Моделирование пространственной структуры несамостоятельного разряда в СО-лазерах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ
|
Спицын, Дмитрий Игоревич
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Троицк
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2012
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.21
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Спицын Дмитрий Игоревич
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА В СО-ЛАЗЕРАХ
01.04.21 - лазерная физика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
1 5 НОЯ 2012
Троицк 2012
005055021
Работа выполнена п ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ».
Научный руководитель:
к.ф.-м.н. Кочетов Игорь Валериаиович
Официальные оппоненты:
Мал юта Дмитрий Дмитриевич, д.ф.-м.п., про(|)сесор ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», директор Отделепи:
Александров Николай Леонидович, д.ф.-м.п., профессор МФТИ
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное учреждение пауки
Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии паук
Защита состоится " г. в Ю часов на заседании диссер-
тационного совета ДС 201.004.01 при ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» по адресу: 142190, Московская область, г. Троицк, ул. Пушковых, владение 12.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ».
Автореферат разослан 11__2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Ежов Александр Александрович
Общая характеристика работы
Диссертационная работа посвящена исследованию изменения параметров пгарокоапсртурпого электронного пучка при прохождении через конструктивные элементы выводного окна устройства ионизации (УИ) и газоразрядной камеры (ГРК) элсктроиоиизациопиого СО-лазера, численному расчету пространственного распределения скорости ионизации активной среды и удельного энерговклада в ГРК и нахождению оптимальных параметров конструкции «опорная решетка - фольга - анодная решетка» для достижения максимального и однородного (по высоте ГРК) удельного энерговклада.
Актуальность работы
Актуальность работы обусловлена тем, что к моменту начала работы автора над диссертацией оставались нерешенными следующие важные задачи, связанные с ионизацией активной среды быстрыми электронами в элсктроио-низационных СО-лазерах.
Во-первых, при расчетах распределения плотности тока быстрых электронов и пространственного распределения скорости ионизации активной среды использовались приближенные аналитические формулы, полученные путем аппроксимации серии численных расчетов прохождения быстрых электронов через систему «фольга - газовый промежуток» [1]. В элсктроионизациоиных лазерах выводное окно УИ и система электродов ГРК устроены сложнее и представляют собой систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка - катод». Таким образом, было необходимо рассчитать пространственное распределение скорости ионизации с учетом потерь быстрых электронов на поверхности анодной решетки.
Во-вторых, оставалось неизученным влияние мелкомасштабной пространственной структуры скорости ионизации (как по высоте, так и по ширине ГРК) на пространственное распределение удельной мощности разряда. Поперечная неоднородность скорости ионизации возникает из-за наличия области тени за ребрами анодной решетки или вследствие начальной неоднородности падающего на фольгу пучка быстрых электронов.
В-третьих, в известных моделях не рассчитывалась доля разрядного тока, замыкающегося на фольгу. В элсктроионизациоиных лазерах для защиты фольги от повреждений при возникновении пробоя в разрядном промежутке
устанавливается решетка, являющаяся электродом ГРК [2]. Для того чтобы решетка эффективно выполняла свою функцию необходимо, чтобы на псе замыкался практически весь разрядный ток. Для этого требуется устанавливать решетку с достаточно широкими ребрами, либо с малым размером отверстий. В этом случае, однако, доля быстрых электронов, попадающих в ГРК, уменьшается с увеличением ширины ребер и уменьшением размера отверстий. Поэтому была поставлена задача нахождения оптимальной геометрии анодной решетки, при которой остается высокоэффективным вывод пучка в ГРК при относительно небольшой доле разрядного тока, замыкающегося на фольгу.
Таким образом, поставленные выше задачи, связанные с ионизацией активной среды СО-лазера пучком быстрых электронов, являются актуальными для более корректного описания процессов, протекающих в СО-лазерах, и пред ставляют научный и прикладной интерес.
Цель диссертационной работы
1) Исследование изменения параметров широкоапертурпого пучка быстрых электронов при его прохождении через конструктивные элементы выводного окна устройства ионизации и разрядной камеры электроионизационного СО-лазера.
2) Численный расчет пространственного распределения скорости ионизации активной среды быстрыми электронами и удельного эперговклада в разрядной камере СО-лазера.
3) Нахождение оптимальных параметров конструкции «опорная решетка ■ фольга - анодная решетка» для достижения максимального и однородного (по высоте разрядной камеры) удельного энерговклада.
4) Исследование влияния геометрических особенностей разрядной камеры п; пространственное распределение электрического поля и плотности ток; разряда. Определение доли разрядного тока, замыкающегося на фольгу. Оценка приэлсктродного падения, возникающего из-за неоднородности электрического поля вблизи анодной решетки.
Научная новизна работы
1) Разработана программа для расчета параметров пучка быстрых электронов при его прохождении через выводное окно устройства ионизации и
газоразрядную камеру элсктроиоиизациопиого СО-лазера с учетом геометрических особенностей выводного окна устройства ионизации и электрода разрядной камеры.
2) Впервые детально исследовано прохождение широкоапертурпого пучка быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка».
3) Впервые исследована мелкомасштабная пространственная структура, возникающая из-за наличия геометрических особенностей ГРК.
4) Впервые исследовано замыкание разрядного тока па фольгу выводного окна устройства ионизации для конструкции ГРК, характерной для элсктро-иопизационных СО-лазеров.
Основные положения, выносимые на защиту
1) Расчет прохождения тнирокоапертурпого пучка быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка - газ» предсказывает возникновение мелкомасштабной структуры в скорости ионизации газа.
2) Результаты численного моделирования пространственной структуры плотности тока быстрых электронов хорошо воспроизводят полученную в эксперименте пространственную модуляцию плотности тока после прохождения пучком электронов анодной решетки.
3) Пространственная неоднородность скорости ионизации газовой смеси быстрыми электронами в случае анодной решетки с круглыми отверстиями значительно меньше по сравнению с анодной решеткой щелевого типа.
4) Начальная неоднородность плотности тока быстрых электронов (до прохождения через выводное окно устройства ионизации) слабо влияет как на суммарную величину пкладывасмой энергии, так и па пространственное распределение удельного энерговклада.
5) Расчет двумерного пространственного распределения плотности разрядного тока предсказывает замыкание па фольгу от 0.2% до 11% в зависимости от параметров анодной решетки.
6) Неоднородность пространственного распределения электрического поля вблизи анодной решетки, обусловленная периодической структурой решетки, приводит к необходимости увеличения ыежэлсктродпого напряжения для сохранения той же величины поля в центре разрядной камеры, что и в случае с плоским электродом.
Практическая значимость
1) Разработанная модель прохождения быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка» позволяет найти плотность тока быстрых электронов в ГРК. Возможность моделирования различных конструктивных вариантов приводит к значительному ускорению и удешевлению работ, связанных с нахождением оптимальных значений геометрических параметров ГРК.
2) Расчет доли разрядного тока, замыкающегося па фольгу, позволяет подобрать параметры анодной решетки таким образом, чтобы риск прогорания фольги в случае возникновения пробоя был сведен к минимуму и при этом был достигнут максимальный коэффициент вывода пучка быстрых электронов в область разряда.
3) Расчет мелкомасштабной пространственной структуры скорости ионизации активной среды быстрыми электронами позволяет получить пространственное распределение удельной мощности разряда. Знание пространстве! ного распределения удельной мощности разряда даст возможность оценить область охвата среды лазерным излучением и правильно подобрать и установить оптический резонатор.
Апробация работы
Результаты работы докладывались и обсуждались на III (20-23 апреля 2009 г.), IV (26-29 апреля 2010 г.) и V (2G-29 апреля 2011 г.) Всероссийских Школах по лазерной физике и лазерным технологиям (г. Саров, Нижегородская обл.), па III (25-30 октября 2009 г., г. Москва - г. Троицк, Московская обл.), IV (14-19 ноября 2010 г., г. Звенигород, Московская обл. - г. Москва) и V (14-16 ноября 2011, г. Москва) Всероссийских молодежных школах-семинарах с международным участием «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики», па XIII Школе молодых ученых
«Актуальные проблемы физики» (14-18 ноября 2010 г. Звенигород, Московская обл.), па конкурсе работ молодых научных работников, аспирантов и инженеров памяти академика А.П. Александрова (ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», г. Троицк) в 2009-2012 гг.
Публикации
Основное содержание диссертации опубликовано в 13 печатных работах: в 2 статьях в рецензируемых научных журналах из Перечня ВАК, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций па соискание ученых степеней доктора и кандидата паук (редакция от 22 июля 2011 года), в 2 препринтах и 9 докладах, опубликованных в сборниках трудов конференций.
Личный вклад автора
Личный вклад автора состоит в разработке, реализации расчетно-теоретичсс-кой модели прохождения широкоапертурного пучка быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка» и сравнении полученных на се основе результатов с результатами экспериментов. Автором исследована пространственная неоднородность плотности тока быстрых электронов, скорости ионизации активной среды и удельного энерговклада. Автором проведена серия расчетов по определению оптимальных параметров конструктивных элементов газоразрядной камеры элсктроионизациоппого СО-лазера.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 140 страницах текста, содержит 44 рисунка и 6 таблиц. Список использованных источников содержит 121 наименование.
Основное содержание работы
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются научная новизна, практическая ценность и дастся краткий обзор состояния предмета исследования. Формулируются цели работы, ее научная новизна и основные положения, выносимые на защиту. Приводится список публикаций автора по теме диссертации и структура диссертации.
