалась в Институте ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт», МИФИ (Национальный исследовательский ядерный университет), МЭИ (ТУ), НИИ Радиоэлектронной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана. ,

По тематике диссертации опубликовано 20 печатных работ, из которых 12 - в материалах Всероссийских и Международных конференций, 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ, 8 статей в журналах и сборниках, в том числе 1 - в рецензируемом издании, входящем в список ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения, содержит 6 таблиц и 111 рисунков. Список литературы включает 122 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются ее цели и задачи, а также положения, выносимые на защиту.

В главе I приведен обзор современного состояния методов исследования параметров радиационного теплообмена для определения по ним теплофизических свойств плазмы и полученных с их помощью результатов.

В первом разделе рассмотрены реализованные до настоящего времени в современных диагностических системах методы удаленного исследования свойств плазмы и сетевой обработки результатов экспериментов. Показано, что они за редким исключением (ПетрГУ и РНЦ «Курчатовский институт») не позволяют оперативно получать значения параметров, изменяющихся в ходе проведения дистанционного эксперимента.

Во втором разделе представлены обзоры наиболее актуальных и подходящих для сетевой автоматизации методов диагностики параметров плазмы по характеристикам радиационного теплообмена с целью определения пространственных распределений теплофизических параметров прозрачной (спектральная диагностика магнетронной плазмы сложного состава) и поглощающей (диагностика плазмы солнечной атмосферы по миллиметровому радиоизлучению) высокотемпературных сред с анализом полученных результатов.

Показано, что литературные данные о пространственных распределениях электронной температуры плазмы магнетронного разряда неоднозначны, и, как правило, основаны на диагностике плазмы с помощью зондовых методов, интерпретация результатов которых в условиях скрещенных электрического и магнитного полей сильно затруднена.

Излучение Солнца - природного термоядерного реактора,- может быть использовано для определения параметров плазмы и изучения физики процессов термоядерного синтеза и теплопередачи в солнечной атмосфере. Одним из наименее изученных слоев солнечной атмосферы является хромосфера, определяющая физику явлений в переходном слое на границе с короной, температура в котором резко возрастает от 4500 до 106 К, что до сих пор не получило общепринятого объяснения. Диагностика хромосферной плазмы по миллиметровому радиоизлучению имеет ряд существенных преимуществ перед другими диапазонами, однако в большинстве случаев авторы ограничиваются анализом поведения яркостной температуры.

Завершается глава формулировкой задач исследований в рамках настоящей диссертации.

В главе 2 представлено описание впервые созданной в МГТУ им. Н.Э. Баумана на базе монохроматора МДР-23 системы удаленной диагностики плазмы по характеристикам радиационного теплообмена. Приведены анализ системы и обобщение основ методов дистанционного исследования излучательных характеристик с помощью сетевой перенастройки диагностического оборудования.

В созданной системе удаленный экспериментатор имел возможности: задания положения дифракционной решетки; измерения напряжения на выходе ФЭУ; сканирования спектра в выбранном диапазоне длин волн; выбора необходимых спектральных линий для автоматизированного определения электронной температуры плазмы по их относительным интенсивностям. Для спектральной ртутной лампы ДРГС найденное значение температуры составило 1,2 ± 0,1 эВ.

На созданной системе были отработаны основы методов проведения удаленных исследований плазмы. Она успешно функционировала более 5 лет и явилась прототипом последующих систем на новой аппаратной базе.

Глава 3 посвящена разработанному автором диссертации методу удаленного исследования характеристик радиационного теплообмена высокотемпературной прозрачной среды - магнетронной плазмы сложного состава. В первом разделе приведено описание созданной диагностической системы, во втором - разработанного метода расчета электронной температуры многокомпонентной плазмы по зарегистрированному эмиссионному линейчатому спектру. В третьем разделе представлены полученные результаты - пространственные распределения электронной температуры и зависимости ее значений от макропараметров разряда.

На рис.1 приведена схема диагностической системы на основе спектрометра Ауазрес-2048 с ССО-регистрацией, предназначенной для нахождения пространственных распределений электронной температуры плазмы.

Рис. 1. Схема эксперимента: 1 - вакуумная камера; 2 - магнетрокная распылительная система; 3 - область горения разряда; 4 - оптическая головка; 5 - бронированный оптоволоконный кабель; 6 - вакуумный оптический ввод; 7 - разветвленный оптоволоконный кабель; 8 - спектрометр; 9 - привод оптической головки; 10 - шаговый двигатель; 11 - вакуумный электрический ввод; 12 - блок управления шаговым двигателем; 13 - модуль ЦАП - АЦП; 14 - управляющий компьютер

Прибор включает в себя 4 независимых канала, различающиеся диапазонами длин волн, характеристиками дифракционнных решеток (от 1200 до 3600 штрихов/мм), размерами щелей, фильтрами для обрезания гармоник второго порядка. Излучение разряда регистрируется в диапазоне 355 - 810 им с разрешением от 0,05 до 0,2 нм.

Для получения достоверных результатов была сконструирована и изготовлена оптико-механическая система сбора и вывода излучения из вакуумного объема с помошью оптоволокна. С целью исключения влияния запыления оптики на регистрируемый сигнал оптическая головка размещалась в непосредственной близости от мйшени параллельно ее поверхности. В соответствии с законом косинуса в этом направлении распыляется минимальное число частиц.

Излучение магнетронной плазмы, пройдя через систему щелей в специально сконструированной оптической головке, выводится из вакуумного объема с помощью оптоволокна и специального вакуумного опта в вода и подается на входы каналов спектрометра. Управление спектрометром и перемещением оптической головки осуществляется с помощью ЭВМ. Система механического перемещения предуематривает возможность установки оптической головки под любым углом к оси разряда и обеспечивает ее программируемое перемещение в вакууме. В разработанной оптической головке излучение проходит через три щели, предназначенные для формирования узкого пучка света и дополнительно уменьшающие поток распыленных частиц на элементы диагностики.

Созданная программно-аппаратная система позволяет рассчитывать по зарегистрированным спектрам численные значения параметров плазмы. Разработанное автором программ н о-математическое обеспечение диагностической системы поддерживает: управление спектрометром и перемещением оптической головки, градуировку оптической системы, оперативную обработку результатов регистрации спектров и нахождение температур распределения, а также режим удаленного доступа (рис. 2).

Web-сервер

Спектрометр AvaSpöC-2046

\ /

Интернвп

компьютер

Web-камера

Источник излучения

Рис. 2. Схема диагностической системы с управлением через глобальную сеть

Для обнаружения в эмиссионном спектре плазмы линий различных атомов и ионов, т.е. качественного анализа, в системе реализована автоматическая идентификации всех спектральных линий по электронным

таблицам атласа. В результате обработки формируется массив характеристик 50 - 100 идентифицированных линий. Наложенные друг на друга, а также с интенсивностью ниже уровня помех й вызывающие насыщение пикселей линии не учитываются. Для проведения количественного анализа спектра по измеренным относительным интенсивностям рассчитывается заселенность верхних уровней: /V* = / (Ек-Е^].

