Оптические свойства плазмы высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами, и ее применение тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Сорокин Дмитрий Алексеевич

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАЗМЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО НАНОСЕКУНДНОГО РАЗРЯДА, ИНИЦИИРУЕМОГО УБЕГАЮЩИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ, И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ

01.04.05-Оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

11 НОЯ 2015

Томск-2015

005564279

005564279

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук в лаборатории оптических излучений.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Ломаев Михаил Иванович

Официальные оппоненты:

Лисицын Виктор Михайлович, доктор физико-математических наук, профессор федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», кафедра лазерной и световой техники, профессор

Синица Леонид Никифорович, доктор физико-математических наук, профессор федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук, лаборатория молекулярной спектроскопии, заведующий лабораторией

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук

Защита состоится 03 декабря 2015 г. в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.267.04, созданного на базе федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский 1омскии государственный университет», по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 36 ауд

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке и на официальном сайте федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Материалы по защите диссертации размещены на официальном сайте ТГУ-

Ь1(р:/Дуту.атзЛзи.гиЛ-8и/0иаНГ,са(!опОер/СО-8еагсНег8.п517пе№риЬ1юа(1оппУ8огок!пВЛ03122015.Ь1ш1

Автореферат разослан » октября 2015 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Ь ПШ^ИА ^^ ^ ^^^

Актуальность работы

В настоящее время неравновесная низкотемпературная плазма (диффузная плазма), рмируемая в результате электроразрядного возбуждения газов и смесей газов при вышенном давлении (порядка атмосферного и выше), представляет большой интерес не лько с научной, но и практической точек зрения, так как может быть использована в честве основы различных технических устройств (например, мощные источники герентного и некогерентного оптического излучения) или технологических процессов апример, очистка или модификация различных материалов) [Г].

В то же время, создание диффузной плазмы при электрическом возбуждении отных газофазных сред является нетривиальной задачей. Это обусловлено неизбежным реходом от диффузной формы горения разряда к искровой при повышении давления, к, например, в случае стационарного тлеющего разряда [2*] или объемного импульсного ряда с внешней предыонизацией межэлектродного промежутка [3*].

С другой стороны, известно о высоковольтном наносекундном разряде, ициируемом убегающими электронами [4*] (введем обозначение ВНРУЭ, в сскоязычной литературе данный тип разряда известен как ОРИПЭЛ' [5*]), позволяющем здавать диффузную плазму в импульсном и импульсно-периодическом режимах при гсоких давлениях газов, который остается диффузным на протяжении всего времени рения. Возможность формирования диффузной плазмы при высоких значениях иведенной напряженности электрического поля Е/Ы(400 - 650 Тд"), высоких удельных щностях возбуждения (до ~ 1 ГВт-см"3) [6*] и повышенных давлениях газов (в том числе тяжелых инертных: Аг, Кг, Хе [7*]) вследствие предыонизации газа генерируемыми в омежутке при этих условиях убегающими электронами и рентгеновским излучением, лает данный тип возбуждения крайне перспективным для использования в практических лях.

В связи с этим, задача исследования различных, в частности, оптических свойств азмы ВНРУЭ, знание которых позволит дать более полное описание данного азменного объекта в рамках построения теории явления ВНРУЭ и определить зможности его практического применения, является актуальной.

Одним из фундаментальных направлений при исследовании плазмы является ределение ее основных параметров (концентрация Ые и температура Те электронной мпоненты; колебательная Ту, вращательная Тг и газовая температуры; приведенная пряженность электрического поля Е/И в плазме). Что же касается диагностики плазмы РУЭ, то ранее подобных работ не проводилось, в то время, как указанные выше раметры определяют кинетику происходящих в плазме процессов, а, следовательно, и Зможности ее применения.

Излучающая в широком диапазоне длин волн плазма ВНРУЭ в плотных газовых едах в совокупности с высокими удельными мощностями возбуждения представляет ерес с точки зрения создания мощных источников спонтанного и вынужденного лучения, в частности, УФ- и ВУФ-диапазонов спектра [8*-10*]. В этом случае едставляет интерес исследование оптических свойств плазмы ВНРУЭ в смесях ертных газов (типа Аг-Кг, Аг-Хе), при возбуждении которых, согласно [II*], фективно образуются гетероядерные димеры инертных газов (типа АгХе*), излучающие

В зарубежной литературе используется обозначение REP DD (Runaway Electrons Preionized Diffuse scharge).

1 Тд= 10"17 В см2

в узкой полосе в ВУФ-обласги спектра вблизи резонансной линии атома более тяжелого газа, играющего роль примеси. Получение лазерной генерации при этом, согласно [12*], возможно при давлениях более низких, чем в случае электроразрядного возбуждения чистых инертных газов, ВУФ-излучение плазмы которых обеспечивается спектральными переходами гомоядерных димеров инертных газов (типа Ar/). Ранее, в работе [13*], при возбуждении ВНРУЭ бинарных смесей Ar-Хе и Kr-Хе в эмиссионном спектре плазмы разряда вблизи длины волны резонансной линии атома ксенона (Хе 1Д = 146,96 нм) была зарегистрирована узкая полоса/линия, детальному исследованию которой не было уделено особого внимания. Таким образом, исследование оптических свойств плазмы ВНРУЭ в бинарных смесях инертных газов представляется важным с точки зрения возможности создания узкополосного'" источника ВУФ-излуЧения, в особенности, ВУФ-лазера с электроразрядным способом накачки активной среды, не созданного до сих пор.