В первой главе диссертационной работы представлен литературный обзор. Обзор состоит из двух разделов. В первом разделе излагаются физические принципы работы СО-лазеров, обсуждаются основополагающие в данной области работы. Рассматриваются электроиопизациоппые СО-лазеры: импульсный [3], непрерывный с дозвуковой [4] и сверхзвуковой скоростью прокачки газовой смеси [5, С]. Проводится краткое сравнение СО-лазеров и СО^-лазеров. Обсуждаются области применения СО-лазеров в науке, технике и промышленном производстве.
Во втором разделе излагаются основные предпосылки построения теоретических моделей протекающих в электроионизационных лазерах процессов, приводятся наиболее важные теоретические и расчетные результаты. Показан баланс энергии электронов для часто используемой в СО-лазерах смеси СО:1^, представлены некоторые аспекты аналитической теории колебательной кинетики. Излагается ранее используемый метод расчета скорости ионизации газовой смеси быстрыми электронами [1], обсуждаются его недостатки при расчете прохождения пучка электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка».
Во второй главе приводятся метод и результаты расчетов скорости ионизации активной среды СО-лазера быстрыми электронами и удельного энерговклада с учетом конструктивных особенностей ГРК.
В п. 2.1 описаны геометрические особенности ГРК электроиопизациоппо-го СО-лазера, ее схема представлена иа рис. 1. Сформированный в УИ пучок быстрых электронов проходит выводное окно, которое представляет собой металлическую фольгу, поддерживаемую опорной решеткой. За выводным окном УИ па расстоянии h располагается решетка, которая служит анодом ГРК. После прохождения анодной решетки пучок попадает в разрядный промежуток (рис. 1). В работе рассматриваются анодные решетки двух типов: с круглыми отверстиями и со щелями.
Описание численного метода приводится в п. 2.2. Скорость ионизации газа пучком быстрых электронов рассчитывается через скорость потерь энергии быстрых электронов 1Уьеат п единице объема и цену образования элсктроп-попной пары
Яюп{х, у, г) = И'Ъеат(.т, у, (1)
Пространственное распределение потерт, энергии электронов пучка определяется траекториями отдельных электронов. Конкретный вид данных траекторий определяется рассеянием электронов па частицах газа и конструктивных элементах ГРК.
Для корректного расчета потерь энергии быстрых электронов использовалось трехмерное моделирование. В разработанной программе методом Монте-Карло моделировалось прохождение быстрых электронов через срсду в приближении «укрупненных соударе-Рис. 1. Схематическое изображение ГРК электро- ний».
ионизационного СО-лазера. Суть прпближсння СОСТоит в
том, что моделируются не индивидуальные соударения электрона с атомами, а «укрупненные», то есть изменение направления движения и потери энергии электрона разыгрываются после прохождения им топкого слоя вещества по формулам, полученным в рамках теории многократного рассеяния (см., например, [7]).
В отсутствие внешних полей траектория электрона между двумя «укрупненными соударениями» представляет собой прямую линию. При этом потери энергии электрона разыгрываются из распределения Ландау [8], а угол отклонения - из распределения Мольера [8].
Были проведены тестовые расчеты, наблюдается хорошее согласие как с
Электронный пучок.
Опорная £с=18ОкэВ,у0=16О мкА/см2 решетка
©=0
N N II 1*1 И I
Фольга
0=0
Электродная решетка (анод)
I I
е>с=<Ро
Катод
лг=0
экспериментальными данными [9], так и с результатами других расчетных р. бот [1, 10].
В п. 2.4 приводятся основные результаты, полученные при моделировании прохождения быстрых электронов через элементы конструкции и активную среду: энергетическое и угловое распределение быстрых электронов посл( прохождения фольги и после анодной решетки (см. рис. 2), зависимость коэффициента прохождения быстрых электронов от толщины анодной решетки для случая решетки с круглыми отверстиями и для решетки с отверстиями щелевого типа, пространственное распределение скорости ионизации газовой смеси в ГРК, распределение плотности тока быстрых электронов после прохождения анодной решетки, зависимость скорости ионизации газовой смеси от начальной энергии пучка быстрых электронов, зависимость удельного эперговклада от толщины анодной решетки и от плотности тока быстрых электронов.
! j
1 /
1 1
--------------
Н £*0=180 кэВ
2/Л /
|
/ \ / ¡1
s \ ■ 1—^—1—1—■—
100 120 140 160 180
энергия электронов, Е, кэВ
Рнс. 2. Распределение быстрых электронов по энергии: 1 - после прохождения фольги, 2 - на расстоянии 70 мм от фольги при отсутствии решетки-электрода, 3 - па расстоянии 70 мм от фольги при наличии решетки-электрода. Площади под кривыми пропорциональны числу электропов. Начальная энергия Е0 — 180 кэВ.
При прохождении фольги электроны теряют часть своей энергии и испытывают угловое рассеяние. При этом некоторое количество электронов поглощается фольгой (около 3.5 % при Ей = 180 кэВ). Энергетический спектр быстрых электронов после прохождения фольги имеет максимум при 160 кэВ, а его ширина составляет 15 кэВ (кривая 1 на рис. 2). При прохождении газового промежутка происходят дальнейшие уменьшение энергии и угловое рассеяние
электронов. Соответственно, энергетический спектр, рассчитанный па расстоянии 70 мм от фольги при отсутствии решетки-электрода, имеет максимум при энергиях около 140 кэВ (кривая 2). Наличие решетки-электрода изменяет форму спектра быстрых электронов незначительно (кривая .?).
В третьей главе обсуждаются результаты моделирования мелкомасштабной пространственной структур!,I плотности тока быстрых электронов и скорости ионизации газовой смеси в области разряда. Неоднородность плотности тока быстрых электронов в разрядном промежутке обусловлена рядом факторов. Во-первых, из-за рассеяния электронов па атомах и молекулах газа чаетт. электронов уходит за пределы ГРК. Этот эффект наиболее выражен вблизи границ разрядного объема. Во-вторых, неоднородность возникает из-за периодической структуры опорной решетки и решетки-электрода. За решетками вблизи их ребер существуют «области тени», куда электроны пучка практически не попадают.
В п. 3.1 приводятся результаты численного моделирования прохождения быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - газовый промежуток - анодная решетка» для анодной решетки с отверстиями щелевого типа. Результаты расчета и экспериментальные данные представлены на рис. 3 (сплошная линия и точки соответственно). На рис. За показано пространственное распределение плотности тока быстрых электронов, рассчитанное на расстоянии 67 мм от фольги в отсутствие анодной решетки. Видно, что наблюдается хорошее согласие между экспериментальными и расчетными результатами. На рис. 36 представлено распределение плотности тока на том же расстоянии, рассчитанное при наличии анодной решетки. Как следует из рис. 36, расчет с хорошей точностью воспроизводит измеренную пространственную модуляцию плотности тока электронов пучка, как величину максимальных и минимальных значений, так и периодичность их чередования. Расчетные значения плотности тока на расстоянии 40 мм от анодной решетки также достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными (см. рис. Зв).
Хорошее согласие между результатами эксперимента и численного моделирования означает, что созданный расчетный код достаточно корректно описывает прохождение быстрых электронов через систему «опорная решетка -фольга - анодная решетка - газовый промежуток».
В п 3.2 рассчитывается пространственное распределение плотности тока быстрых электронов и скорости ионизации газовой смеси для условий импульс-
а
-V, мм
X, мм
•V, мм
Рнс. 3. Распределение плотности тока электронного пучка пдоль оси ОХ (см. рис. 1): а) па расстоянии 07 мм от фольги без анодной решетки, б) на расстоянии 07 мм от фольги с анодной решеткой, п) на расстоянии 97 мм от фольги с анодной решеткой. Символы - данные эксперимента, линия - результаты численного моделирования. Выводное окно УИ находится п области |х| < 200 мм.
, Вт/см3
1П
20-т-г-
1'
1
-20
-10
0
X, см
10
20
а
Рис. 4. Пространственное распределение удельной мощности разряда (п центральном сечении ГРК) для различных профилей начальной плотности тока быстрых электронов, падающих на опорную решетку и фольгу.
ного элсктроионизациониого СО-лазсра, в котором ширина электронного пучка сравнима с межэлектродным расстоянием [11]. С использованием полученных данных находится зависимость тока разряда от времени в одном импульсе. Сравнение с экспериментальными результатами даст хорошее согласие как по форме импульса, так и по положению максимума. Исследуется пространственное распределение эперговклада для гелиевой и безгелисвой смесей. Неоднородность энерговклада по высоте ГРК составляет в расчетах около 25%.
В п. 3.3 проводится моделирование пространственной неоднородности плотности тока быстрых электронов, падающих па опорную решетку и фольгу. Для различных пространственных профилей распределения плотности тока быстрых электронов (прямоугольник, треугольник, трапеция, парабола) рассчитываются пространственные распределения энерговклада в ГРК (рис. 4) и коэффициента усиления слабого сигнала.
Из рис. 4 видно, что профиль удельной мощности разряда в целом повторяет форму профиля плотности тока быстрых электронов, испытывая, однако, некоторое сглаживание, которое объясняется тем, что зависимость удельной мощности энерговклада от скорости ионизации имеет не линейный, а корневой
характер. За границами выводпого окна (|х| > 20 см) электронной пушки величина удельной мощности энерговклада существенно (примерно па порядок) меньше, чем в области разряда. Для треугольной формы профиля начальной плотности тока быстрых электронов отличие формы пространственного распределения удельной мощности от треугольной связано с наличием углового распределения быстрых электронов, которое возникает при рассеянии в фольге и газовом промежутке. Так как площади под каждой из четырех кривых па рис. 4 приблизительно равны, полная мощность разряда слабо зависит от формы профиля начальной плотности тока быстрых электронов, падающих па опорную решетку и фольгу. Пространственное распределение удельной мощности разряда также слабо зависит от формы пространственного распределения плотности тока быстрых электронов, падающих на опорную решетку и фольгу (за исключением треугольного профиля).