Далее данные по нескольким десяткам идентифицированных линий наносятся на график зависимости комплекса относительных заселенностей

(ордината) от энергии верхних уровней х = Ек

(абсцисса). Как видно из рис. 3, экспериментальные точки по всем зарегистрированным линиям концентрируются в окрестности прямых

\(N^f(N^} Е 1п<М—- / — \>-—-4-, соответствующих закону Больцмана. Поэтому

1и*лиоЛ Кг

методом наименьших квадратов данные аппроксимируются прямыми у=кх+Ъ и по ним вычисляются температуры распределения для уровней атомов или ионов каждого химического элемента. Прямые линии на графике - изотермы по закону Больцмана с шагом 0,2 эВ. Предложенный способ визуализации результатов позволяет судить о выполнимости закона для групп уровней различных компонентов. Только применение статистической обработки результатов регистрации спектра сразу во всем видимом диапазоне позволило корректно определить температуры распределения.

Рис. 3. Визуализации распределения заселенностей уровней. По оси абсцисс отложены значения энергий верхнего уровня, по оси ординат

В 3

10.&53*=в I Й 0,5112^1

- тщ,2еУ

- Т-0 4»У

Т-О.беУ

- Т^&аУ

Т-1,2еУ

-ти.баУ

- г«1,8еУ

- Т-2оУ

- Г«5,ЗвУ

Т-2,6гУ

-Т-ЗеУ

- Т-3,2$У

- Т»3£еУ

- Т»4еУ

Разработанный метод и его реализация про демонстрировал и надежность идентификации линий компонентов и высокую скорость обработки результатов (не более минуты для получения значения Т).

В третьем разделе приведены полученные результаты диагностики плазмы магнетронного разряда для катода-мишени из нержавеющей стали Х1Ш10 в среде аргона. Анализ спектра излучения позволил идентифицировать линии атомов и ионов аргона (плазмообразуюший газ), а также линии атомов составляющих материала мишени: железа, хрома и никеля. Для примера на рис. 4 показаны только наиболее яркие из идентифицированных линий для одного канала спектрометра.

16000 12000

£ 8000 о

4000

Ре с: :сг г е

Гс пг СгСг Р: Ре АгН Ре

1 " < /а Ре СгАг+

1*и ш и 1)1 №Аг+

390

410

430

X, нм

450

470

^ис, 4. Характерные спектральные линии в диапазоне 390 - 480 нм

Показано, что в пределах погрешности измерений 0,1 зВ) данные о распределении атомов М, Сг, Ре, N1 по всем возбужденным уровням в области интенсивного свечения разряда хорошо укладываются на графики, описывающие болыдаановский закон распределения с единой для всех уровней температурой. Это позволяет считать ее близкой к электронной температуре. Характер полученных зависимостей от макро параметр о в разряда (мощности и тока разряда, давления плазмообразующего газа) качественно согласуется с современными представлениями о магнетронном разряде, а результаты соответствуют имеющимся литературным данным, однако получены и новые результаты.

На рис. 5 показаны зависимости измеренных по различным компонентам плазмы значений температур распределения от расстояния от мишени. Видно, что измеренное значение температуры по атомам аргона в области разряда близко к полученным по другим атомам значениям, а с увеличением расстояния от катода наблюдается ее рост. Это объясняется тем, что с удалением от катода термагшзация электронов становится недостаточно эффективной, а все более заметным становится возбуждение атомов аргона нетермализованными высокоэнергетичными электронами. При взаимодействии высокоэнергетичных электронов с атомами других веществ

преимущественными становятся процессы ионизации, а не возбуждения, что связано с низкими значениями потенциалов ионизации их атомов и характерно для тлеющего разряда. Найденные по линиям ионов аргона высокие "температуры" (в 3 - 5 раз больше, чем по атомным линиям) также свидетельствуют о существенном вкладе в их возбуждение нетермализованной группы высокоэмергетичных электронов.

Приведенные на рис. 6 зависимости относительных интенсивностей характерных лшшй аргона, хрома и железа от координаты являются эквидистантными, что свидетельствует об одинаковых механизмах возбуждения уровней атомов и газа, и материала мишени.

Рис. 5. Значения электронной температуры в зависимости от расстояния от катода при давлении 0,5 Па и напряжении разряда 650 В

Рис. 6. Измеренные значения интенсивностей линий Ат1 (Х=763,51 нм), Cri (Х=425,44 нм) и Fei (1=404,58 нм) в зависимости ох расстояния от катода

В главе 4 представлен разработанный метод удаленного исследования характеристик радиационного теплообмена высокотемпературной поглощающей среды — плазмы солнечной хромосферы. Изложен метод расчета радиальных зависимостей температуры и концентрации электронов по зарегистрированному миллиметровому радиоизлучению Солнца с помощью системы удаленной диагностики. Приведены описание созданной диагностической системы и полученные результаты.

Интернет-ка мера-сер вер

Рис. 7. Схема организации удаленного доступа к диагностической аппаратуре 10

В первом разделе представлено описание созданной системы для удаленного исследования параметров плазмы солнечной хромосферы на основе сканирования Солнца с помощью радиотелескопа МПУ им. Баумана (рис. 7). Это уникальное научное оборудование - один из крупнейших в Европе полно поворотных радиотелескопов миллиметрового диапазона длин волн: приемники - 2,2 и 3,2 мм, поворотная масса - 20 т, диаметр антенны — 7,75 м, погрешность поверхности зеркала не превышает 100 мкм.

Второй раздел посвящен описанию разработанного метода обработки результатов наблюдения излучения Солнца в радиочастотном диапазоне. Результаты удаленного эксперимента на радиотелескопе МГТУ

представляют собой двумерные распределения относительных интенсивностей радиосигнала на длинах волн 2,2 и 3,2 мм по солнечному диску (рис. 8). По зафиксированным параметрам радиационного теплообмена

созданный метод расчета позволяет получить распределения

теплофизических параметров (температуры и электронной концентрации) по глубине хромосферы.

Разработанный метод расчета включает в себя следующие этапы. Этап 1. Нормировка распределения интенсивности по дранице радиоизображения Солнца (лимба) с учетом его углового размера (32*).

Этап 2. Восстановление истинного радио изображения ]~(х,у) методом деконволюции с учетом аппаратной функции %(х,у) и зашумленности сигнала. Интенсивность зарегистрированного радиоизображения Солнца Дх,у) определялась двумерной сьерткой;

11х,у) = Л/(х\у*)^(х-х\у-у')<&'с1у\ где М- область сканирования. м

Этап 3. Нахождение распределения температуры плазмы по оптической глубине. Обработка результатов радионаблюдений хромосферы проводилась в приближении сферически симметричного слоя, который вследствие малой по сравнению с радиусом Солнца толщины рассматривался как плоский. В этом случае интенсивность излучения хромосферы идущего на

расстоянии г от центра под углом в к радиус-вектору, может быть найдена

по формуле /„(0,0)= \Ву(Ту,"/ап'1--¿т.,, где ВАТ) - интенсивность

■> сок£?