Помимо этого, высокие (1014 — 1015 В-с'1) скорости нарастания импульсов напряжения и значения приведенной напряженности электрического поля E/N позволяют предположить возможность протекания в плазме ВНРУЭ реакций термоядерного синтеза d(d,n)3He (DD-реакция) и t(d,n)4He (DT-реакция), приводящих к испусканию нейтронов, широко используемых в самых различных областях науки и техники [14*]. Впервые такая возможность была показана в работе [15*], где нейтроны являлись продуктом DT-реакции, происходящей в заполненном дейтерием при давлении доли-единицы Topp промежутке с потенциальным анодом малого радиуса кривизны и плоским катодом-мишенью, обогащенным тритием. Следует, однако, отметить, что тритий помимо' того, что представляет опасность для человека, в силу редкости является дорогостоящим. Нейтроны, испускаемые в результате DD-реакции при использовании дейтерированной мишени, в работе [15*] зарегистрировать не удалось. Кроме того, известные Па сегодняшний день источники нейтронов позволяют получать импульсы с длительностью не короче 10 не [16*], в то время, как для ряда приложений (например, радиография быстрых процессов, времяпролетная нейтронная спектрометрия при элементном анализе и др.) требуются источники с длительностью импульса единицы не и менее. Поэтому, определение условий инициирования при ВНРУЭ DD-реакции, обеспечивающих стабильное испускания нейтронов, является важной задачей, решение которой в перспективе позволит создать .нейтронный источник с длительностью импульса ~ 1 не, отказавшись в ряде приложений от использования радиоактивного и более дорогостоящего трития.

Цель диссертационной работы

Основной целью диссертационной работы являлось определение оптических свойств плазмы, формируемой в газонаполненных промежутках при зажигании высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами (ВНРУЭ), и ее практическое использование.

Достижение поставленной цели осуществлялось решением следующих задач:

1. Выбор методов для измерения основных параметров (Ne, Те, Tv, Tr, Tg и E/N) плазмы ВНРУЭ в плотных газовых средах и обоснование возможности их применения.

2. Измерение основных параметров (Ne, Те, Tv, Tr, Tg и FJN) плазмы ВНРУЭ в плотных газовых средах при помощи методов, выбранных в результате решения задачи, описанной в п. 1.

3. Установление природы ВУФ-излучения (вблизи длины волны 147 нм) из плазмы

'") Излучение гомоядерных димеров инертных газов в ВУФ-диапазоне является широкополосным.

4

'УЭ в бинарных смесях инертных газов Не-Хе и Аг-Хе.

Выявление условий, обеспечивающих усиление ВУФ-излучения вблизи длины волны 7 нм в плазме ВНРУЭ в бинарных смесях инертных газов. Определение условий формирования потока нейтронов в результате DD-реакции при игании ВНРУЭ в промежутке с потенциальным анодом малого радиуса кривизны и емленным дейтерированным катодом-мишенью, заполненным дейтерием низкого вления. Измерение количества N„ нейтронов в потоке и его длительности т„.

Методы исследования

Основным методом исследования в настоящей работе являлся физический сперимент, в ходе которого осуществлялась регистрация:

спектральных и амплитудно-временных характеристик излучения плазмы ВНРУЭ в отных газовых средах;

сигналов с датчиков напряжения и тока, определяющих параметры возбуждения и рения разряда;

сигналов с датчиков нейтронов в случае зажигания ВНРУЭ в промежутке с итерированной мишенью, заполненном дейтерием низкого давления.

При помощи стандартных и оригинальных" методов в ходе настоящей работы: измерялись значения основных параметров (Ne, Те, Tv, Tr, Tg и E/N) плазмы ВНРУЭ в отных газах;

производилось уточнение структуры и установление природы излучения в УФ-области спектра вблизи длины волны 147 нм из плазмы ВНРУЭ в бинарных смесях ертных газов Не-Хе и Аг-Хе;

определялось наличие усиления ВУФ-излучения вблизи длины волны 147 нм в азме ВНРУЭ в бинарной смеси Аг-Хе; определялось количество нейтронов Nn в потоке и его длительность т„.

Проводилось сравнение результатов, полученных в ходе эксперимента, с зультатами теоретических расчетов.

Научные положения, выносимые на защиту Концентрация электронов в плазме диффузного разряда, формируемой при збуждении гелия при давлении 1—6 атм. и аргона при давлении 0,5 - 2 атм. юкратными импульсами напряжения амплитудой 250 кВ, длительностью на лувысоте 2 не и длительностью нарастания 0,5 не в промежутке с плоским заземленным ектродом и потенциальным электродом с радиусом кривизны десятки-сотни мкм, меняется в диапазонах (1,8 — 5,7)-1015 см"3 и (0,4 — 2,7)-1015 см"3, соответственно, лотность электронов в плазме диффузного импульсно-периодического разряда в аргоне госферного давления, формируемой в промежутке с плоским заземленным электродом потенциальным электродом с радиусом кривизны десятки-сотни мкм, импульсами апряжения амплитудой 50 кВ, длительностью на полувысоте (4 — 5) не и длительностью арастания (2 — 3) не с частотой следования 2 кГц, составляет ~ 6-1015 см"3.

Электронная концентрация, приведенная напряженность электрического поля, а кже электронная, колебательная, вращательная и газовая температуры в плазме ффузного разряда в азоте атмосферного давления, возбуждаемого однократными мпульсами напряжения амплитудой 250 кВ, длительностью на полувысоте 2 не и ительностью нарастания 0,5 не в промежутке с плоским заземленным электродом и отенциапьным электродом радиусом кривизны десятки-сотни мкм, составляют

Методы, разработанные в процессе выполнения работы.

5

~ 2- 10м см'3, 240 Тд, 23200 К (2 эВ), 3000 К, 350 К и 380 К, соответственно. Концентрация и температура электронов, а также приведенная напряженность электрического поля в плазме диффузного импульсно-периодического разряда в азоте атмосферного давления, возбуждаемого импульсами напряжения амплитудой 50 кВ, длительностью на полувысоте (4 - 5) не и длительностью нарастания (2—3) не, следующих с частотой 2 кГц в промежутке с плоским заземленным электродом и потенциальным электродом с радиусом кривизны десятки-сотни мкм, составляют ~ 4- 10м см"3, 23200 К (2 эВ) и 270 Тд.

3. Возбуждение бинарных смесей инертных газов Не-Хе и Ar-Хе с содержанием ксенона 0,1 - 1 % однократными импульсами напряжения амплитудой 250 кВ, длительностью 2 не и длительностью нарастания 0,5 не в промежутке с потенциальным катодом радиусом кривизны десятки-сотни мкм, приводит к появлению в диапазоне длин волн 140 — 150 нм (вблизи длины волны 147 нм) узкополосного излучения с полушириной АХ < 1 нм.