В четвертой главе исследуется влияние геометрических особенностей ГРК на пространственное распределение электрического поля и плотности разрядного тока. В п. 4.1 излагается введение, в п. 4.2 формулируется задача. В п. 4.3 описывается метод расчета, приводятся основные уравнения (уравнение непрерывности разрядного тока и уравнение баланса концентрации электронов плазмы). В п. 4.4 приводятся основные результаты расчета. Рассчитываются пространственные распределения следующих величин: скорости ионизации газовой смеси быстрыми электронами, электрического поля и потенциала (см. рис. 5), концентрации электронов плазмы и плотности тока разряда.
Вдали от электродной решетки (в сторону катода) эквипотенциальные линии представляют собой горизонтальные прямые линии. Искажение формы этих линий становится заметным только па расстоянии около 3 мм от решетки, где потенциал составляет всего -140 В. Эквипотенциальные линии «продавливаются» через щели решетки, и в середине щели за решеткой (со стороны фольги) потенциал <р « —30 В. То есть характерная величина напряженности электрического поля между фольгой и электродной решеткой (исключая приэлектродную область) составляет примерно 5 В/см.
Как видно на рис. 5, решетку проходят (и замыкаются па фольгу) только тс силовые линии электрического поля, которые расположены очень близко к центру щели решетки. Остальные линии замыкаются па решетку, причем пе только па нижнюю и боковую поверхности ребра решетки, по и па верхнюю. При этом происходит изгиб линий, так что у ребра решетки со стороны фольги
Рис. 5. Распределение эквипотенциальных линий (штриховые линии) и силовых линий электрического поля (сплошные линии) п центральной части ГРК вблизи электродной решетки. Числа у штриховых линий обозначают величину потенциала в В. Черные прямоугольники па рисунке - ребра анодной решетки. Расстояние от фольги до решетки к — 60 мм, толщина решетки а — 3 мм, ширина щели решетки ¿1 — 10 мм.
компонента поля Еу меняет знак. Размер области, где Еу имеет противоположный знак, составляет около 5 мм по оси ОУ. В точке (1 = 0, у и 5.5) электрическое поле равно нулю, так как компонента Еу меняет знак при переходе через эту точку вдоль оси ОУ, а Ех — 0 в силу симметрии.
На рис. 6 представлены значения доли разрядного тока 1ы\/1т., замыкающегося па фольгу, рассчитанные для различных геометрических параметров электродной решетки и ГРК. При фиксированном расстоянии от фольги до электродной решетки величина 1ш/1е уменьшается при увеличении толщины решетки и/или при уменьшении ширины щелей (см. рис. 6а). Такой характер зависимости согласуется с физическими представлениями о распределении электрического поля и силовых линий в рассматриваемой системе.
При фиксированной толщине решетки и ширине щелей значение 1{0ц/1^ увеличивается с уменьшением расстояния /г между фольгой и решеткой (см. рис. Об). Качественно это можно пояснить следующим образом. Как было по-
Г/1 *100%
Ы 2
5
4
3
2
1
О
23456789 Толщина электродной решетки а, мм
1,Л* 100%
Ю11 £
12
10
8
6
4
2
0
23456789 Толщина электродной решетки а, мм
Рис. 6. Зависимость доли разрядного тока, замыкающегося на фольгу, от толщины электродной решетки, (а) - расчет для фиксированного расстояния /< — 60 мм и различных значении ширины щели решетки: Ь — С мм (1), 10 мм (2), 15 мм (3). (б) - расчет для фиксированной ширины щели Ь — 10 мм и различных расстояний к: Л — 60 мм (1), 30 мм (2), 10 мм (3).
казаио выше, часть силовых линий электрического поля замыкается па ребра решетки со стороны фольги (см. рис. 5). При уменьшении величины Н будет происходить «переключение» некоторой части этих силовых линий (и, соответственно, части тока) с ребра решетки па фольгу. При уменьшении Л с СО мм до 10 мм доля замыкающегося на фольгу тока увеличивается с 3.3% до 10.7% (см. рис. 66).
Так как значение 1т/растет с уменьшением к, а коэффициент прохождения электродной решетки быстрыми электронами практически не зависит от значения Л, то решетку желательно располагать на большем расстоянии от фольги.
Знание пространственного распределения напряженности электрического поля позволяет оцепить величину приэлсктродного падения напряжения £/д, связанного с тем, что анод сделан в виде решетки. У ребер анода плотность тока разряда увеличивается и для обеспечения протекания тока вблизи пего требуются большие напряженности электрического поля. Величина С/д представляет практический интерес, так как повышенная напряженность поля вблизи электродов приводит к уменьшению мощности возбуждения активной среды.
Был предложен следующий способ оценки величины ид. Вначале рассчитывается электрическое поле в центре ГРК Ментр для случая реальной геометрии ГРК (с учетом анодной решетки). Далее при численном моделировании анодная решетка заменяется сплошным плоским анодом и величина Епеихр рассчитывается уже для повой геометрии. Такая задача решается для нескольких различных значений мсжэлсктродиого напряжения [/с, после чего строится зависимость Вщ1Ггр([/с). Далее определяется напряжение [/с', при котором кривая Епетр(ис) и прямая ¿/центр = ■Е'цёптр пересекаются. Величина приэлсктродного падения напряжения IIд находится как {Уд = — и'с, где [/]"' = 6 кВ -межэлектродное напряжение для случая анода-решетки.
Таким образом, находилось такое напряжение между плоскими электродами, для которого электрическое поле Е (в центре ГРК) было бы равно полю,
гг(") г
рассчитанному с анодом-решеткой и межэлектродным напряжением ис = о кВ. На рис. 7 в качестве примера показано, как оценивается величина {Уд для следующей геометрии анодной решетки: расстояние от решетки до фольги/1 = 60 мм, толщина решетки а = 3 мм, ширина щели Ь = 15 мм. В этом случае искомая величина приэлсктродного падения напряжения составляет 0.09 кВ.
В заключении приводятся основные результаты диссертационной рабо-
Е , кВ/см
центр'
0.550
0.545
0.540
0.535
0.530
/
1 1е0' =0.542 кВ/с! центр [ /
< /
// -и =0.09 кВ- А
< >
5.8
5.9
и, кВ
6.0
Рис. 7. Оценка пеличнны приэлектродпого падения напряжения. Расстояние от решетки до фольги Ь. = СО мм, толщина решетки а = 3 мм, ширина щели Ь — 15 мм.
1) Разработана программа, позволяющая рассчитывать различные характеристики пучка быстрых электронов и пространственное распределение скорости ионизации газовой смеси в разрядной камере СО-лазера при начальной энергии электронов 100 кэВ-^250 кэВ с учетом конструктивных особенностей выводного окна устройства ионизации.
2) Рассчитаны следующие характеристики пучка быстрых электронов после прохождения системы «опорная решетка - фольга - анодная решетка»:
а) распределения по энергии и по углам после прохождения фольги и после анодной решетки для решетки с круглыми отверстиями и для решетки щелевого типа,
б) коэффициенты прохождения системы «опорная решетка - фольга - анодная решетка» для двух типов анодных решеток: с круглыми отверстиями и со щелями.
3) Получено двумерное пространственное распределение скорости ионизации газовой смеси электронным пучком. Показано, что для рассматриваемых
условий скорость ионизации относительно слабо меняется как по высоте камеры (от анода к катоду), так и в поперечном направлении (в пределах апертуры выводного окна устройства ионизации). С использованием полученного распределения рассчитана удельная мощность возбуждения активной среды СО-лазера.
4) Исследована неоднородность плотности тока пучка быстрых электронов, возникающая из-за периодической структуры ребер анодной решетки. Результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Расчетным путем показано, что после прохождения пучком быстрых электронов анодной решетки с круглыми отверстиями неоднородность плотности тока значительно меньше, чем в случае решетки с отверстиями щелевого типа.
5) Исследовано влияние начальной формы пространственного распределения плотности тока быстрых электронов (перед опорной решеткой и фольгой) па энергетические характеристики СО-лазера. Показано, что для рассматриваемых профилей начального пространственного распределения плотности тока быстрых электронов средняя удельная мощность разряда и ее пространственное распределение меняются незначительно. .
6) Для условий, характерных для СО-лазеров со сверхзвуковой прокачкой газовой смеси, рассчитана доля разрядного тока, замыкающегося на фольгу, при изменении геометрических параметров анодной решетки. Для рассматриваемых условий доля замыкающегося па фольгу тока не превышает 12%.
7) Даны оценки эффективного приэлсктродного падения напряжения, связанного с неоднородностью пространственного распределения электрического поля вблизи анодной решетки (в двумерном приближении). Получено, что в случае анодной решетки толщиной 3 мм, шириной щели 15 мм и расстоянием от фольги 60 мм величина эффективного приэлсктродного падения составляет около 90 В.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК
1. Гурашвили В.А., Джигайло И.Д., Дятко H.A., Занозила Е.М., Кочетов И.В., Спицьтн Д.И., Ткачепко Д.Ю. Экспериментальное и теоретиче-
скос исследование прост,раиствеиного распределения скорости ионизации а несамостоятельном разряде, поддеро/сиваемом пучком быстрых электронов // Физика плазмы. 2012. Т. 38. В. 1. С. 52-57.
2. Гурашвили В.А., Запозипа Е.М., Кочетов И.В., Курпосов А.К., Спицын Д.И. Двумерная модем активной среды быстропроточиого СО-лазера с учетом поуровневой колебательной кинетики // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. В. 1. С. 21-26.