с о

Рис, 8. Исходное распределение интенсивности радиосигнала

излучения черного тела, Т - температура плазмы, тг- оптическая глубина

ос

плазмы на частоте V, определяемая как ть, = ^ К ' объемный

коэффициент поглощения.

Разлагая интенсивность излучения черного тела в ряд по степеням

оптической глубиныД, (71) = ^ ак г* и решая полученную систему уравнений,

(=0

в соответствии с законом Рэлея - Джинса получим распределение

с1 "

температуры по оптической глубине Т ( гь. ) = ——

2V к ¿-о

Этап 4. Нахождение распределения электронной концентрации по оптической глубине. Для этого записывалась следующая система уравнений. Для каждого элементарного объема в хромосфере предполагалось выполнение условия механического равновесия под действием силы

¿Ь

тяготения и газового давления: — -g ■ р, где р - давление, р - плотность,

йг

g - ускорение силы тяжести в хромосфере Солнца. В условиях квазинейтралы!ости плазмы ее плотность связана с концентрациями свободных электронов пс и атомов па соотношением р = тн{пе +па), где тя - масса атома водорода. Концентрации э лек фонов и нейтральных атомов в частично равновесной водородной плазме связаны с электронной температурой формулой Саха п] = К(Т)па, где константа равновесия

К{Т) = 2— -т—I ■ е /кт, Здесь и Хо ~ статистические веса

¿Д ь )

основных состояний иона и атома водорода, 1г - постоянная Планка, Еи -энергия ионизации атома водорода. Объемный коэффициент поглощения с

учетом вынужденного испускания ку=и/1*-

2 ж е кТе gv 1_ещ \

Полученное в нтоге дифференциальное уравнение относительно электронной концентрации решалось численно.

Поскольку оптическая плотность и координата г связаны выражением

. '=-{&•, где К- радиус переходного слоя хромосфера - корона, то

о г

полученные ранее зависимости Тв(ту) и ие(г„) - температуры и концентрации электронов от оптической плотности преобразовывались в распределения этих параметров по радиусу Те(г) и пе(г).

В третьем разделе приведены полученные распределения теплофизических параметров хромосферы. Восстановленное радиоизображение Солнца (рис. 9 а) отличается от исходного прежде всего заметным увеличением уровня сигнала на краю Солнца. Учет боковых лепестков диаграммы отравленности позволил получить новый результат: уровень сигнала плавно снижается от края к центру рад иоизображеи и я , что хорошо видно на радиальных профилях яркостной температуры (рис. 9 б).

Т, отн. ед.

а) б) г, отн. ед.

Рис. 9. Результаты обработки радиосигнала методом деконволюции: а) восстановленное радиоизображение Солнца, б) радиальные профили яркостной температуры

На рис. 10 приведены полученные распределения теплофизических параметров по глубине хромосферы.

Рис. 10. Зависимости параметров плазмы от глубины хромосферы: а) электронная концентрация и б) температура

Характер полученных зависимостей температуры и концентрации электронов от глубины хромосферы в целом соответствует современным представлениям о процессах в данной области Солнца. Однако нами зафиксировано, что миллиметровое излучение с длиной волны 3,2 мм генерируется не только в верхней, но и в средней части хромосферы.

В главе 5 представлены описания разработанных автоматизированных лабораторных практикумов удаленного доступа, которые использованы в учебном процессе МГТУ им. Н.Э. Баумана и других вузов.

Создание систем удаленного доступа дало уникальную возможность выполнения учебных экспериментов на реальном физическом оборудовании (в том числе, на уникальных установках), расположенном в другом образовательном или научном учреждении по сценариям, индивидуально формируемым самим обучающимся.

На основе созданной на базе монохроматора программно-аппаратной системы и ртутной спектральной лампы было организовано проведение учебного практикума с удаленным доступом «Определение температуры электронного газа в ртутной плазме оптическим методом». Для проведения сетевых лабораторных работ была разработана полная методическая поддержка.

На базе созданной автоматизированной диагностической системы с удаленным доступом для определения параметров плазмы сложного состава был реализован комплекс поддержки проведения учебных экспериментов. Он позволил организовать проведение практикумов: «Техника и практика спектрометрии», «Качественный анализ спектра источника излучения», «Определение электронной температуры плазмы».

На сайте Интернет-лаборатории «Радиотелескоп МГТУ» (http://ilrt.bmstu.ru) опубликован лабораторный практикум с удаленным доступом по аппаратуре и методам сканирования астрофизических объектов. Студенты получили возможность самостоятельного выполнения учебных экспериментов на уникальном сложном и дорогостоящем оборудовании.

Разработанные методы, программные средства и схемы взаимодействия компонентов распределенных систем удаленного управления оборудованием имеют фундаментальное значение. Они могут быть применены для широкого спектра сложных экспериментальных установок для исследования радиационного теплообмена в различных средах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые разработаны методы дистанционного экспериментального исследования характеристик радиационного теплообмена в плазме в оптическом и радио- диапазонах для диагностики теплофизических параметров плазмы на сложных и уникальных экспериментальных стендах и сформулированы основы построения систем для их реализации.

2. Созданы и отработаны три программно-аппаратных системы для диагностики многокомпонентной плазмы и плазмы солнечной хромосферы через глобальную сеть Интернет. Две диагностических системы защищены свидетельствами о регистрации программ для их реализации на ЭВМ.

3. Разработан метод расчета пространственных распределений теплофизических параметров плазмы сложного состава по зарегистрированным характеристикам радиационного теплообмена. Созданная высокопроизводительная система удаленной спектральной диагностики плазмы сложного состава позволила определить температуры распределения по уровням энергии для атомов и ионов различных элементов плазмы магнетронного разряда. Впервые показано, что в пределах погрешности измерений данные о распределениях атомов по всем возбужденным уровням для плазмообразующего газа и распыленных атомов катода - мишени в области интенсивного свечения хорошо укладываются на графики, описывающие больцмановский закон с единой для всех уровней температурой на уровне 1 эВ.

4. Для системы диагностики хромосферной плазмы по радиоизлучению на длинах волн 2,2 и 3,2 мм разработаны математическая модель и программа для расчета пространственных распределений теплофизических параметров плазмы по глубине хромосферы. По полученным в серии экспериментов результатам впервые показано, что миллиметровое радиоизлучение регистрируется не только из верхней, но и из средней части хромосферы. Найденные расчетные зависимости распределения температуры и концентрации электронов по глубине солнечной хромосферы хорошо согласуются с известными литературными данными.