4. Плазма, формируемая в результате возбуждения однократными импульсами напряжения амплитудой 250 кВ, длительностью на полувысоте 2 не и длительностью нарастания 0,5 не бинарной смеси Аг-Хе при общем давлении 400 Topp и содержании ксенона 1 % в промежутке с лезвийными электродами, проявляет усилительные свойства по отношению к узкополосному излучению вблизи длины волны 147 нм.

5. При возбуждении дейтерия при давлении доли-единицы Topp импульсом напряжения амплитудой 250 кВ со скоростью нарастания ~ 1013 — 10'5 В-с"1 в промежутке с потенциальным анодом с радиусом кривизны десятки-сотни мкм и плоским катодом, обогащенным дейтерием, регистрируются импульсы нейтронов и рентгеновского излучения*. Максимальный выход нейтронов в полный телесный угол в результате DD-реакции на дейтерированной мишени составляет 1,2-104 нейтронов за импульс. Длительность импульсов нейтронов и рентгеновского излучения составляет не более 1,5 не и 0,8 не, соответственно. '

Достоверность и обоснованность результатов работы

Достоверность результатов, отраженных в первом и втором научных положениях обусловлена следующими факторами:

• использованием стандартного метода пггарковского уширения для определения Ne в плазме ВНРУЭ, относительная ошибка которого составляет ~ 30 % в диапазоне концентраций электронов 1014— 1018 см"3;

• обоснованием возможности использования методов, применяемых для определения Те, Ту, Тг, Tg и ЕУЫъ плазме ВНРУЭ;

• высоким спектральным (до 0,26 Ä) и временным (до 3 не) разрешением системы регистрации спектральных и временных характеристик излучения;

• высоким временным разрешением (до 0,1 не) системы регистрации параметров импульса возбуждения, тока разряда и тока пучка убегающих электронов;

• совпадением (до ~ 20 %) значений измеряемых величин при использовании различных методов;

• корреляцией результатов, отраженных в научных положениях, с результатами, полученными другими авторами при проведении физического эксперимента [17*, 18*] или теоретических расчетов [19*] (не хуже ~ 5 %).

у) Длинноволновая часть спектра рентгеновского излучения, регистрируемого в данных условиях, лежит в области X > 1 нм, что, согласно международной комиссии по освещению, соответствует оптическому диапазону (Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника: Учеб. для вузов / А.Н. Пихтин. - М.: Высш. шк., 2001.-573 е.: ил.).

Достоверность результатов, отраженных в третьем и четвертом научных ложениях обусловлена следующими фактами:

высоким временным разрешением (до 3 не) системы регистрации временных рактеристик излучения;

наличием усиления ВУФ-излучения в плазме ВНРУЭ в бинарной смеси Аг-Хе новывается на наблюдении трехкратного увеличения интенсивности излучения при пользовании алюминиевого зеркала, значение коэффициента отражения Rai которого я данного диапазона длин волн меньше 0,8.

Достоверность результатов, отраженных в пятом научном положении обусловлена едующими фактами:

высоким временным разрешением (~ 0,1 не) системы регистрации параметров мпульса возбуждения;

высоким временным разрешением (~ 0,7 не) системы регистрации импульсов йтронов;

использованием стандартных методов для определения факта наличия нейтронов, личины выхода N„ и длительности нейтронного импульса т„;

повторяемостью результатов (~ 20 %) в различных экспериментальных сериях, толняемых при одинаковых условиях;

получением результата при усреднении по десяткам экспериментальных серий, остоящих не менее чем из 50 событий. Новизна полученных результатов Определены значения основных параметров плазмы ВНРУЭ в плотных газовых редах, зажигаемого в импульсном и импульсно-периодическом режимах.

Исследована спектральная структура ВУФ-излучения вблизи длины волны езонансного перехода атома Хе (к = 146,96 нм), испускаемого из плазмы ВНРУЭ в инарных смесях инертных газов Не-Хе и Аг-Хе при повышенном давлении.

Обнаружены усилительные свойства плазмы, формируемой при возбуждении НРУЭ смеси Аг-Хе в отношении ВУФ-излучения вблизи длины волны X = 147 нм.

Получено испускание нейтронов в результате DD-реакции, протекающей в условиях НРУЭ в дейтерии при давлении доли-единицы Topp в промежутке с потенциальным нодом малого радиуса кривизны и плоским заземленным катодом-мишенью, богащенным дейтерием.

Зарегистрировано стабильное испускание нейтронов, обусловленное протеканием D-реакции в условиях возбуждения дейтерия ВНРУЭ при давлении доли-единицы Topp промежутке с потенциальным анодом малого радиуса кривизны и плоским заземленным еталлическим катодом, не обогащенным дейтерием или тритием. Научная ценность

Доказана возможность использования метода для определения электронной емпературы Те и приведенной напряженности электрического поля E/N в плазме ВНРУЭ азоте атмосферного давления, основанного на определении соотношения Rw\mt пиковых штенсивностей ионной N2+ (X = 391,4 нм) и молекулярной N2 (Л. = 394,3 нм) полос, инадлежащим переходам первой отрицательной (l'-система, переход B2ZU+ - A^Eg+) и торой положительной (2+-система, переход С3Пц — 53П8) системам молекулы азота, оответственно.

Обосновано использование метода определения газовой температуры в плазме НРУЭ в азоте атмосферного давления, основанного на регистрации неразрешенной

вращательной структуры колебательных переходов 2+-системы молекулы азота.

> Для плазмы импульсного и импульсно-периодического ВНРУЭ:

в гелии при давлениях 1—6 атм. и аргоне при давлениях 0,5 - 2 атм. измерены значения электронной плотности Ие,

в гелии и аргоне атмосферного давления зарегистрирован временной ход величины Ые\

в азоте атмосферного давления определены средние значения параметров Ме, Те, Г,„ Тг, гг и Ш;

в азоте атмосферного давления зарегистрирован временной ход параметров Л^, Те, И Е/К

> Данные о значениях основных плазменных параметров представляют ценность, как для создания теории явления ВНРУЭ в плотных газовых средах, так и для описания кинетики процессов в плазме, формируемой в данных условиях возбуждения.

> Данные о структуре спектра излучения вблизи длины волны X = 147 им из плазмы, формируемой в результате зажигания ВНРУЭ в бинарных смесях инертных газов, представляют интерес с точки зрения их сопоставления с результатами теоретических расчетов структуры термов гетероядерных молекул, с которыми это излучение соотносится.