Препринты
1. Запозипа Е.М., Кочетов И.В., Курпосов А.К., Спицын Д.И. Двумерная численная модель активной среды быстропроточиого СО-лазера с учетом поуровневой колебательной кинетики. Троицк: Препринт ТРИНИТИ 144-А, 2011. 20 с.
2. Дятко H.A., Запозипа Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И. Расчет скорости ионизации активной среды электроионизационного СО-лазера с учетом конструктивных особенностей разрядной камеры. Троицк: Препринт ТРИНИТИ 146-А, 2011. 24 с.
Доклады н тезисы докладов в сборниках конференций
1. Занозила Е.М., Кочетов И.В., Курпосов А.К., Спицын Д.И. Двумерная численная модель активной среды быстропроточиого СО-лазера с учет,ом поуровневой колебательной кинетики // Сборник докладов III Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2009. С. 137-142.
2. Дятко H.A., Запозипа Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И. Расчет скорости ионизации газовой смеси пучком быстрых электронов с учетом конструктивных особенностей газоразрядной камеры // Сборник докладов III Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2009. С. 143-147.
3. Запозипа Е.М., Кочетов И.В., Курпосов А.К., Спицын Д.И. Изучение эффектов неоднородности в активной среде быстропроточиого СО-лазера / / Аннотации докладов III Всероссийской молодежной школы-семинара «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики». М.: ФИАН, 2009. С. 44-45.
4. Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицып Д.И. Исследование, степени неоднородности скорости ионизации газа пучком быстрых электронов для условий электроиоиизациониого СО-лазера // Аннотации докладов III Всероссийской молодежной школы-семинара «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики». М.: ФИАН, 2009. С. 48-49.
5. Дятко H.A., Занозина Е.М., Климачев Ю.М., Котков A.A., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицып Д.И. Теоретический анализ пространственного распределения онерговклада в газоразрядной камере импульсного СО-лазера //Сборник докладов IV Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2010. С. 237-241.
6. Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицып Д.И. Численное определение состава рабочей смеси, обеспечивающего максимальный удельный энергосъём для дозвукового и сверхзвукового СО-лазера //Сборник трудов XIII Школы молодых ученых «Актуальные проблемы физики». М.: ФИАН, 2010. С. 124-125.
7. Джигайло И.Д., Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицып Д.И., Ткаченко Д.Ю. Исследование процесса ионизации активной среды элек-троионизациопного лазера с учетом геометрических особенностей разрядной камеры // Сборник трудов XIII Школы молодых ученых «Актуальные проблемы физики». ФИАН, 2010. С. 204-205.
8. Дятко H.A., Кочетов И.В., Спицып Д.И. Сравнительный анализ двух конструкций выводного окна устройства ионизации в электроионизациои-ных СО-лазерах // Сборник докладов V Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2011. С. 331-338.
9. Дятко H.A., Кочетов И.В., Спицып Д.И., Таран М.Д. Расчет распределения тока несамостоятельного разряда на элементах конструкции газоразрядной камеры // V Всероссийская молодежная конференция «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики», сборник трудов. М.: 2011. С. 71.
Список использованных источников
1. Cason С., Perkins J.F. and Wcrkhciser A.H. E-bcam Spreading and Resulting Plasma Variation in C02 Laser Plasmas // AIAA Journal. 1977. V. 15. Pp.
1079-1083.
2. Глотов Е.П.. Данилычсв В.А., Чебуркип Н.В. Эффективность использования электронного пучка в импульспо-периодических электроиоиизациои-пых С02-лазерах и комплексная оптимизация параметров их возбуждения// Труды ФИАН. 1983. Т. 142. С. 3-45.
3. Басов Н.Г., Данилычсв В.А., Ионии A.A., Ковш И.Б. Экспериментальное исследование импульсных электроионизационпых лазеров на окиси углерода // Труды ФИАН им. П.Н. Лебедева. М.: Наука, 1980. Т. 116. С.54-97.
4. Головин A.C., Гурашвили В.А., Кочетов И.В., Кузьмин В.Н., Курносов А.К., Напартович А.П., Туркин Н.Г. Непрерывный электроионизационный СО-лазер с дозвуковым потоко.м рабочей с.иеси // Квантовая электроника. 1996. Т. 23. №5. С. 405-408.
5. Бородин A.M., Гурашвили В.А., Кузьмин В.Н., Курносов А.К., Напартович А.П., Туркин Н.Г., Щекотов Е.Ю. Электроионизационный СО-лазер со сверхзвуковым пот,оком рабочей смеси // Квантовая электроника. 1996. Т. 23. №23. С. 315-317.
G. Dymshits В.M., Ivanov G.V., Mcschcrskiy A.N. CW 200-kW supersonic CO Laser // Proc. SPIE, 1995. V. 2206. P. 109-120.
7. Кольчужкин A.M., Учайкин B.B. Введение в теорию прохождения частиц через вещество. М.: Атомиздат, 1978. 256 с.
8. Стародубцев С. В., Романов А. М. Прохождение заряженных частиц через вещество. Ташкент, Изд-во АН УзССР, 1962. 227 с.
9. Баранов В.Ф.Дозиметрия электронного излучения. М.: Атомиздат,1974. 232 с.
10. Rocoscha L. A., Hanlon J.A., McLeod J.,Kang M., Kortegaard В. L., Burrows M.D. and Bowling P.S. Aurora Multikilojoule KrF Laser System Prototype for Inertial Confinement Fusion // Fusion Technology. 1987. Vol. 11. №3. Pp. 497532.
11. Встошкин C.B., Ионии A.A., Климачев Ю.М., Козлов А.Ю., Котков A.A., Курносов А.К., Напартович А.П., Рулев O.A., Селезнев J1.B., Синицып Д.В., Шнырев С.Л. Диналшка коэффициента усиления в активной среде импульсного электроиопизациоппого СО-лазера: теория и эксперимент // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. №12. С. 1107—1112.
Подписано в печать 25.09.2012. Формат 60x84/16. Печ. л. 1,5. Заказ 7268. Тираж 80 экз.
Типография ООО «ТРОВАНТ». ЛР № 071961 от 01.09.99. 142191, г. Троицк Московской обл., м-н «В», д.52. Тел. (495) 775-43-35, (495) 851-09-67, 850-21-81 \\ц IV iri'vani-гч E-mail: nat@trovant.ru
Введение
1 Обзор литературы
1.1. Принципы работы и история развития электроионизационных СО-лазеров
1.1.1. Физические принципы работы СО-лазера.
1.1.2. История развития СО-лазеров.
1.1.3. СО-лазеры с возбуждением активной среды несамостоятельным разрядом.
1.1.4. Сравнительный анализ СО- и СО2- лазеров.
1.1.5. Применение СО-лазеров.
1.2. Теория физических процессов в электроионизациопных СО-лазерах
1.2.1. Процессы в плазме несамостоятельного разряда
1.2.2. Кинетика колебательно-возбужденных молекул
1.2.3. Используемый ранее метод расчета скорости ионизации и его недостатки.
2 Расчет скорости ионизации и удельного энерговклада в активной среде СО-лазера с учетом конструктивных особенностей ГРК
2.1. Постановка задачи.
2.1.1. Зависимость удельной мощности разряда от скорости ионизации.
2.1.2. Геометрические особенности ГРК.
2.2. Численное моделирование пространственного распределения скорости ионизации
2.2.1. Используемый метод расчета. Приближение укрупненных соударений.
2.2.2. Тестовые и сравнительные расчёты
2.3. Метод расчета удельной мощности разряда.
2.4. Основные результаты.
2.4.1. Энергетическое и угловое распределение быстрых электронов после прохождения элементов конструкции
2.4.2. Коэффициенты прохождения для решеток разных типов
2.4.3. Пространственное распределение скорости ионизации в разрядной камере.
2.4.4. Пространственная неоднородность плотности тока для двух конструкций ГРК
2.4.5. Зависимость скорости ионизации активной среды от начальной энергии пучка быстрых электронов
2.4.6. Расчет удельной энергии разряда для двух конструкций ГРК.
2.4.7. Исследование зависимости тока разряда и удельного энерговклада от плотности тока пучка быстрых электронов
2.5. Выводы к Главе
3 Моделирование мелкомасштабной структуры скорости ионизации в ГРК СО-лазера
3.1. Исследование пространственного распределения плотности тока быстрых электронов в ГРК СО-лазера.
3.1.1. Постановка задачи.
3.1.2. Описание эксперимента.
3.1.3. Результаты измерений.
3.1.4. Метод расчета
3.1.5. Результаты расчетов и обсуждение.
3.2. Расчет пространственного распределения энерговклада в ГРК импульсного элсктроиоиизационного СО-лазера.
3.2.1. Описание экспериментальной установки и геометрических особенностей импульсного СО-лазера.
3.2.2. Метод расчета энерговклада в импульсном СО-лазере
3.2.3. Результаты расчетов.
3.3. Оценка влияния начальной формы профиля плотности тока пучка электронов па энергетические характеристики СО-лазера
3.3.1. Постановка задачи и выбор параметров.
3.3.2. Профили плотности тока быстрых электронов
3.3.3. Сравнение разных профилей начальной плотности тока быстрых электронов.
3.4. Выводы к Главе
4 Влияние краевых условий на распределение тока и поля в
4.1. Введение.
4.2. Постановка задачи.
4.3. Математическая модель.
4.3.1. Метод расчета пространственного распределения электрического Поля и плотности разрядного тока
4.3.2. Выбор значений транспортных и кинетических коэффициентов электронов
4.3.3. Расчет пространственного распределения скорости ионизации газа пучком быстрых электронов.