5. На базе созданных автоматизированных диагностических систем разработан комплекс поддержки проведения учебных экспериментов, который использован в физических практикумах с удаленным доступом при подготовке специалистов в области физики и техники плазмы в нескольких технических университетах.

Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в следующих изданиях:

1. Автоматизированный комплекс для спектральной диагностики плазмы с удаленным доступом через Интернет / A.M. Зимин, В.А. Аверченко, A.B. Шумов и др. // Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды: Материалы II Российского семинара. - М., 2000. - С. 32 - 34.

2. Удаленная спектральная диагностика плазмы через сеть Интернет / А.М. Зимин, В.А. Аверченко, A.B. Шумов и др. // Энергосберегающие и природоохранные технологии на Байкале: Сборник материалов Международной научно-практической конференции. - Улан-Удэ, 2001. - С. 224-229.

3. Лабораторный практикум по спектральной диагностике плазмы с удаленным доступом через Интернет / A.M. Зимин, В.А. Аверченко, A.B. Шумов и др. // Информационные технологии, 2002. - №3. - С 37 - 42.

4. Интернет-лаборатория «Радиотелескоп МГТУ им. Н.Э. Баумана» / И.Б. Федоров, А.М. Зимин, A.B. Шумов и др. // Информационные технологии. - 2005. - № 9. - С. 66 - 72.

5. Зимин А.М., Шумов A.B. Автоматизированный комплекс для спектральной диагностики плазмы // Физика низкотемпературной плазмы -2007: Материалы Всероссийской конференции. — Петрозаводск, 2007. - Т. 1. -С. 67 - 70.

6. Диагностика параметров солнечной плазмы по радиоизлучению в миллиметровом диапазоне длин волн / В.М. Градов, H.A. Жаркова, A.B. Шумов и др. // Физика низкотемпературной плазмы - 2007: Материалы Всероссийской конференции. - Петрозаводск, 2007. - Т. 1. - С. 86 - 90.

7. Remote Access Computer-Aided Laboratories and Practical Training of XXI Century Engineers /1.В. Fedorov, A.M. Zimin, A.V. Shumov et al. //Innovations 2008: World Innovations in Engineering Education and Research / Ed. W. Aung. - Arlington: INEER, 2008. - P. 415 - 423.

8. Спектральная диагностика параметров плазмы магнетронного разряда /В.М. Градов, А.М.Зимин, С.Е. Кривицкий, A.B. Шумов // Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды: Материалы VI Российского семинара. - М., 2008. - С. 71 - 73.

9. Автоматизированная спектральная диагностика плазмы магнетронного разряда / В.М. Градов, A.M. Зимин, С.Е. Кривицкий, A.B. Шумов // Сб. аннот. докл. 6-й Курчатовской молодежной научной школы. - М., 2008. - С. 97.

10. Диагностика пространственных распределений параметров плазмы магнетронного разряда / A.B. Шумов, С.Е. Кривицкий, В.М. Градов, А.М. Зимин // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тезисы докладов Пятнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. - М., 2009. - С. 144 - 145.

11. Автоматизированный спектрометрический комплекс для диагностики плазмы магнетронного разряда / В.М. Градов, А.М. Зимин, A.B. Шумов и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 2009. - Вып. 1. - С. 64 - 71.

12. Градов В.М., Зимин А.М., Шумов A.B. Методика определения параметров плазмы солнечной хромосферы по радиоизлучению в миллиметровом диапазоне длин волн //Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. - 2009. - Спец. вып. Радиолокация, спутниковая навигация и связь, радиоастрономия. - С. 219 - 230.

Подписано к печати 7.09.09. Заказ №520 Объем 1,0 печ.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5 263-62-01

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Шумов, Андрей Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ПЛАЗМЫ С ПОМОЩЬЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

КОМПЛЕКСОВ.

1.1. Измерительно-вычислительные комплексы и методы определения теплофизических параметров плазмы.

1.2. Методы исследования свойств плазмы по характеристикам радиационного теплообмена.

1.2.1. Диагностика параметров магнетронной плазмы.

1.2.2. Диагностика параметров плазмы солнечной атмосферы.

1.3. Постановка задачи исследований.

2. СИСТЕМА УДАЛЕННОЙ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ ПО

ХАРАКТЕРИСТИКАМ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛООБМЕНА НА

БАЗЕ МОНОХРОМАТОРА МДР-23.

2.1. Аппаратная часть автоматизированной системы спектральной диагностики плазмы.

2.2. Удаленная спектральная диагностика плазмы.

2.3. Анализ созданной системы удаленной спектральной диагностики и обобщение основ методов дистанционного исследования плазмы.

3. МЕТОД УДАЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНЕТРОННОЙ

ПЛАЗМЫ СЛОЖНОГО СОСТАВА.

3.1. Автоматизированная диагностическая система для удаленных спектральных исследований плазмы магнетронного разряда.

3.1.1. Модернизированный экспериментальный стенд

МАУГЛИ.

-3Стр.

3.1.2. Магнетронная распылительная система.

3.1.3. Автоматизированная оптико-механическая система регистрации излучения плазмы.

3.1.4. Управление работой диагностической системой.

3.1.5. Организация удаленного доступа через сеть Интернет.

3.2. Метод исследования характеристик радиационного теплообмена в плазме магнетронного разряда.

3.2.1. Метод определения электронной температуры плазмы магнетронного разряда по эмиссионному спектру.

3.2.2. Алгоритмы обработки результатов экспериментов.

3.2.3. Градуировка оптической системы.

3.3. Анализ результатов спектральных измерений параметров плазмы.

3.3.1. Качественный состав магнетронной плазмы.

3.3.2. Пространственное распределение параметров плазмы.

4. МЕТОД УДАЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ПЛАЗМЫ ПО РАДИОИЗЛУЧЕНИЮ.

4.1. Программно-аппаратная система для удаленных исследований солнечной плазмы в миллиметровом диапазоне длин волн.

4.1.1. Оборудование радиотелескопа.

4.1.2. Организация удаленного доступа к оборудованию радиотелескопа-.

4.1.3. Интегрированная база данных.

4.2. Метод расчета радиальных зависимостей температуры и концентрации электронов по миллиметровому радиоизлучению Солнца.

4.2.1. Расчет распределения температуры плазмы в солнечной хромосфере.

4.2.2. Расчет распределения электронной концентрации по радиусу хромосферы.

4.2.3. Алгоритм обработки результатов сканирования Солнца.

4.3. Распределения теплофизических параметров хромосферы.

4.3.1. Распределение яркостной температуры по солнечному диску.

4.3.2. Распределение температуры плазмы хромосферы по оптической глубине.

4.3.3. Распределение электронной концентрации и температуры плазмы хромосферы по глубине.

5. ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УДАЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПЛАЗМЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ УЧЕБНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

5.1. Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом с использованием монохроматора.

5.2. Удаленные учебные эксперименты по спектральной диагностике плазмы с помощью спектрометра.