> Обнаруженные усилительные свойства плазмы, формируемой при возбуждении ВНРУЭ бинарной смеси инертных газов Аг-Хе, в отношении излучения вблизи длины волны X = 147 нм указывают на перспективность использования данного способа возбуждения для получения лазерной генерации на переходах гетероядерных димеров инертных газов в ВУФ-диапазоне спектра.

> Показана возможность получения нейтронного потока с длительностью ~ 1 не в результате ОБ-реакции при возбуждении дейтерия низкого давления ВНРУЭ в промежутке с потенциальным анодом малого радиуса кривизны и плоским дейтерированным заземленным катодом. Импульс рентгеновского излучения, регистрируемый одновременно с нейтронным импульсом, позволяет при помощи времяпролетного метода оценить энергию испускаемых нейтронов.

> Показана возможность получения нейтронного потока в результате БО-реакции при возбуждении дейтерия низкого давления ВНРУЭ в промежутке с потенциальным анодом малого радиуса кривизны и плоским заземленным катодом, не обогащенным дейтерием или тритием.

Практическая значимость 0 Данные об основных параметрах (К, Те, Ту, Тп Тй и Е/И) плазмы импульсного и импульсно-периодического ВНРУЭ в ряде газов при повышенном давлении, приведенные в первом и втором защищаемых положениях, представляют ценность с точки зрения их использования для анализа плазмо-химических процессов, протекающих в изучаемом плазменном объекте. Полученные в результате этого знания полезны для использования плазмы данного типа разряда в качестве основы технических устройств и технологических решений. Так, например, при создании источников спонтанного и вынужденного оптического излучения с высокой импульсной мощностью эти данные необходимы для определения того, спектральные переходы каких частиц будут давать основной вклад в оптическое излучение, испускаемое газоразрядной плазмой, а также для оценки коэффициента усиления формируемой среды, в частности, плазмы ВНРУЭ в бинарных смесях инертных газов при создании электроразрядного ВУФ-лазера. Следует отметить, что в настоящее время отсутствует возможность альтернативной оценки коэффициента

иления ВУФ-излучения в плазме бинарных смесей инертных газов. Кроме того, зультаты анализа плазмо-химических реакций в плазме ВНРУЭ, полученные с пользованием данных об ее основных параметрах, представленных в настоящей работе, ясны для создания новых технологических процессов очистки и модификации верхностей различных материалов, которые, в отличие от используемых в настоящее емя", будут производиться в плотных газофазных средах, в частности, при атмосферном влении газов и смесей газов (например, воздуха). Это позволит отказаться от пользования вакуумного оборудования.

Факт усиления ВУФ-излучения вблизи длины волны 147 нм в плазме ВНРУЭ в [арной смеси Аг-Хе отмеченный в четвертом защищаемом положении открывает зможность создания нового источника лазерного излучения ВУФ-диапазона спектра с ектроразрядным способом накачки активной среды.

Получение стабильного потока нейтронов с длительностью ~ 1 не, испускаемых в зультагге DD-реакции, протекающей при возбуждении дейтерия низкого давления РУЭ в промежутке с потенциальным анодом малого радиуса кривизны и плоским Итерированным заземленным катодом, отмеченное в пятом защищаемом положении, ляется перспективным для создания более короткоимпульсного (на порядок величины сравнению с имеющимися) источника нейтронов, необходимого для решения ряда дач прикладной ядерной физики, например, калибровки нейтронных источников лыпей интенсивности, основанных на воздействии мощного лазерного излучения ко- и фемтосекундных лазеров на мишени, покрытые дейтерием или тритием.

Внедрение результатов и предложения по их использованию

Диссертационная работа выполнялась в рамках исследований, выполняемых в аборатории оптических излучений Института сильноточной электроники СО РАН по едующим грантам, контрактам и программам:

Государственный контракт № 02.740.11.0562 от 22.03.2010 г. НИР «Источники онтанного и лазерного излучения с высокой импульсной и средней мощностью лучения и их применение в науке, медицине и технике» (2010 — 2012 гг.);

Грант РФФИ № 10-08-00556-а «Получение генерации на димерах инертных газов УФ области спектра при накачке наносекундным разрядом» (2010-2012 гг.);

Контракт FR-11/11 с французской компанией "AirLiquid", «Проведение научной боты по созданию источника диффузной плазмы атмосферного давления на основе пульсно-периодического разряда и проведение экспериментального исследования ойств плазмы» (2011 — 2012 гг.) (акт внедрения прилагается);

Контракт FR-11/13 с французской компанией "AirLiquid", «Проведение научной боты по исследованиям очистки поверхностей металлов и диэлектриков, а также по олучению диффузного разряда в смесях с прекурсором» (2013 г.) (акт внедрения рилагается).

Апробация результатов работы

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

15th- 16th International Symposium on High Current Electronics, Tomsk, Russia, 2008,2010;

IX-XI International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers, Tomsk, Russia, 009,2011,2013;

) Сегодня подобные технологические процессы осуществляются в условиях вакуума или низких оли-десятки Topp) давлений газовой среды.

" 1 7a IEEE International Pulsed Power Conference, Washington, DC, USA, 2009;

■ XVIII International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers, Sofia, Bulgaria, 2010;

24th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering, Chicago, IL, USA, 2011; " IV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы радиофизики" "АПР-2012", Томск, Россия, 2012;

■ 3rd International Congress on Radiation Physics, High Current Electronics, and Modification of Materials, Tomsk, Russia, 2012;

" XIX International Conference on Gas Discharges and Their Applications, Beijing, China, 2012;

■ XIV Харитоновские чтения, Саров, Россия, 2012;

■ XXV International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum, Tomsk, Russia, 2012;

" V Всероссийская конференция молодых ученых "Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии", Томск, Россия, 2012;

■ BIT'S 2nd Annual Conference and EXPO of AnalyticX-2013, Suzhou, China, 2013;

" IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, Guangdong, China, 2013.

Личный вклад автора

Основные результаты, представленные в диссертационной работе, получены лично автором, либо совместно с соавторами при его непосредственном участии, заключавшемся в подготовке и проведении физического эксперимента, разработке и создании экспериментальных установок, анализе и интерпретации полученных результатов, проведении теоретических расчетов и оценок.