4.4. Результаты расчетов и обсуждение.
4.4.1. Пространственное распределение скорости ионизации
4.4.2. Распределение электрического поля и потенциала вблизи анодной решетки.
4.4.3. Распределение концентрации электронов плазмы и плотности разрядного тока.
4.4.4. Зависимость доли разрядного тока, замыкающегося на фольгу, от геометрических параметров конструкции ГРК.
4.4.5. Оценка величины приэлектродного падения напряжения
4.5. Выводы к Главе 4 . i.
Лазеры, работающие на колебательно-вращательных переходах основного электронного состояния молекулы СО, занимают важное место в ряду газовых лазеров непрерывного действия. Основными достоинствами этих лазеров являются высокая мощность излучения (в работе [1] сообщалось о создании СО-лазера мощностью до 200 кВт) и высокий КПД, достигающий 60% [2]. Спектральный диапазон излучения СО-лазера из-за большого количества излучательпых переходов может быть достаточно широк — от 4.7 до 7.5 мкм [3-5], который можно расширить за счет получения генерации на первом колебательном обертоне молекулы СО в области 2.5-^4.2 мкм [6,7]. Эти характеристики делают СО-лазеры востребованными и перспективными как в научной деятельности, так и в прикладном использовании.
Актуальность работы
Актуальность работы обусловлена тем, что к моменту начала работы над диссертацией оставались нерешенными следующие важные задачи, связанные с ионизацией активной среды быстрыми электронами в элсктро-ионизационных СО-лазерах.
Во-первых, при расчетах распределения плотности тока быстрых электронов и пространственного распределения скорости ионизации активной среды использовались приближенные аналитические формулы, полученныс путем аппроксимации серии численных расчетов прохождения быстрых электронов через систему «фольга - газовый промежуток». В случае электроиопизационных лазеров выводное окно устройства ионизации (УИ) и система электродов газоразрядной камеры (ГРК) устроены сложнее и представляют собой систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка- катод». Таким образом, было необходимо рассчитать пространственное распределение скорости ионизации с учетом потерь быстрых электронов на поверхности анодной решетки.
Во-вторых, оставалось неизученным влияние мелкомасштабной пространственной структуры скорости ионизации (как по высоте, так и по ширине ГРК) на пространственное распределение удельной мощности разряда. Поперечная неоднородность скорости ионизации возникает из-за наличия области тени за ребрами анодной решетки или вследствие начальной неоднородности падающего на фольгу пучка быстрых электронов.
В-третьих, в известных моделях не рассчитывалась доля разрядного тока, замыкающегося на фольгу. В элсктроионизациопных лазерах для защиты фольги от повреждений при возникновении пробоя в разрядном промежутке устанавливается решетка, являющаяся электродом ГРК. Для того чтобы решетка эффективно выполняла свою функцию необходимо, чтобы на нее замыкался практически весь разрядный ток. Для этого требуется устанавливать решетку с достаточно широкими ребрами, либо с малым размером отверстий. В этом случае, однако, доля быстрых электронов, попадающих в ГРК, уменьшается с увеличением ширины ребер и уменьшением размера отверстий. Поэтому была поставлена задача нахождения оптимальной геометрии анодной решетки, при которой остается высокоэффективным вывод пучка в ГРК при относительно небольшой доле разрядного тока, замыкающегося на фольгу.
Таким образом, поставленные выше задачи, связанные с ионизацией активной среды СО-лазера пучком быстрых электронов, являются актуальными для более корректного описания процессов, протекающих в СО-лазерах, и представляют научный и прикладной интерес.
Цели диссертационной работы
1. Исследование изменения параметров широкоапертурного пучка быстрых электронов при его прохождении через конструктивные элементы выводного окна электронного усорителя и газоразрядной камеры электроионизационного СО-лазера.
2. Численный расчет пространственного распределения скорости ионизации активной среды быстрыми электронами и удельного энерговклада в разрядной камере СО-лазера.
3. Нахождение оптимальных параметров конструкции «опорная решетка - фольга - анодная решетка» для достижения максимального и однородного (по высоте разрядной камеры) удельного энерговклада.
4. Исследование влияния геометрических особенностей разрядной камеры на пространственное распределение электрического поля и плотности тока разряда. Определение доли разрядного тока, замыкающегося на фольгу. Оценка приэлектродного падения напряжения, возникающего из-за неоднородности поля вблизи анодной решетки.
Научная новизна
1. Разработана программа для расчета параметров пучка быстрых электронов при его прохождении через выводное окно устройства ионизации и газоразрядную камеру электроионизационного СО-лазера с учетом геометрических особенностей выводного окна устройства ионизации и электрода разрядной камеры.
2. Впервые детально исследовано прохождение широкоапертурного пучка быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга -анодная решетка».
3. Впервые исследована мелкомасштабная пространственная структура, возникающая из-за наличия геометрических особенностей ГРК.
4. Впервые исследовано замыкание разрядного тока на фольгу выводного окна устройства ионизации для конструкции ГРК, характерной для электроионизационных лазеров.
Практическая значимость
1. Разработанная модель прохождения быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка» позволяет рассчитать плотность тока быстрых электронов в ГРК. Возможность моделирования различных конструктивных вариантов приводит к значительному ускорению и удешевлению работ, связанных с нахождением оптимальных значений геометрических параметров выводного окна УИ и ГРК.
2. Расчет доли разрядного тока, замыкающего на фольгу, позволяет подобрать параметры анодной решетки таким образом, чтобы риск прогорания фольги в случае возникновения пробоя был сведен к минимуму и при этом достигнут максимальный коэффициент вывода пучка быстрых электронов в область разряда.
3. Расчет мелкомасштабной пространственной структуры скорости ионизации активной среды быстрыми электронами позволяет получить пространственное распределение удельной мощности разряда. Знание пространственного распределения удельной мощности разряда дает возможность оценить область охвата среды лазерным излучением и правильно подобрать и установить оптический резонатор.
Защищаемые положения
1. Расчет прохождения широкоапертурного пучка быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка - газ» предсказывает возникновение мелкомасштабной структуры в скорости ионизации газа.
2. Результаты численного моделирования пространственной структуры плотности тока быстрых электронов хорошо воспроизводят полученную в эксперименте пространственную модуляцию плотности тока после прохождения пучком электронов анодной решетки.
3. Пространственная неоднородность скорости ионизации газовой смеси быстрыми электронами в случае анодной решетки с круглыми отверстиями значительно меньше по сравнению с анодной решеткой щелевого типа.
4. Начальная неоднородность плотности тока быстрых электронов (до прохождения через выводное окно устройства ионизации) слабо влияет как на суммарную величину вкладываемой энергии, так и на пространственное распределение удельного энерговклада.
5. Расчет двумерного пространственного распределения плотности разрядного тока предсказывает замыкание на фольгу от 0.2% до 11% от полного тока в зависимости от геометрических параметров анодной решетки.
6. Неоднородность пространственного распределения электрического поля вблизи анодной решетки, обусловленная периодической структурой решетки, приводит к необходимости увеличения межэлектродного напряжения для сохранения той же величины поля в центре разрядной камеры, что и в случае с плоским электродом.
Апробация работы
Результаты работы докладывались и обсуждались на III (20-23 апреля 2009 г.), IV (26-29 апреля 2010 г.) и V (26-29 апреля 2011 г.) Всероссийских Школах по лазерной физике и лазерным технологиям (г. Саров, Нижегородская обл.), на III (25-30 октября 2009 г., г. Москва - г. Троицк, Московская обл.), IV (14-19 ноября 2010 г., г. Звенигород, Московская обл. - г. Москва) и V (14-16 ноября 2011, г. Москва) Всероссийских молодежных школах-семинарах с международным участием «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики», на XIII Школе молодых ученых «Актуальные проблемы физики» (14-18 ноября 2010 г., г. Звенигород), на конкурсе работ молодых научных работников, аспирантов и инженеров памяти академика А.П. Александрова (ФГУП «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», г. Троицк) в 2009-2012 гг.
Материалы, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 13 печатных работах, из них 2 статьи в рецензируемых журналах, 2 препринта, 9 докладов, опубликованных в сборниках трудов конференций.
Публикации
1. Гурашвили В.А., Джигайло И.Д., Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И., Ткаченко Д.Ю. Экспериментальное и теоретическое исследование пространственного распределения скорости ионизации в несамостоятельном разряде, поддерживаемом пучком быстрых электронов // Физика плазмы. 2012. Т. 38. В. 1. С. 52-57.
2. Гурашвили В.А., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спи-цын Д.И. Двумерная модель активной среды быстропроточного СО-лазера с учетом поуровпевой колебательной кинетики // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. В. 1. С. 21-26.
3. Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицын Д.И. Двумерная численная модель активной среды быстропроточного СО-лазера с учетом поуровпевой колебательной кинетики. Троицк: Препринт ТРИ-НИТИ 144-А, 2011. 20 с.
4. Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И. Расчет скорости ионизации активной среды электроионизационного СО-лазера с учетом конструктивных особенностей разрядной камеры. Троицк: Препринт ТРИНИТИ 146-А, 2011. 24 с.
5. Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицын Д.И. Двумерная численная модель активной среды быстропроточного СО-лазера с учетом noypoetieeoü колебательной кинетики // Сборник докладов III Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2009. С. 137-142.
6. Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И. Расчет скорости ионизации газовой смеси пучком быстрых электронов с учетом конструктивных особенностей газоразрядной камеры // Сборник докладов III Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2009. С. 143-147.
7. Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицын Д.И. Изучение эффектов неоднородности в активной среде быстропроточного СО-лазера // Аннотации докладов III Всероссийской молодежной школы-семинара «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики». М.: ФИАН, 2009. С. 44-45.
8. Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И. Исследование степени неоднородности скорости ионизации газа пучком быстрых электронов для условий электроиопизационного СО-лазера // Аннотации докладов III Всероссийской молодежной школы-семинара «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики». М.: ФИАН, 2009. С. 48-49.
9. Дятко H.A., Занозина Е.М., Климачев Ю.М., Котков A.A., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицын Д.И. Теоретический анализ пространственного распределения энерговклада в газоразрядной камере импульсного СО-лазера // Сборник докладов IV Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2010. С. 237-241.
10. Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицын Д.И. Численное определение состава рабочей смеси, обеспечивающего максимальный удельный энергосъём для дозвукового и сверхзвукового СО-лазера //Сборник трудов XIII Школы молодых ученых «Актуальные проблемы физики». М.: ФИАН, 2010. С. 124-125.
11. Джигайло И.Д., Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И., Ткаченко Д.Ю. Исследование процесса ионизации активной среды электроиоиизациоиного лазера с учетом геометрических особенностей разрядной камеры // Сборник трудов XIII Школы молодых ученых «Актуальные проблемы физики». ФИАН, 2010. С. 204-205.
12. Дятко H.A., Кочетов И.В., Спицын Д.И. Сравнительный анализ двух конструкций выводного окна устройства ионизации в электроионизационных СО-лазерах // Сборник докладов V Всероссийской Школы по лазерной физике и лазерным технологиям. Саров, 2011. С. 331-338.
13. Дятко H.A., Кочетов И.В., Спицын Д.И., Таран М.Д. Расчет распределения тока несамостоятельного разряда на элементах консгпрукции газоразрядной камеры // V Всероссийская молодежная конференция «Инновационные аспекты фундаментальных исследований по актуальным проблемам физики», сборник трудов. М.: 2011. С. 71.
Личный вклад автора
Личный вклад автора состоит в разработке, реализации расчетно-теоретической модели прохождения широкоапертурного пучка быстрых электронов через систему «опорная решетка - фольга - анодная решетка» и сравнении полученных на ее основе результатов с результатами экспериментов. Автором исследована пространственная неоднородность плотности тока быстрых электронов, скорости ионизации активной среды и удельного энерговклада. Автором проведена серия расчетов по определению оптимальных параметров конструктивных элементов газоразрядной камеры электроионизационного СО-лазера.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 140 страницах текста, содержит 44 рисунка и 6 таблиц. Список использованных источников насчитывает 121 наименование.
Выводы
1) Разработана программа, позволяющая рассчитывать различные характеристики пучка быстрых электронов и пространственное распределение скорости ионизации газовой смеси в разрядной камере СО-лазера при начальной энергии пучка 100 кэВ-ь250 кэВ с учетом конструктивных особенностей выводного окна У И.
2) Рассчитаны следующие характеристики пучка быстрых электронов после прохождения системы «опорная решетка - фольга - анодная решетка»: а) распределения по энергии и по углам после прохождения фольги и после анодной решетки для решетки с круглыми отверстиями и для решетки щелевого типа, б) коэффициенты прохождения системы «опорная решетка - фольга - анодная решетка» для двух типов анодных решеток: с круглыми отверстиями и с щелями.
3) Получено двумерное пространственное распределение скорости ионизации газовой смеси электронным пучком. Показано, что для рассматриваемых условий скорость ионизации относительно слабо меняется как по высоте камеры (от анода к катоду), так и в поперечном направлении (в пределах апертуры выводного окна УИ). С использованием полученного распределения рассчитана удельная мощность возбуждения активной среды СО-лазера.
4) Исследована неоднородность плотности тока пучка быстрых электронов, возникающая из-за периодической структуры ребер анодной решетки. Результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Расчетным путем показано, что после прохождения пучком быстрых электронов анодной решетки с круглыми отверстиями неоднородность плотности тока значительно меньше, чем в случае решетки с отверстиями щелевого типа.
5) Исследовано влияние начальной формы пространственного распределения плотности тока быстрых электронов (перед опорной решеткой и фольгой) на энергетические характеристики СО-лазера. Показано, что для рассматриваемых профилей начального пространственного распределения плотности тока быстрых электронов средняя удельная мощность разряда и ее пространственное распределение меняются незначительно.
6) Для условий, характерных для СО-лазеров со сверхзвуковой прокачкой газовой смеси, рассчитана доля разрядного тока, замыкающегося на фольгу, при изменении геометрических параметров анодной решетки. Для рассматриваемых условий доля замыкающегося на фольгу тока не превышает 12%.
7) Даны оценки эффективного приэлектродного падения напряжения, связанного с неоднородностью пространственного распределения электрического поля вблизи анодной решетки (в двумерном приближении). Получено, что в случае анодной решетки толщиной 3 мм, шириной щели 15 мм и расстоянием от фольги 60 мм величина эффективного приэлектродного падения составляет около 90 В.
Результаты, содержащиеся в опубликованных работах, были использованы при внесении изменений в конструкцию ГРК существующей установки.
Заключение
В СО-лазерах, возбуждаемых несамостоятельным электрическим разрядом, для достижения высоких мощностных и яркостных характеристик необходимо обеспечить высокие значения энерговклада при сохранении его однородности. В СО-лазерах со сверхзвуковой скоростью прокачки газовой смеси УИ формируют широкоапертурный пучок быстрых электронов, плотность тока которого близка к предельно достижимой. В связи с этим актуальной становится задача увеличения коэффициента вывода пучка быстрых электронов в область разряда (после прохождения системы «опорная решетка - фольга - анодная решетка», которая используется во многих элсктроионизационных лазерах). Было проведено численное моделирование прохождения пучка быстрых электронов через эту систему; при этом рассматривались два основных типа анодных решеток: 1) с круглыми отверстиями, 2) щелевого типа.
Основная функция анодной решетки - это защита фольги от повреждения в случае возникновения пробоя в разрядной камере. Было рассчитано пространственное распределение плотности тока разряда с учетом геометрических особенностей разрядной камеры и исследована зависимость доли тока, замыкающегося на фольгу, от геометрических параметров анодной решетки.
1. Dymshits В.М., Ivanov G.V., Mcschcrskiy A.N. CW 200-kW supersonic CO Laser // Proc. SPIE, 1995. V. 2206. P. 109-120.
2. Center R. E. High-power, efficient electrically-excited CO lasers // In: Laser handbook. V. 3. Amsterdam, North-Holland Publishing Co. 1979. Pp. 89-133.
3. Ионии A.A., Климачев Ю.М., Кобза Г., Сипицын Д.В. Импульсный частотно-селективный перестраиваемый электроиопизацион-ный СО-лазер с модуляцией добротности резонатора ]/ Квант, электроника. 1997. Т. 24. В. 3. С. 195-200.'»•'!',.':.
4. Курносов А.К., Напартович А.П., Шнырев C.JL, Численное исследование эффективности генерации СО-лазера на обертонных или основных переходах в зависимости от ширины спектра генерации // Квант, электроника. 2004. Т. 34. В. И. С. 1027—1032.
5. Carroll D.L. Overview of High Energy Lasers: Past, Present and Future II AIAA Paper, 2011. 2011-3102. Pp. 1-21.
6. Звелто О. Принципы лазеров: пер. с англ. 3-е перераб. и доп. изд. -М.: Мир, 1990. 560 с.
7. Treanor С.Е., Rich J.W. and Rehm, R.G. Vibrational Relaxation of Anharmonic Oscillators with Exchange-Dominated Collisions //J. Chcm. Phys. 1968. V. 48. m. Pp. 1798-1807.
8. Хьюбер К.-П., Герцберг Г. Константы двухатомных молекул, в 2-х ч. Ч. 1. М.: Мир, 1984. 408 с.
9. Соболев H.H., Соковиков В.В. Лазер па окиси углерода. Механизм образования инверсной населенности // Успехи физ. наук. 1973. Т. 110. В. 2. С. 191-212.
10. Гордиец Б.Ф., Осипов A.A., Шелепин JI.A. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980. 512 с.
11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика в 10 т., т. 3. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. Изд. 6-е, испр. М.: Физмат-лит, 2008. 800 с.
12. Конев Ю.Б., Кочетов И.В., Псвгов В.Г., Шарков В.Ф. Анализ кинетических процессов, определяющих параметры СО-лазеров. М.: Препринт ИАЭ-2821, 1977. 36 с.
13. Ионин A.A. Отечественные разработки мощных лазеров па моноокиси углерода // Квантовая электроника. 1993. Т. 20. В. 2. С. 113-122.
14. Ионин A.A., Козлов А.Ю., Селезнев Л.В., Синицын Д.В. Компактный криогенный щелевой СО-лазер с накачкой емкостным ВЧ-разрядом. М.: препринт ФИАН №1, 2008. 30 с.
15. Головин A.C., Гурашвили В.А., Кочетов И.В., Кузьмин В.Н., Курносов А.К., Напартович А.П., Туркин Н.Г. Непрерывный электроиопизаци-онный СО-лазер с дозвуковым потоком рабочей смеси // Квантовая электроника. 1996. Т. 23. №5. С. 405-408.
16. Бородин A.M., Гурашвили BLÄ., Кузьмин В.Н., Курносов А.К., Напартович А.П., Туркин Н.Г., Щекотов Е.Ю. Электроионизационный СО-лазер со сверхзвуковым потоком рабочей смеси // Квантовая электроника. 1996. Т. 23. №23. С. 315-317.