5.3. Практикум в Интернет-лаборатории «Радиотелескоп МГТУ».

5.4. Обобщение разработанных методов сетевого исследования для использования на других сложных экспериментальных стендах.

Введение диссертация по физике, на тему "Методы удаленного исследования свойств плазмы по параметрам радиационного теплообмена"

•j становится невозможным. Поэтому все большую актуальность приобретают' новые методы проведения экспериментальных исследований, в соответствии с которыми различные группы исследователей расположены на' значительном удалении от рабочей площадки и территориально разделены. Однако с целью достижения максимальной эффективности исследований они с должны иметь возможность не просто следить за ходом эксперимента, а активно участвовать в его проведении, оперативно изменяя условия опытов в соответствии с полученными результатами.

В связи с созданием международного реактора ИТЭР в области теплофизики высокотемпературной плазмы становится все более актуальной разработка методов удаленного бесконтактного исследования плазмы по характеристикам радиационного теплообмена, которые основаны на дистанционном доступе к диагностическому оборудованию для управления его режимами. В этом случае работа на уникальном стенде может осуществляется с компьютера, удаленного на сколь угодно большое расстояние от изучаемого объекта. Такой режим может быть организован через сеть Интернет, доступ к которой имеют научные группы практически всех стран.

При> использовании методов удаленного-исследования радиационного теплообмена в плазме наряду с проведением активного эксперимента очень важную роль играют вопросы создания и реализации методов последующего высокопроизводительного расчета теплофизических параметров, ориентированных на сетевое применение. Большое значение приобретают также и вопросы подготовки специалистов [1], в совершенстве владеющих сетевыми технологиями управления сложными физическими комплексами.

Целью настоящей работы является разработка методов и систем для дистанционного экспериментального определения» характеристик радиационного теплообмена' высокотемпературных оптически прозрачных и поглощающих сред и методов расчета по ним теплофизических параметров плазмы.

В качестве основных инструментов- удаленного исследования характеристик радиационного«-теплообмена в прозрачных и поглощающих высокотемпературных средах в диссертации рассматриваются методы диагностики в оптическом диапазоне и по миллиметровому радиоизлучению.

В диссертации решались следующие задачи:

- разработка основ построения систем бесконтактной диагностики параметров плазмы на сложных и уникальных экспериментальных стендах через глобальную сеть; создание методов расчета пространственных распределений теплофизических параметров плазмы по экспериментально полученным характеристикам радиационного теплообмена в оптически прозрачных и поглощающих средах; создание аппаратно-программных систем для удаленных исследований радиационного теплообмена в оптическом и радиодиапазонах, автоматизированной обработки и расчета температуры и концентрации плазмы на основе полученных излучательных характеристик;

Связь с планами научных исследований. Работа выполнялась в течение 2000-2009 гг. в соответствии с 5 проектами по научно-техническим программам Министерства образования и науки Российской Федерации («Научное, научно-методическое, материально-техническое и» информационное обеспечение системы образования», «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки иг техники»), по Федеральным целевым программам «Развитие единой образовательной информационной среды», «Интеграция», «Развитие образования», по Приоритетному национальному проекту «Образование», а' также по планам хоздоговорных НИР и ОКР НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Научная новизна работы:

- впервые научно обоснованы, созданы и отработаны программно-аппаратные системы для определения теплофизических свойств плазмы на основе регистрации и анализа характеристик радиационного теплоообмена на сложных и уникальных стендах через глобальную сеть;

-8- впервые показано, что в пределах погрешности измерений данные о распределениях атомов по всем возбужденным уровням для плазмообразующего газа (Аг) и распыленных атомов катода — мишени (Сг, Бе, №) в области интенсивного свечения магнетронного разряда хорошо укладываются на графики, описывающие больцмановский закон с единой для всех уровней температурой на уровне 1 эВ;

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что:

- разработанные методы исследования и основы построения систем удаленной диагностики параметров плазмы могут широко применяться при создании диагностических систем для различных плазмофизических иу термоядерных экспериментальных установок; созданный метод расчета пространственного распределения, электронной температуры по характеристикам радиационного теплообмена в плазме сложного состава может быть использован для исследований параметров различных разрядов с линейчатым спектром излучения; полученные результаты исследований параметров плазмы магнетронного разряда оптическим методом могут быть применены при моделировании, взаимодействия пристеночной плазмы термоядерного реактора с первыми зеркалами различных диагностик;

- сетевые образовательные технологии и комплексы применяются в учебном процессе для практической подготовки специалистов, в области диагностики плазмы с использованием уникальных стендов.

Использование результатов работы. В приложении к диссертации приведены акты об использовании полученных результатов в НИР1 Научно-исследовательского института радиоэлектронной техники, в. учебном процессе Московского инженерно-физического института (национальный исследовательский ядерный университет) и МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Личное участие автора. Представленные в диссертации результаты получены непосредственно автором или при его равноправном участии. Автором лично разработаны методы удаленных исследований параметров радиационного теплообмена в высокотемпературных средах — магнетронной плазме1 сложного состава и плазме солнечной хромосферы. Диссертантом получены пространственные распределения электронной температуры магнетронной плазмы и выявлены зависимости ее значений от макропараметров разряда. Автором лично проведен анализ зарегистрированного радиоизлучения: хромосферной плазмы в миллиметровом диапазоне длин волн и получены пространственные распределения температуры и концентрации электронов.

На защиту выносятся:

- методы удаленного исследования и расчета теплофизических свойств плазмы сложного состава и хромосферной плазмы по характеристикам радиационного теплообмена; созданные аппаратно-программные системы для удаленных диагностик теплофизических свойств высокотемпературных прозрачных и поглощающих сред по излучению в оптическом и радио- диапазонах; результаты экспериментальных исследований и расчета пространственных зависимостей электронной температуры плазмы магнетронного разряда, температуры и концентрации электронов в плазме солнечной хромосферы; созданные комплексы для удаленного проведения учебных экспериментов.

Апробация работы. Результаты работы представлялись на II и VI российских семинарах «Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды», проводимых в МИФИ, на 2-й и 6-й Курчатовских молодежных научных школах (РНЦ «Курчатовский институт»), на Всероссийских научных конференциях «Физика низкотемпературной плазмы» 2001 и 2007 гг., на пятнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника- и энергетика» 2009 г. в МЭИ (ТУ), на Всероссийских научных конференциях «Научный сервис в сети Интернет» 2000, 2004, 2005, 2008 гг., на X, XI, Х1Г и XV Всероссийских научно -методических конференциях «Телематика».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения, содержит 6 таблиц и 111 рисунков. Список литературы содержит 122 наименования.