Проведение экспериментов, а также обработка и анализ результатов, касающихся генерации нейтронов при возбуждении дейтерия низкого давления ВНРУЭ проводились совместно с сотрудниками Лаборатории № 33 ядерного реактора ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Б. А. Нечаевым и В. Н. Падалко. Расчеты, доказывающие возможность испускания нейтронов в результате DD-реакции в разрядном объеме за счет возникновения ударной волны, проводились профессором ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» А. П. Яловцом.

В обсуждении результатов принимали участие кандидат технических наук Е. X. Бакшт и доктор физико-математических наук, профессор В. Ф. Тарасенко.

Постановка задачи и общее руководство работой осуществлялось доктором физико-математических наук, (специальность 01.04.05 - оптика) М. И. Ломаевым.

Все экспериментальные исследования, результаты которых отражены в диссертации, были проведены в период с 2008 по 2013 год в Институте сильноточной электроники СО РАН. Публикации

По теме диссертации опубликовано 40 научных работ, в том числе 20 статей в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание учёной степени доктора и кандидата наук (из них 4 статьи в научных журналах, индексируемых Web of Science; 8 статей в российских научных журналах, переводные версии которых индексируются Web of Science), 1 коллективная монография (соавтор в 2 главах) и 19 публикаций в сборниках материалов международных и всероссийских

аучных конференций (из них б зарубежных конференций).

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 185 страницах машинописного текста, включающих 81 исунок и 4 таблицы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, ключения, одного приложения и списка литературы, содержащего 170 иблиографических ссылок.

Краткое содержание работы

Во Введении обоснована актуальность темы диссертационной работы; ормулирована цель и перечислены задачи, решение которых необходимо для ее остижения; представлены выносимые на защиту научные положения, новизна, а также аучная ценность и практическая значимость работы.

В Первой главе диссертации проведен анализ литературных источников, сающихся предыдущих исследований оптических свойств и возможностей применения азмы ВНРУЭ в плотных газовых средах.

В п. 1.1 приводятся общие сведения о плазме, ее типах и свойствах, способах нерации в земных условиях, а также важной роли плазменных технологий в различных траслях.

В п. 1.2 приводится информация о возможных состояниях плазмы.

В п. 1.3 кратко изложена информация об известных и наиболее часто используемых а практике электроразрядных способах создания неравновесной низкотемпературной лазмы, представляющей интерес для ряда практических приложений.

П. 1.4 посвящен описанию условий формирования, свойств и особенностей ВНРУЭ плотных газовых средах. Изложена на качественном уровне версия механизма его ормирования, основанная на результатах, полученных с высокой достоверностью.

В п. 1.5 представлена информация об имеющихся к настоящему времени езультатах исследований основных параметров и оптических свойств плазмы ВНРУЭ. риводятся примеры использования такой плазмы в качестве основы источников понтанного и индуцированного оптического излучения (в том числе ВУФ-излучения на ереходах гомоядерных димеров тяжелых инертных газов Аг, Кг, Хе).

П. 1.6 посвящен вопросу формирования гетероядерных димеров инертных газов в азме электрического разряда (в частности, ВНРУЭ) в бинарных смесях инертных газов, де более тяжелый компонент является малой добавкой (примесь, доли-единицы %). ассматривается проблема создания источника когерентного излучения в вакуумном льтрафиолетовом диапазоне с накачкой активной среды электрическим разрядом и азывается на перспективность использования для ее решения ВНРУЭ.

В п. 1.7 описаны известные на сегодняшний день способы получения нейтронов и арактеристики получаемых нейтронных потоков. Приводятся аргументы, указывающие а возможность испускания нейтронов в результате термоядерных реакций в плазме НРУЭ при возбуждении дейтерия низкого давления. Указывается на перспективность спользования ВНРУЭ для получения нейтронных импульсов с длительность ~ 1 не, остребованного для решения ряда задач прикладной ядерной физики.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальных установок, на которых ыполнялись исследования, а также характеристик входящей в их состав аппаратуры п. 2.1 - 2.4. п. 2.6 - 2.8). Описаны методы, используемые при расчетах и измерениях сновных параметров плазмы ВНРУЭ, спектральных и амплитудно-временных

характеристик излучения плазмы ВНРУЭ в бинарных смесях инертных газов, полного выхода нейтронов и длительности нейтронного и рентгеновского импульсов (п. 2.5-2.8). Проведен анализ достоверности полученных данных.

Третья глава диссертационной работы посвящена диагностике методами оптической эмиссионной спектроскопии плазмы ВНРУЭ в газовых средах повышенного давления, формируемой в импульсном (/ = 1 Гц, генератор импульсов напряжения РАДАН-220 [20*]) и импульсно-периодическом </= 2 кГц, генератор импульсов напряжения РРО-бО [21*]) режимах.

В п. 3.1 представлены результаты измерений электронной плотности Ме в плазме ВНРУЭ в гелии и аргоне при давлениях 1 - 6 атм. и 0,5 - 2 атм. (Рисунок 1), выполненных при помощи метода штарковского уширения спектральных линий атома водорода (На (X = 656,3 нм) или Нр (к = 486,1 нм)) [22*] (п. 3.1.1).

Рисунок 1 - Интегральные фотографии свечения плазмы ВНРУЭ. а) Смесь Не-Ш. рис ~ 1 атм., рт ~ 3 Topp, вид сбоку; 6) Смесь Аг-Нг. ркг ~ 1 атм., рт ~ 3 Topp, вид сбоку. Катод - трубка из нержавеющей стали, 0 = 6 мм. Межэлектродный зазор d = 12 мм. Режим однократных импульсов.

Приведены зависимости (Рисунок 2) средних за время импульса значения Ne в середине межэлектродного зазора от давления р гелия и аргона.

Рисунок 2 - Концентрация электронов Ne в плазме ВНРУЭ как функция давления р гелия (а) и аргона (б).

Для плазмы импульсного ВНРУЭ в гелии атмосферного давления приведена зависимость от времени электронной концентрации в середине разрядного промежутка (Рисунок За). Видно, что величина Ne достигает своего максимального значения 5,4 1015 см 3 в момент времени близкий моменту, соответствующему достижению током разряда максимального значения (Рисунок 36). После этого в течение ~ 150 не, пока в промежутке протекает ток разряда, значение электронной плотности составляет ~ 3 -1015 см"3, резко спадая при его прекращении.