17. Гурашвили В.А., Демьянов A.B., Жданок С.А., Кочетов И.В., Курносов А.К., Напартович А.П. Сравнительный анализ дозвуковой и сверхзвуковой схемы быстропроточного СО-ЭИЛ // Инженерно-физический журнал. 1988. Т. 55. №1. С. 37-41.
18. Klosterman E.L., Byron S.R. Electrical and Laser Diagnostics of an 80-kW Supersonic cw CO Electric Laser // J. Appl. Phys. 1979. V. 50. №8. Pp. 5168-5175.
19. Patel C.K.N, and Kerl R.J. Laser Oscillation in XlT,+ Vibrational-Rotational Transitions of CO // Appl. Phys. Lett. 1964. V. 5. №4. Pp. 81-83.
20. Legay-Sommaire N., Henry L. and Legay F. Realisation d'un laser utilisant l'energie de vibration des gaz excites par I'asote active(CO, CC^ei N20) // Compt. Rend. Acad. Sci. Paris. 1965. V. 260. №12. Pp. 3339-3342.
21. Patel C.K.N. CW Laser on Vibrational-Rotational Transitions of CO // Appl. Phys. Lett. 1965. V. 7. №9. Pp. 246-247.
22. Patel C.K.N. Vibrational-Rotational Laser Action in Carbon Monoxide // Phys. Rev. 1966. V. 141. №. Pp. 71-83.
23. Бубякин Г.Б., Елецкий А.В., Папуловский В.Ф. Лазер па окиси углерода // Успехи физ. наук. 1972. Т. 106. В. 4. С .723-735.
24. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Ступоченко Е.В., Шелепин JI.A. Колебательная релаксация в газах и молекулярные лазеры // Успехи физ. наук. 1972. Т. 108. В. 4. С. 655-699.
25. Osgood R.M.Jr. and Eppers W.C.- Jr.High Power CO-N2He Lasers // Appl. Phys. Lett. 1968. V. 13. №12. Pp. 409-411.
26. Osgood R.M.Jr., Nichols E.R., Eppers W.C.Jr. and Petty R.D. Q Switching of the Carbon Monoxide Laser // Appl. Phys. Lett. 1969. V. 15. №2. Pp. 69-72.
27. Osgood R.M.Jr., Eppers W.C. Jr. and Nichols E.R. An Investigation of the High-Power CO Laser // IEEE J. Quant. Electr. 1970. V. 6. №3. Pp. 145-154.
28. Osgood R.M.Jr., Nichols E.R. and Eppers W.C.Jr. Further Studies of The High-Power CO Laser at 5/л // IEEE J. Quant. Electr. 1970. V. 6. №3. P. 173.
29. Legay F., Legay-Sommaire N. and Taieb G. Mechanism of a C0-N2Laser, I. Study of the Vibrational Populations // Can. J. Phys. 1970. V. 48. №17. Pp. 1949-1955.
30. Legay-Sommaire N. and Legay, F. Vibrational Distribution of Populations and Kinetics of the CO-^System in the Fundamental and Harmonic Regions // Can. J. Phys. 1970. Vol. 48. №17. Pp. 1966-1983.
31. Jcffers W. 0. and Wiswell С. Е. Excitation and Relaxation in a High-Pressure CO Laser // IEEE J. Quant. Electr. 1971. V. 7. №. Pp. 407-412.
32. Wittig C. Hassler J.C. and Coleman P. D. Continuous Wave Carbon Monoxide Chemical Laser // J. Chcm. Phys. 1971. V. 55. №12. Pp. 55235532.
33. Kan T. and Whitney W. Forced-Convective-Flow Carbon Monoxide Laser // Appl. Phys. Lett. 1972. V. 21. №. Pp. 212-215.
34. McKenzie R. L. Laser Power at 5 fim from the Supersonic Expansion of Carbon Monoxide // Appl. Phys. Lett. 1970. V. 17. №10. Pp. 462-4G4.
35. Watt W. S. Carbon Monoxide Gas Dynamic Laser // Appl. Phys. Lett. 1971. V. 18. №11. Pp. 487-489.
36. Rich J. W., Thompson H. M., Treanor С. E. and Daiber J. W. An Electrically Excited Gas Dynamic Carbon Monoxide Laser j/ Appl. Phys. Lett. 1971. V. 19. №7. Pp. 230-232.
37. Kan Т., Stregack J.A. and Watt W.S. Electric Discharge Gas-Dynamic Laser // Appl. Phys. Lett. 1972. V. 20. №3. Pp. 137-139.
38. Dezenberg G. J. and Merritt T.A. The Use of a Multipath Cell as a CO2-N2Gas Laser Amplifier and Oscillator // Appl. Optics. 1967. V. 6. №9. Pp. 1541-1543.
39. Шарков В.Ф., Дымшиц Б.М., Григорьян Г.М., Иванов Г.В., Корецкий Я.П., Кочетов И.В., Ламонов В.М., Певгов В.Г. // Квантовая электропика. 1977. Т.4. с. 1824.
40. Басов Н.Г., Данилычев В.А., Ионин А.А., Ковш И.Б. Экспериментальное исследование импульсных электроионизационных лазеров на окиси углерода j j Труды ФИАН им. П.Н. Лебедева. М.: Наука, 1980. Т. 116. С.54-97.
41. Mann М.М., Rice D.R. and Eguchi R.G. An experimantal investigation of high-energy CO lasers // IEEE J. Quant. Elcctr. 1974. QE-10. V. 10. Pp. 682-683.
42. Luoa X., Schacferb J.H., Uhlenbuschb J. Microwave excited high power cw CO laser at room temperature // Optics Communications. 1993. V. 102. №1-2. Pp. 65-68.
43. Kodama Y. Effect of gas-flow velocity and discharge current on output power in DC axially discharged fast-axial-flow CO laser // IEEE J. Quant. Electr. 1997. V. 33. №4. Pp. 509-518.
44. Shunichi Sato, Kouki Shimizu, Yi-Wei Shi and Mitsunobu Miyagi Highpower S-fim-band CO laser and its new hollow waveguides for industrial applications // Proc. SPIE. 1998. V. 3268. Pp. 47-57.
45. Shimizu K., Taniwaki M. and Sato S. 1-kW, room-temperature, fast-axial-flow CO laser excited by a radio-frequency discharge j/ Opt. Lett. 1996. V. 21. Pp. 125-127.
46. Белых А.Д., Гурашвили B.A., Кочетов И.В., Курносов А.К., Напарто-вич А.П., Путилин В.М., Туркин Н.Г. Импульсный СО-лазер па первом колебательном обертоне // Квант, электроника. 1995. Т. 22. В. 4. С. 333-340.
47. Ионин А.А., Климачев Ю.М., Козлов А.Ю., Котков А.А., Курносов А.К., Напартович А.П., Рулев О.А., Селезнев JI.B., Синицын Д.В., Хагер Г.Д., Шнырев C.JI. Импульсный обертонный СО-лазер с КПД 16% // Квант, электроника. 2006. Т. 36. В. 12. С. 1153-1154.
48. Ionin А.А. Electric Discharge СО Lasers // in Gas Lasers ed. by M. Endo and R.F. Walter. NY: CRC Press, 2007. Pp. 201-237.
49. Аброян M.A., Акулов В.В., Богомазов П.М., Косогоров C.JL, Манукян Г.Ш., Мотовилов С.А., Шведюк В.Я., Шапиро В.Б. Устройство ионизации для непрерывного сверхзвукового электроионизационного СО-лазера // Квант, электроника. 1996. Т. 23. В. 8. С. 751-752.
50. Аброян М.А., Зуев Ю.В., Косогоров C.JL, Шведюк В.Я. Влияние элек-тпроннооптических факторов на коэффициент вывода пучка широко-апертурных ускорителей электронов // Журнал техн. физики. 2003. Т. 73. В. 8. С. 98-104.
51. Косогоров C.J1. Расчетное и экспериментальное исследование электронно-оптических систем низкоэнергетических электронных ускорителей с пучком большого сечения // Журнал техн. физики. 2011. Т. 81. В. 7. С. 115-119.
52. Ionin A. A. ,Kurnosov А. К. , Napartovich А. P. and Seleznev L. V. Lasers on overtone transitions of carbon monoxide molecule // Laser phys. 2010. V. 20. №. Pp. 144-186.
53. Карлов H.B. Лекции по квантовой электронике. M.: Наука, 1988. 336с.
54. Buzykin O.G., Ionin A.A., Ivanov S.V., Kotkov A.A., Seleznev L.V., Shustov A.V. Resonant Absorption of First-Overtone CO laser Radiation by Atmospheric Water Vapor and pollutants. Lebedev Phys. Inst. Preprint №2. Moscow, 2000. 32 pp.
55. Aleinikov V.S., Belyaev V.P., Devyatkov N.D., Klimenko V.I., Mamedli L.D., Masychev V.I. and Sysoev V.K. Applications of a carbon monoxide laser in surgery // Sov. J. Quantum. Electr. 1983. V.13. №10. Pp. 13041306.
56. Sato S., Takahashi K. and Mehmetli B.A. Study on Application of 5-fim-Band CO Laser to Aluminum Alloy Welding //J. Vac. Soc. Japan. 1996. V. 39. m. Pp. 235-239.
57. Александров H.JI., Сон-Э» E., Энергетическое распределение и кинетические коэффициенты электронов в газах в электрическом поле // Химия плазмы, вып.7, под ред. Б.М. Смирнова. М: Атомиздат, 1980. С. 35-75.
58. Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. Кинетика электронов в СВЧразряде // Высокочастотный разряд в волновых полях, под ред.
59. A.Г. Литвака. Горький, 1988. С. 9-40.
60. Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. Функция распределения электронов по энергии в распадающейся плазме азота // Физика плазмы. 1992. Т. 18. В. 7. С. 888-900.