Заключение диссертации по теме "Теплофизика и теоретическая теплотехника"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

3. Разработан метод расчета пространственных распределений теплофизических параметров плазмы сложного состава по зарегистрированным характеристикам радиационного теплообмена. Созданная высокопроизводительная система удаленной спектральной диагностики плазмы сложного состава позволила определить температуры распределения по уровням энергии для атомов и ионов различных элементов плазмы магнетронного разряда. Впервые показано, что в пределах погрешности измерений данные о распределениях атомов по всем возбужденным уровням для плазмообразующего газа и распыленных атомов катода — мишени в области интенсивного свечения хорошо укладываются на графики, описывающие больцмановский закон с единой для всех уровней температурой на уровне 1 эВ.

- 169

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Шумов, Андрей Валерьевич, Москва

1. ОСТ 9.2-98. Системы автоматизированного лабораторного практикума: Основные положения. — М., 1998. 8 с.

2. Луизова JI.A. Оптические методы диагностики низкотемпературной плазмы // Материалы пленарных докладов Конференции по физике низкотемпературной плазмы. Петрозаводск, 2001. - С.213-303.

3. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М.: Наука, 1979. - 480 с.

4. Определение факторов, влияющих на качество измерений прибора МАЭС / М.С. Яхненко, A.M. Новокрещёных, Т.И. Шишелова, Т.В. Созинова

5. Успехи современного естествознания. — 2007. № 9. — С. 13 - 20.i

6. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. — М.: Наука, 2007. Т. V-1. Диагностика низкотемпературной плазмы. Часть 1 / Под ред. В.Е. Фортова. - 510 с.

7. Задков* В.Н., Пономарев Ю.В. Компьютер в эксперименте: Архитектура и программные средства автоматизации. — М.: Наука, 1988. — 376 с.

8. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC / Под ред. У. Томпкинса; Дж. Уэбстера. М.: Мир, 1992. - 592 с.

9. Норенков И.П., Зимин A.M. Информационные технологии в образовании. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 352 с.

10. Соколов М.М. Организация удаленного доступа к вычислительным ресурсам и экспериментальным данным установок и стендов ИЯО РНЦ КИ //Физика плазмы и УТС: Тезисы докладов 31-й Международной Звенигородской конференции. Звенигород, 2004. - С. 26 - 27.

11. Соколов М.М. Возможность применения измерительно-вычислительного комплекса Токамака-10 на других экспериментальных установках // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. -2003.-Вып. 4.-С. 73 -78.

12. Игонькина Г.Б., Соколов М.М. Унифицированная программная средадля работы с экспериментальными данными установок УТС (Т-10, ПН-3,i

13. ИГС, ЛИВЕНБ-2М, ТУМАН-ЗМ, ГЛОБУС-М) // Физика плазмы и УТС: Тезисы докладов 32 Звенигородской конференции. Звенигород, 2005. - С. 2 -6.

14. The set up and software for local plasma spectroscopy / L. Luizova, A. Khakhaev, K. Ekimov and A. Soloviev // Controlled Fusion and Plasma Physics: Proceedings of 30th EPS Conference. SPb., 2003. - P. 15 - 16.

15. Приходченко Р.В. Автоматизация анализа структуры и формы спектральных линий с помощью ПЗС-матрицы средствами LabVIEW // Физика низкотемпературной плазмы: Материалы Всеросийской научной конференции ФНТП-2001. Петрозаводск, 2001.- Т. 2. - С. 36 - 40.

16. Кипрушкин C.A., Курсков С.Ю., Сухарев E.C. Сетевой интерфейс для подключения аналоговых и цифровых устройств к информационно-измерительной системе // Телематика'2005: Труды XII Всерос. научно-методич. конф. СПб., 2005. С. 72 - 73.

17. С.Е. Гаврилов, Е.Д. Жиганов, С.А. Кипрушкин, С.Ю. Курсков // Научный J сервис в сети Интернет: Труды Всерос. науч. конф. М., 2002. - С. 157 - 159.

18. Проблемы организации Интернет-доступа на примере Webтрансляции полного солнечного затмения / Н.А. Калинина, В.В. Витковский, Н.В. Дмитриев и др. // Научный сервис в сети Интернет: Труды Всероссийской научной конференции: М., 2006. - С. 208 - 211.

19. Система передачи', данных при» наблюдении солнечного затмения 29.03.2006 / В.В. Витковский, Н.В'. Дмитриев, И.В. Жимаев и др: // Научный сервис в сети Интернет: Труды Всероссийской научной конференции. М:, 2006: - С. 237 - 238.

20. Данилин Б.С., Сырчин В.К. Магнетронные распылительные системы.- М.: Радио и связь, 1982. — 72 с.

21. Марахтанов М.К. Магнетронные системы ионного распыления. М.: МГТУ, 1990: - 76 с.

22. Моделирование распыления и переосаждения бериллия в условиях, ожидаемых в реакторе ИТЭР / Н.Н.' Васильев, Н.Г. Елистратов, А.М. Зимин и др. // Вопросы,атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 2005. -Вып. 1.-С. 34-41.

23. Рогов А.В., Вуколов К.Ю. Моделирование условий распыления в ИТЭР с использованием магнетронной установки. Методика и режимы распыления / Вопросы атомной науки и. техники. Сер. Термоядерный синтез.- 2005. Вып. 1. - С. 9 - 25.

24. Plasma characterisation of a dc closed field magnetron sputtering device / G. Seriannia, V. Antonia, R. Cavazzanaa et al. // Controlled Fusion and Plasma Physics: Proceedings of 27th EPS Conference. Budapest, 2000. - Vol. 24B. - P. 17-20.

25. Каштанов П.В., Смирнов Б.М., Хипплер P. Магнетронная плазма и нанотехнология // Успехи физических наук. — 2007. Т. 177, вып. 5. — С. 473 -510.

26. Characterization of a Magnetron Plasma for Deposition of Titanium Oxide and Titanium Nitride Films / R. Hippler, S. Wrehde, V. Stranak et al. // Contributions to Plasma Physics. 2005. - Vol. 45. - P. 348 - 357.

27. Rossnagel S.M., Kaufman H.R. Langmuir probe characterization of magnetron operation // J. Vac. Sci. Technol. A. 1987. - Vol. 5, No. 4. - P. 2276 -2279.

28. Rossnagel S.M., Kaufman H.R. Charge transport in magnetrons // J. Vac. Sci. Technol. A. -1986. -Vol. 4, No. 3. P. 1822- 1825.

29. Духопельников Д.В. Магнетронные распылительные системы с электромагнитами: Автореф. дис. .канд. техн. наук. -М., 2007. — 16 с.

30. Духопельников Д.В., Марахтанов М.К. Структура разряда в магнетронной системе ионного распыления // Физика низкотемпературной плазмы: Материалы VIII Всесоюзной конференции. Минск, 1991. - Ч. 2. - С. 63 - 64.

31. Sheridan Т.Е., Goeckner M.J., Goree J. Observation of two-temperature electrons in a sputtering magnetron plasma // J. Vac. Sci. Technol. A. — 1991. -Vol. 9, No. 3. P. 688 -690.