Динамика величины Ne в плазме аргона была определена для более важного с практической точки зрения случая - импульсно-периодического ВНРУЭ при атмосферном давлении в межэлектродном зазоре длиной 6 мм протяженностью 40 см (Рисунок 4)

п. 3.1.2). Подобно случаю с гелием, величина ¡4 достигает своего максимального значения 21016 см"3 в момент времени, рответствующий моменту достижения разрядным током максимального значения, ■осле чего происходит ее спад в течение лительности импульса тока разряда.

В п. 3.2 представлены результаты .змерения основных параметров (Ne, Те, Tn Тг, 7г и E/N) в диффузной плазме ВНРУЭ в азоте Атмосферного давления, формируемой в импульсном и импульсно-периодическом ■ежимах.

В п. 3.2.1 доказана применимость (писанного в [23*, 24*] метода для определения ге и E/N в плазме ВНРУЭ в азоте при давлении атм., основанного на определении оотношения Я391/394 пиковых интенсивностей аонной N2+ (X. = 391,4 нм, В2Еи' - и

юлекулярной N2 (X = 394,3 нм, С3Пи - В3П8) толос азота, согласно которому, соотношение [^391/394 является функцией электронной гемпературы и приведенной напряженности электрического поля. Использование метода требует выполнение двух условий:

I. Максвелловское распределение электронов в плазме по скоростям;

II. Возбуждение верхних состояний переходов В2£ц+ молекулярного иона и С3Пи •юлекулы должно осуществляться, рреимущественно, в результате прямого электронного удара из основного состояния XхY,,/ молекулы азота.

Для доказательства вьшолнения условия I оценивалось время установления максвелловского распределения электронов по скоростям, соответствующее величине тес, обратной частоте электрон-электронных столкновений, которое для данных условий возбуждения составило доли-единицы не.

Для доказательства выполнения условия II были проведены расчеты скоростей i аселения (констант скоростей) состояний С3Пи и в2Е„4 в результате прямого возбуждения Электронным ударом из основного состояния и конкурирующих процессов -

Ьтупенчатого возбуждения (Х%+ А3Еи+ -» С3П„, ->■ В3Пе С3ПЦ,

—► —>■ В2Su+). Расчеты показали (Рисунок 5), что скорость возбуждение

¡состояний С3Пи и J52SU+ прямым электронным ударом из основного состояния молекулы азота (кривые К/ и V() на несколько порядков величины превышает скорости ступенчатого возбуждения.

О 40 80 120 160 200 24(1 Г, НС

Рисунок 3 — а) Динамика электронной плотности в середине межэлектродного промежутка, б) Осциллограмма тока разряда las. Смесь Не-Н2,/Жг = 1 атм.,рн2 ~ 3 Topp. d= 12 мм.

Рисунок 4 - Интегральная фотография свечения плазмы разряда в аргоне атмосферного давления. К- катод, набор (линейка) из швейных игл длиной 40 см; А - заземленный плоский анод. с1- 6 мм. Генератор импульсов напряжения РРО-бО, / = 2 кГц.

Рисунок 5 - Скорость заселения V/ уровней азота <Г2), В3ПЕ (С4), С3П„ (У\), (К7) и (Кб) из основного состоянияв результате прямого электронного удара в

зависимости от энергии электронов. Концентрация электронов >4. = Ю'4 см"3 и молекул газа в основном состоянии [N20")] ~ 2,4' 10" см"3.

Данный метод позволяет получать надежные результаты в течение -8 — 10 не после начала протекания тока разряда.

В п. 3.2.2 представлены результаты измерения основных параметров (Л^, Те, 7\,, Тг, Т,г и Е/Я) плазмы импульсного ВНРУЭ в азоте атмосферного давления.

Ввиду недостаточной для регистрации интенсивности линий Нр и На условиях диффузного разряда ВНРУЭ в азоте (Рисунок 6), для оценки Ые использовалось известное выражение (1), которое может быть преобразовано в (2):

¡чи = evdNeS, (1)

= (2)

В выражениях (1) и (2):- плотность тока разряда, г — заряд электрона, - концентрация электронов, - скорость дрейфа электронов; 5 — сечение зоны токопрохождения; це — подвижность электронов, с1 - межэлектродное расстояние, Яр — сопротивление плазмы. Таким образом, экспериментально определяя значения величин 5 (из фотографий разряда) и К,, (из осциллограмм тока разряда), можно оценить значение Ые в разрядной плазме, которое составило ~ 2Т014 см"3. Также, приведены данные о динамике величины Ие.

Для плазмы импульсного ВНРУЭ в азоте атмосферного давления приведены средние за время импульса значения

t

, 0,8 л н

о 0.(>-3

3 0,4 Я

£ 0.2

Рисунок 6 - Интегральные фотографии свечения плазмы ВНРУЭ в азоте атмосферного давления с добавкой водорода ~ 10 Topp. d= 16 мм. Генератор импульсов напряжения РАДАН-220, /= 1 Гц.

электронной температуры Те и приведенной напряженности

электрического поля E/N, которые составили 2 эВ и 240 Тд, что соответствует соотношению

Л391/394 ~ 0,15 (см. рисунок 7), а также временная зависимость (Рисунок 86) этих величин, согласно которой в течение ~ 8 не происходит уменьшение Те (с 3,8 до 2,2 эВ) и Ш (с 500 Тд до 300 Тд) в - 1,7 раза, что коррелирует с результатами работ [18*, 19*].

N,. Л = 394.3 нм

391 342 393 394 395

X, НМ

Рисунок 7 - Спектральное распределение энергии излучения ионной №+ (X = 391,4 нм) и молекулярной N2 (X = 394,3 нм) полос азота из плазмы ВНРУЭ в азоте при р—\ атм. Ы= 12 мм. Генератор импульсов напряжения РАДАН-220,/= 1 Гц.