61. Lacina W.B. Theoretical Modelling of Molecular and Electron Kinetic Processes, v. 1. Theoretical Formulation of Analysis and Description of Computer Programs. NRTC79-7R, California. 234 pp.
62. Lacina W.B. Theoretical Modelling of Molecular and Electron Kinetic Processes, v. 1. FORTRAN Computer Program Listings. Generalized Laser Kinetics Synthesis and Analysis. Boltzmann Electron Kinetics Analysis. NRTC79-7R, California. 126 pp.
63. Конев Ю.В., Кочетов И.В., Марченко B.C., Певгов В.Г. Влияние резонансного возбуждения'вращательных уровней на баланс энергии в плазме газового разряда смесях N2, СО, Со2, Не // Квант, электроника. 1977. Т. 4. В. 6. С. 1359-1361.
64. Арасланов Ш.Ф., Сафиуллин Р.К. Численное моделирование элек-троионизациоппого и проточного электроразрядпого СО-лазеров // Квант, электроника. 2001. Т. 31. В. 8. С. 697—703.
65. Жданюк С.А., Напартович А.П., Старостин А.Н. Установление распределения двухатомных молекул по колебательным уровням // Журн. эксперимент, и теор. физики. 1979. Т. 76. В. 1. С. 130-139.
66. Демьянов А.В., Жданюк С.А., Кочетов И.В., Напартович А.П., Певгов
67. B.Г., Старостин А.Н. Влиямж уровня накачки па динамику установления распределения ддухущомцых молекул по колебательным уровням // ПМТФ. 1981. №3. С. 5-10.
68. Бердышев А.В., Кочетов И.В., Напартович А.П. Упрощенная модель кинетики колебательных процессов в рабочей среде СО-лазера // Хим. физика. 1988. Т. 7. №. С. 470-476.
69. Cason С., Perkins J.F. and Werkheiser А.Н. E-beam Spreading and Resulting Plasma Variation in C02 Laser Plasmas // AIAA Journal. 1977. V. 15. Pp. 1079-1083.
70. White G.C. Energy per Ion Pair for Charged Particles in Gases // Rad. Research. 1963. V. 18. Pp. 265-271.
71. Кольчужкин A.M., Учайкин В.В. Введение в теорию прохождения частиц через вещество. М.: Атомиздат, 1978. 256 с.
72. Стародубцев С. В., Романов А. М. Прохождение заряженных частиц через вещество. Ташкент, Изд-во АН УзССР, 1962. 227 с.
73. Smith D.J. Stopping Power and Ranges for Protons and Alpha Particles // Report 49 . of the International Commission on Radiation Units and Measurements. 1993. http://www.icru.org/index.php?option=com content & task=view& id=74.
74. Головин А.С., Гурашвили B.A. , Кочетов И.В., Свотин П.А. Определение скорости ионизации газа электронным пучком в условиях несамостоятельного разряда. М.: Препринт ИАЭ 5158/7, 1990. 26 с.
75. Баранов В.Ф. Дозиметрия электронного излучения. М.: Атомиздат. 1974. 232 с.
76. Rocoscha L. A., Hanlon J.A., McLeod J.,Kang М., Kortegaard В. L., Burrows M.D. and Bowling P.S. Aurora Multikilojoule KrF Laser System Prototype for Inertial Confinement Fusion // Fusion Technology. 1987. Vol. 11. №. Pp. 497-532.
77. Napartovich A.P. Physics of High Power CO Lasers//in Gas lasers recent developments and future prospects / ed. by W.J. Witteman and V.N. Ochkin. Dordrecht/ Boston/ London: Nato ASI Series, Luwer Academic Publishers, 1995. V. 10. Pp. 10-22.
78. Napartovich A.P., Gurashvili V.A., Kochetov I.V., Kuz'min V.N., Kurnosov A.K., Loboiko A.I., Turkin N.G. Cryogenic high-power CO laser pumped by e-beam sustained discharge: theory and experiment// SPIE Proceedings. 1996. V. 2702. Pp. 420-431.
79. Конев Ю.Б., Кочетов И.В., Курносов А.К., Мирзакаримов Б.А. Расчет кинетики СО-лазера с учетом мпогоквантового VV-обмена // Квантовая электроника. 1994. Т. 21. №2. С. 133-136.
80. Бородин A.M., Высикайло Ф.И., Гурашвили В.А., Изюмов С.В., Кур-кии С.М., Наумов В.Г,,,Шашков,В.М., Щскотов Е.Ю. О влиянии примесей на характеристики несамостоятельного разряда в СО-лазере. М.: препринт ИАЭ-4706/10, 1988. 38 с.
81. Дятко H.A., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Спицын Д.И. Расчет скорости ионизации активной среды электроионизационного СО-лазера с учетом конструктивных особенностей разрядной камеры. Троицк: Препринт ТРИНИТИ 146-А, 2011. 24 с.
82. Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицын Д.И. Двумерная численная модель активной среды быстропроточного СО-лазера с учетом поуровневой колебательной кинетики. Троицк: Препринт ТРИНИТИ 144-А, 2011. 20 с.
83. Ionin A.A., Kurnosov А.К., Napartovich А.P. and Seleznev L. V. Lasers on overtone transitions of carbon monoxide molecule // Laser Physics. 2010. Vol. 20. m. Pp. 144-186.i
84. Дутов А.И., Минаев C.B.,, Николаев В.Б. Оптимизация параметров электронных пучков и выбор фольги в электроиопизационных лазерах // Квантовая электроника. 1979. Т. 6. №. С. 1690-1697.
85. Mandl A., Salesky Е. Electron beam deposition studies of the rare gases¡¡ J. Appl. Phys. 1986. V. 60. №5. Pp. 1565-1568.
86. Comly J.C., Leland W.T., James Elliot C., Kircher M.J. and Salesky Т.Е. Discharge and Kinetics Modelling in Electron-Beam-Controlled CO2 Laser
87. Amplifiers // IEEE Journal of Quantum Electronics. Vol. QE-17. 1981. P. 1786-1799.
88. Филиппов А. В., Бабичев В. H., Дятко H. A., Паль A. Ф., Старостин A. H., Таран M. Д., Фортов В. E. Механизм образования плазменно-пылевых структур при атмосферном давлении // ЖЭТФ. 2006. Т. 129. №2. С. 386-389.
89. Иванов В.В., Паль А.Ф., Рахимова Т.В, Серов А.О., Суетин Н.В. Влияние пылевой компоненты па скорости элементарных процессов в низкотемпературной плазме // ЖЭТФ. 1999. Т. 115. №6. С. 2020-2036.
90. Гурашвили В.А., Занозина Е.М., Кочетов И.В., Курносов А.К., Спицын Д.И. Двумерная модель активной среды быстропроточного СО-лазера с учетом поуровневой колебательной кинетики // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. №1. С. 21-26.
91. Глотов Е.П., Данилычев В.А., Чебуркин Н.В. Эффективность использования электронного пучка в импульспо-периодических электроионизациопных С02-лазерах и комплексная оптимизация параметров их возбуждения/ j ТРУДЫ ФИАН. 1983. Т. 142. С. 3-45.
92. Глотов Е.П., Данилычев В.А., Зворыкин В.Д. Исследование механизмов разрушения и способов защиты разделительной фольги электронных пушек при стримерном пробое разрядного промелсутка // Труды ФИАН. 1980. Т. 116. С. 202-208.
93. Данилычев В.А., Керимов О.М., Ковш И.Б. Оптические квантовые генераторы на сжатых газах // Труды ФИАН. 1976. Т. 85. С. 49-142.
94. Самарский A.A. Теория разностных схем. М.: Наука, 1989. 616 с.
95. Kershaw D.S. The incomplete Cholesky—conjugate gradient method for the iterative solution of systems of linear equations// J. Comput. Phys. 1978. V. 26. №. P. 43-65.
96. Дятко H.A., Кочетов И.В., Напартович А.Н., Таран М.Д. Влияние процесса ионизации на кинетические коэффициенты в низкотемпературной плазме. М.: Препринт ИАЭ-3842/12, 1983. 32 с.
97. Land J. Е. Electron scattering cross sections for momentum transfer and inelastic excitation in carbon monoxide //J. Appl. Phys. 1978. V. 49. №12. P. 5716-5721.
98. Haddad G. N., Milloy H. B. Cross sections for electron-carbon monoxide collisions in the range l~4eV // Australian Journal of Physics. 1983. V.36. №4. Pp. 473-484.
99. Ehrhardt H., Langhans L. Linder F., Taylor H. S. Resonance Scattering of Slow Electrons from H2 and CO Angular Distributions // Phys. Rev. 1968. V. 173. №1. P. 222-230.
100. Phelps A. V., Pitchford L. C. Anisotropic scattering of electrons by N2and its effects on electron transport: tabulations of cross sections and results // JILA information center report №26, University of Colorado, Boulder, Colorado. 1985. 21 pp.
101. Дерюгин А. А., Кочетов И. В., Лобойко А. И., Паль А. Ф., Пичугин В. В., Филиппов А. В.- Прямой нагрев и релаксация колебательной энергии в несамостоятельном разряде в N2 и смеси 10% CO+N2 // Физика плазмы. 1988. Т. 14. №3. С. 340-346.
102. Florescu-Mitchell A.I., Mitchell J.B.A. Dissociative recombination // Physics Reports. 2006. V.430. №5-6. Pp. 277-374.
103. Дятко H.A., Кочетов И.В., Напартович А.П. Распределение низко-энергетичпых электронов в пучковой плазме воздуха. Роль электрогь-электронпых соударений // Физика плазмы. 1993. Т. 19. №3. С. 425432.