32. Sheridan Т.Е., Goeckner M.J., Goree J. Electron velocity distribution functions in a sputtering magnetron discharge for the ExB direction // J. Vac. Sci. Technol. A. 1998. - Vol. 16, No. 4. - P. 2173 - 2176.

33. Seo S.-H., In J.-H., Chang H.-Y. Measurements of electron energy distribution functions and electron transport in the downstream region of anunbalanced dc magnetron discharge // Plasma Sources Sci. Technol. 2004. - Vol. 13.-P. 409-419.

34. Sigurjonsson P. and Gudmundsson J.T. Plasma parameters in a planar dc magnetron sputtering discharge of argon and krypton // Journal of Physics. 2008. - Conference Series 100. - P. 13 - 15.

35. Рогов A.B., Бурмакинский И.Ю. Исследование магнетронного разряда постоянного тока методом подвижного сеточного анода // Журнал технической физики. 2004. - Вып. 4, Т. 74. - С. 4 - 12.

36. Plasma characterisation of a dc closed field magnetron sputtering device / G.Seriannia, V. Antonia, R. Cavazzanaa et al. // Controlled Fusion and Plasma Physics: Procedings of 27th EPS Conference. Budapest, 2000. - Vol. 24B. - P. 17-20.

37. Луизова JI.А. Диагностика плазмы по контурам спектральных линий // Физика низкотемпературной плазмы: Материалы конф. ФНТП-98. -Петрозаводск, 1998. Ч. 2. - С. 79 - 101.

38. Spectroscopic Measurements in a Titanium Vacuum Arc with Different Ambient Gases / D. Grondona, H. Kelly, M. Pelloni, and F.O. Minotti // Brazilian Journal of Physics. 2004. - Vol. 34, № 4B. - P. 1527 - 1530.

39. Kobayashi K., Uehara Y. Measurement of sputtered atom energy byobservation of doppler broadening of emission lines from plasma // Thin Solid Films. 1990: -Vol. 1. - P. 146 - 154.

40. Titanium density analysed by optical absorption and emission spectroscopy in a dc magnetron discharge / M. Gaillard, N Britun, Y.M. Kim, J.G. Han // J. Phys. D. Appl. Phys. 2007. - Vol. 40. - P. 809-817.

41. Aluminium atom density and temperature in a dc magnetron discharge determined by means of blue diode laser absorption spectroscopy / M. Wolter, D.H. Tung, H. Steffen, R. Hippler // J. Phys. D. Appl. Phys. 2005. - Vol. 38: - P. 2390-2395.

42. Беспалов П.А., Савина O.H. Влияние аномальной теплопроводности на структуру переходной области солнечной атмосферы // Письма в астрономический журнал. 2008: - Т. 34, № 5. - С. 378 - 386.

43. Лучков Б.И. Солнце термоядерный реактор. - М.: МИФИ, 2001. -88 с.

44. Пудовкин М.И. Основы физики Солнца: курс лекций для бакалавров физ. фак. СПб.: СПбГУ, 2001. - 108 с.

45. Лучков Б.И. Кто управляет погодой? // Наука и жизнь. 2006. - № 7. -С. 22-25.

46. Vemazza J.E., Avrett Е.Н., Loeser Structure of the solar chromospere. I. Basic computations and summary of the results // The Astrophysical Journal. -1973.-Vol. 184.-P. 605 -631.

47. Fontenla J., Avrett E.H., Loeser R. Energy balance in the solar transition region. I. Effects of pressure and energy input on hydrostatic models // The Astrophysical Journal. 1991. - Vol. 377. - P. 712 - 725.

48. Fontenla J., Avrett E.H., Loeser R. Energy balance in the solar transition region. III. Helium emission in hydrostatic, constant-abudance models with diffusion // The Astrophysical Journal. 1993. - Vol. 406. - P. 319-345.

49. Fontenla J., Avrett E.H., Loeser R. Energy balance in the solar transition region. IV. Hydrogen and' Heliummass flows with-diffusion // The Astrophysical Journal. 2002. - Vol. 572. - P. 636 - 662.

50. Calculation of solar irradiances. I. Synthesis of the' solar spectrum /J. Fontenla, O.R. White, P.A. Fox et al. // The Astrophysical Journal. 1999. -Vol: 518.-P. 480 -499.

51. WilhelnrK., Kalkofen W. Observations of the upper solar chromosphere with SUMER // Astronomy & Astrophysics. 2003. - Vol. 408. - P: 1137-1154.

52. Observations of the sun at vacuum-ultraviolet wavelengths from space. Part II: results and interpretations / K. Wilhelm, E. Marsch, B.N. Dwivedi, U. Feldman // Space Science Reviews. 2007. - Vol. 133. - P. 103 - 179.

53. Uitenbroek H. The CO fundamental vibration-rotation lines in the solar spectrum: I. Imaging spectroscopy and multi-dimensional LTE modeling // The Astrophysical Journal. 2000. - Vol. 531. - P. 571 - 584.

54. Ayres T!R. Does the Sun have a full-time COmosphere // The Astrophysical Journal. 2002. - Vol. 575. - P. 1104 - 1115.

55. Carlsson M., Stein R.F. Does a nonmagnetic solar chromosphere exist? // Astrophysical Journal. 1995. -Vol. 440. -P. 29 - 32.

56. Kalkofen W., Ulmschneider P., Avrett E.H. Does the sun have a full-time chromosphere? // The Astrophysical Journal. 1999. - Vol. 521. - P. 141 - 144.

57. Kalkofen W. The case against cold, dark chromospheres // The Astrophysical Journal. 2001. - Vol. 557. - P. 376 - 383.

58. Millimeter observations and chromospheric dynamics/ M. Loukitcheva, S.K. Solanki, M. Carlsson and R. Stein // Astronomy & Astrophysics. 2004. -Vol. 419.-P. 747-756.

59. A stochastic model of the solar atmosphere / Y. Gu, J.T. Jefferies, C. Lindsey, E. H. Avrett // The Astrophysical Journal. 1997. - Vol. 484. - P. 960978.

60. The SUMER spectral atlas of solar-disk features / W. Curdt, P. Brekke, U. Feldman et al. // Astronomy & Astrophysics. 2001. - Vol. 375. - P. 591 - 613.

61. Brekke P. An ultraviolet spectral atlas of the sun between 1190-1730 A // The Astrophysical Journal'. Supplement Series. 1993. - Vol. 87. - P. 443-448.

62. Keller C.U. and Krucker S. Radio observations of the quiet sun // Solar and Space Weather Radiophysics. 2004. - № 1. - P. 287 - 303.

63. Железняков B.B. Радиоизлучение Солнца и планет. М.: Наука, 1964. - 560 с.

64. Железняков В.В. Излучение в астрофизической плазме. М.: Янус-К, 1997. - 528 с.