В п. 3.2.2

приведено условиях

обоснование импульсного

^пользования в ЗНРУЭ в азоте при давлении 1 атм. методов оря определения вращательной Тг, газовой Тя и колебательной Гу температур в плазме. 1редставлены средние за время импульса начения Ту, Т, и Гг, составившие, оответственно, ~ 3000, ~ 350 и ~ 380 К. I Следует отметить, что для •кспериментально измеренных значений Те_ Тп Г,- и Те наблюдается корреляция между профилями колебательных полос второй юложительной системы азота, в частности, на шине волны X = 337,1 нм, арегистрированными в эксперименте и юлученными в результате моделирования при помощи кода 8РЕСА1К [25*].

В п. 3.2.3

I, НС

t, НС

Рисунок 8 — а) Осциллограмма импульса тока разряда 1а, (7) и временной ход интенсивности излучения полос Г (1 = 391,4 нм)Рз91 (2) и 2+ (X, = 394,3 нм) Р394 (3) систем молекулы азота, б) Динамика соотношения Й391/394 ингенсивностей ионной

Иг"1" (к = 391,4 нм) и молекулярной N2 (к = 394,3 нм) полос азота. ВНРУЭ. Давление азота 1 атм. Ы= 12 мм.

представлены результаты амерения основных параметров диффузной шазмы азота атмосферного давления, ормируемой при импульсно-периодическом НРУЭ (Рисунок 9).

Для определения концентрации лектронов Ne, подобно случаю в п. 3.2.2. «¡пользовалось соотношение (1). Измеренное аким образом среднее за импульс значение оставило величину ~ 4-1014 см"3.

Измеренные средние за импульс начения Те и E/N составили 2 эВ и 270 Тд. 1редставлена динамика указанных величин в шазме ВНРУЭ, согласно которой в течение 10 не после начала протекания тока разряда происходит снижение в ~ 1.7 раза указанных величин с 3,5 до 2 эВ и с 450 до 270 Тд.

В п. 3.3 изложены выводы по результатам исследований, представленным в данной ¡лаве, одним из которых является то, что диффузная плазма, формируемая при зажигании |:НРУЭ в плотной газовой среде (например, азот атмосферного давления), является глотной, низкотемпературной и неравновесной, так как выполняется фундаментальное оотношение (3) [26*]:

Te»Tv»Tr=Tg. (3)

Четвертая глава диссертационной работы посвящена результатам исследования птических свойств плазмы импульсного ВНРУЭ в бинарных смесях инертных газов 1е-Хе и Ar-Хе, в которых более тяжелый газ Хе использовался в качестве примеси содержание от 0,005 до 10 %). Представлены результаты экспериментов по определению птимапьного давления смеси, составившего 400 Topp, при котором разряд оставался иффузным на протяжении всего времени горения (Рисунок 10). Снижение давления

Рисунок 9 — Интегральная фотографии свечения плазмы ВНРУЭ в воздухе атмосферного давления. К - катод датой 40 см, набор (линейка) из швейных игл; А - заземленный плоский анод, й = 6 мм. Генератор импульсов напряжения РРО-бО, /= 2 кГц.

приводило к уменьшению интенсивности излучения, увеличение — к контракции разряда.

В п. 4.1 представлены результаты исследования спектральных и

амплитудно-временных характеристик

ВУФ-излучения плазмы в спектральном диапазоне 140 - 150 нм. Известно, что в указанном диапазоне длин волн имеет место излучение резонансной линии атома Хе I (X - 146,96 нм). В связи с этим, для более точной идентификации наблюдаемых спектров излучения и поглощения бинарных смесей, в указанном диапазоне длин волн был зарегистрирован спектр излучения этой линии в плазме разряда в Хе при давлении 1,5 Topp.

Представлены результаты эксперимента по изучению влияния содержания ксенона в смесях на спектральное распределение энергии излучения в ВУФ-области вблизи длины X — 147 нм (Рисунок 11). Из рисунка 11 видно, что при содержании ксенона:

а) менее 0,1 %, спектр излучения соответствует излучению резонансной линии Хе I (1= 146,96 нм)

б) 0,1-1 %, эмиссионный спектр плазмы состоит, по крайней мере, из двух частей (для смеси Ar-Хе при содержании Хе ~ 0,1 % (кривая 3 на рисунке 11а), для смеси Не-Хе — 1 % (кривая 4 на рисунке 11 б, рисунок 12а));

в) более 1 %, спектр излучения плазмы соответствует спектру, формируемому спектральными переходами гомоядерного димера ксенона Хе2* (первый континуум).

Рисунок 10 - Интегральная фотографии свечения плазмы ВНРУЭ в смеси Аг-Хе. рдг ~ 400 Topp, рхе ~ 0,4 Topp. Катод -трубочка диаметром 6 мм. Плоский алюминиевый анод, d — 12 мм. Генератор РАДАН-220,/= 1 Гц.

X, им

Рисунок 11 - Спектры излучения в смесях: а) Аг-Хе при содержании ксенона 0,015 (7), 0,05 (2), 0,1 (3), 0,3 (4) и 10 % (5); б) Не-Хе при содержании ксенона 0,005 (7), 0,01 (2), 0,1 (3) и 1 % (4). Давление смесей 400 Topp. Ширина входной и выходной щелей монохроматора 100 мкм.

Для смеси Не-Хе была зарегистрирована динамика интенсивности излучения (Рисунок 126), соответствующего центральным компонентам двух явно выраженных участков спектра (участки I и II на рисунке 12а), спектральный интервал между центрами которых составляет ~ 0,6 нм. Разница во времени достижения максимального значения интенсивности излучения (около 300 не) коротковолновой I (кривая I) и длинноволновой II (кривая 2) частями позволяет предположить, что излучение, соответствующее этим спектральным участкам, формируется либо разными оптическими переходами одной частицы (гетероядерного димера НеХе*), либо разными частицами.

Рисунок 12 - а) Спектр излучения смеси Не-Хе при содержании ксенона 1 %. 6) Временной ход импульсов излучения в смеси Не-Хе на длинах волн, соответствующих спектральным интервалам i (1) и II (2) (Рисунок 12а). Давление смеси 400 Topp. Ширина входной и выходной щелей

монохроматора 30 мкм.