65. National Radio Astronomy Observatory // URL: http://www.vla.nrao.edu/ (дата обращения: 01.06.2009).

66. Bastian T.S., Dulk G.A., Leblanc Y. High-resolution microwave observations of the quiet solar chromosphere // The Astrophysical Journal. 1996. -Vol. 473.-P. 539-549.

67. White S.M., Loukitcheva M., Solanki S.K. High-resolution millimeter-interferometer observations of the solar chromosphere // Astronomy & Astrophysics. 2006. - Vol. 456. - P. 697 - 711.

68. Temporal and angular variation of the solar limb brightening at 17 GHz / C.L. Selhorst, A.V.R. Silva, J.E.R. Costa, K. Shibasaki // Astronomy & Astrophysics. 2003. - Vol. 401. - P. 1143 - 1150.

69. Solar Centre-to-Limb Functions in Optical and Radio Wavelength Ranges /R. Brajsa, V. Ruzdjak, B. Vrsnak et al. // Hvar Observatory Bulletin. 1994. -Vol. 18.-P. 9-20.

70. Pohjolainen S. On the origin of polar radio brightenings at short millimeter wavelengths // Astronomy and Astrophysics. 2000. - Vol. 361. - P. 349 - 358.

71. Kalaghan P.M. Solar limb brightening at millimeter wavelengths // Solar Physics. 1974. - Vol. 39. - 315 - 322.

72. Kundu M.R., Liu S.-Y. Comments on the quiet sun brightness distribution at 1,2 mm wavelength // Solar Physics. 1974. - Vol. 44. - P.361 - 364.

73. The Center-to-Limb Brightness variation of the Sun at X = 850 мкм / T.S. Bastian, M.W. Ewell, H. Zirin // The Astrophysical Journal. 1993. - Vol. 415. - P. 364-375.

74. Розанов Б.А. Радиотелескоп миллиметрового диапазона РТ-7.5 МВТУ // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1981. - Т. 24, № 3. - С. 3 - 9.

75. Лукичева М.А. Структура и динамика солнечной хромосферы на основе наблюдений в миллиметровом диапазоне: Дис. .канд. физ.-мат. наук. СПб., 2005. - 201 с.

76. Bastian T.S. ALMA and the Sun // Astronomische Nachrichten. 2002. -Vol. 323.-P. 271-276.

77. Loukitcheva M.!, Solanki S.K., White S.M. ALMA as the ideal probe of the-solar chromosphere // Astrophysics Space Science. 2008. - Vol. 313. - P. 197 -200.

78. Интерактивная диалоговая удаленная система для проведения лабораторных практикумов ИНДУС / A.M. Зимин, В.А. Аверченко, A.B. Шумов и др. // Свидетельство № 2001611800 об официальной регистрации программы для ЭВМ. — Роспатент, 200 Г.

79. Лабораторный практикум по спектральной диагностике плазмы судаленным доступом через Интернет / A.M. Зимин, В.А. Аверченко,i

80. A.B. Шумов и др. // Информационные технологии. 2002. - № 3. - С 37 - 42.

81. Методика проведения лабораторного практикума^ по диагностике плазмы через сеть Интернет / A.M. Зимин, В.А. Аверченко, A.B. Шумов и др. // Индустрия образования: Сб. 2002. - Вып. 2. - С. 335 - 348.

82. Зимин A.M., Гусева М.И., Елистратов Н.Г. Моделирование взаимодействия ионов изотопов водорода с бериллиевыми элементами конструкции // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 2003. - №1. - С. 3 -21.

83. Духопельников Д.В. Исследование магнитных полей в магнетронных системах ионного распыления // Состояние и перспективы дальнейшегоразвития плазменных процессов: Тезисы докладов Всероссийского научн.-технич. совещания. М., 1992. - С. 13 - 16.

84. Avantes // URL: http://www.avantes.ru (дата обращения: 01.06.2009).

85. Оптика и атомная физика Г В.А. Арбузов, Е.И. Захарова, А.Н. Папырин и др. — Новосибирск: Наука, 1976. — 426 с.

86. Касабов Г.А., Елисеев В.В. Спектроскопические таблицы для низкотемпературной плазмы. -М.: Атомиздат, 1973. 160 с.

87. Розанов Б.А., Соловьев Г.Н., Лебедюк Т.С. Наблюдения радиоизлучения Солнца в коротковолновой части миллиметрового диапазона волн // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1994. - №4. - С. 4 - 12.

88. Двухдиапазонный приемник и кассегреновская система облучения радиотелескопа РТ-7,5 / Б.А. Розанов, H.A. Жаркова, Т.С. Лебедюк и др. // Антенны. 2001. - Вып. №8. - С. 10 - 15:

89. Instruments, techniques and some results of solar observations at the BMSTU Radio telescope at short millimeter waves / B.A. Rozanov, N.A. Zharkova, G.N. Solovjov et al. // Proc. 8th Rus.-Fin. Symp. SPb, 1999. - P. 148-151.

90. Интернет-лаборатория «Радиотелескоп МГТУ им. Н.Э. Баумана» // URL: http://ilrt.bmstu.ru (дата обращения: 01.06.2009).

91. Соболев В.В. Курс теоретической астрофизики. М.: Наука, 1975. -504 с.

92. Грим Г. Спектроскопия плазмы. М.: Атомиздат, 1969. - 452 с.

93. Методы исследования плазмы / Под ред. В.Лохте-Хольтгревена. М.: Мир, 1974. - 552 с.

94. Лукьянов С.Ю. Горячая плазма и управляемый ядерный синтез. М.: Наука, 1975.-397 с.

95. Разработка математической модели РЛСУ с ФАР: Отчет о НИР /НИИРЛ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы И.Б. Власов. Исполнители Соловьев Г.Н., Профатилова Г.А., Солодкий В.В. ГР № 01200301679, Инв. № РЛМ 02-01/15. М., 2002. - 70 с.

96. Павлов A.C. Определение аппаратной функции радиометрической системы по наблюдению объекта с четкими границами // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1998. - № 4. - С. 40 - 49.

97. Павлов A.C. Построение солнечных карт по данным радиотелескопа РТ-7.5 // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1996. - №4. - С. 40 - 49.

98. Millimeter observations and chromospheric dynamics / M. Loukitcheva, S.K. Solanki, M. Carlsson, R.F. Stein // Astronomy & Astrophysics. 2004. - Vol. 419.-P. 747-756.

99. Павлов A.C. Повышение пространственной разрешающей способности радиометрических систем при недостаточной информации об аппаратной функции: Дис. .канд. техн. наук. -М., 1999. — 148 с.

100. Kawasaki Robot Controller D Series. Operation Manual. Tokyo: Kawasaki Heavy Industries, 2002. - 305 p.

101. Integrated Laboratory Instruction in Robotics / V.V. Illarionov, A.G. Leskov, A.V. Shumov et al. // Engineering Education: Proc. of International Conference ICEE-2008. Budapest, 2008. - P. 83 - 86.