Представлены результаты исследования влияния давления ксенона в газовом ильтре (проходной камере) между выходным окном разрядной камеры и входным окном Монохроматора на поглощение излучения л аз мы ВНРУЭ в бинарной смеси инертных азов (на примере Ar-Хе) в различных частях пектрального распределения энергии злучения (коротковолновая I и линноволновая II части) (Рисунок 13), а также злучения плазмы разряда в чистом ксеноне при Давлении 1,5 Topp. Получены неравномерность оглощения излучения, соответствующего пектральным компонентам I и II (Рисунок 13), также различие величин сечения поглощения

хе для компонентов I (~ 1,3-10"17 см2) и

Рисунок 13 - Спектр излучения плазмы ВНРУЭ в смеси Ar-Хе после прохождения газового фильтра, заполненного ксеноном при давлениях: 10"6 (/), 0,85 (2), 2,1 (3), 9 (4) и 18 (5) Topp. Кривая (6) — резонансная линия атома ксенона (А. = 146,96 нм). I и II - коротковолновая и длинноволновая части спектра. Давление смеси 400 Topp, содержание ксенона в смеси 0,1 %.

I (~ 6,5-10"18 см2) в спектре излучения плазмы в меси Ar-Хе и излучения резонансной линии 1тома ксенона (~ 3 10"18 см2), рассчитанных на сновании закона Ламберта-Бугера-Бера (4). то позволило сделать вывод о том, что пектральное распределение энергии излучения плазмы ВНРУЭ в бинарных смесях инертных |азов при содержании Хе 0,1 — 1 % содержит, по крайней мере, две различные оставляющие, при этом длинноволновая часть II не является резонансной линией атома Eel.

I = I0e~Xl = /oe~OxeNxe)V (4)

i выражении (4): I - интенсивность излучения, прошедшего через газовый фильтр; L — интенсивность излучения, прошедшего через вакуум; % - коэффициент поглощения, ыражаемый через сечение поглощения стхе и концентрацию газа Л/хе; I/ - длина трассы, роходимой излучением (длина газового фильтра).

В п. 4.2 представлены результаты исследования усилительных свойств плазмы НРУЭ в бинарных смесях инертных газов, на примере Ar-Хе при общем давлении 00 Topp и содержании ксенона -0,1 % по отношению к ВУФ-излучению вблизи длины олны X = 147 нм.

В этом случае формирование ВНРУЭ в бинарной смеси инертных газов

осуществлялось в зазоре, электродный узел которого состоял из катода и анода, выполненных в виде лезвий, расстояние между которыми составляло с1= 10 мм. Длина анода составляла 50 мм. В качестве катода использовались лезвия длиной 30 и 50 мм. Характерные фотографии свечения плазмы разряда ВНРУЭ в бинарных смесях Не-Хе и Аг-Хе представлены на рисунках 14аб.

На рисунке 14в представлены спектры излучения плазмы разряда в смеси Аг-Хе в промежутке с лезвийными электродами, откуда видно, что при увеличении длины катода-лезвия с 30 до 50 мм (кривые 2 и 3) не происходит заметного увеличения интенсивности излучения. Однако, постановка вместо одного из выходных флюоритовых окон алюминиевого зеркала приводит к трехкратному росту интенсивности ВУФ-излучения (излучение гетероядерного димера АгХе*), формируемого плазмой разряда в смеси Аг-Хе. Основным аргументом в пользу наличия усиления излучения выступает тот факт, что коэффициент отражения даже самых лучших алюминиевых зеркал в данной области спектра составляет не более 80 % [27*].

Рисунок 14 - а, б) Интегральные фотографии свечения плазмы ВНРУЭ в смесях Не-Хе (а) и Аг-Хе

(б). Катод-лезвие длиной 30 мм (К), в) Спектральное распределение энергии излучения плазмы ВНРУЭ в смеси Аг-Хе. / - катод-трубочка, диаметр 6 мм; 2 - катод-лезвие 30 мм; 3 - катод-лезвие 50 мм. 1,2, 3 - флюоритовые окна (СаРг). 4 - катод-лезвие 30 мм, AI-зеркало. Давление смеси 400 Topp. Содержание ксенона 0,1 %. Анод-лезвие (А) длиной 50 мм.

Межэлектродное расстояние d — 10 мм.

В п. 4.3 представлены выводы по результатам исследований, представленным в данной Главе 4. Высказано предположение о том, что излучение, лежащее в ВУФ-области спектра вблизи длины волны X = 147 нм, испускаемое плазмой ВНРУЭ в бинарных смесях инертных газов Не-Хе и Аг-Хе при содержании ксенона 0,1-1 %, принадлежит переходу между возбужденным 1 и основным 0g+ состояниями гетероядерных молекул НеХе* и АгХе [11 ]. Также указывается на перспективность использования данного способа возбуждения для создания электроразрядного ВУФ-лазера на переходах гетероядерных димеров инертных газов.

Пятая глава посвящена исследованиям, направленным на определение условий получения нейтронов в результате DD-реакции (5) при ВНРУЭ в дейтерии.

D + D 3Не + п(2,5 МэВ) + 3,268МэВ. (5)

В п. 5.1 представлены результаты экспериментов по получению нейтронов в условиях ВНРУЭ в заполненном дейтерием при давлении доли-единицы Topp промежутке с потенциальным электродом малого радиуса кривизны и заземленным дейтерированным электродом-мишенью.

Приведены оптимальные условия, при которых был получен максимальный выход Nn ~ 1,2 104 нейтронов за импульс в телесный угол 4л:

!

Рисунок 15 - Интегральная фотографии свечения плазмы ВНРУЭ в дейтерии при давлении 1 Topp. Анод - цилиндр диаметром 8 мм из вольфрамовых проволочек толщиной ~ 0,2 мм. Катод-пластинаZrDa. Межэлектродное расстояние rf= 5 мм.

положительная полярность импульса апряжения;

• потенциальный анод в форме цилиндра, боковая поверхность которого была составлена 1 тонких (0 ~ 0,2 мм) вольфрамовых троволочек, расщепленных на конце на 3 - 5

итей (Рисунок 15);

• заземленный катод-мишень ZrD2 дейтерированная циркониевая пластина);

• давление дейтерия р ~ 1 Topp;

• межэлектродный зазор d ~ 5 мм.

П. 5.2 посвящен измерению длительности |и нейтронного потока, испускаемого в условиях озбуждения ВНРУЭ дейтерия низкого |авления в промежутке с дейтерированной шшенью.

В этом случае при помощи фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) со цинтилляционным детектором (СД), функционирующего в режиме счета нейтронов : днонейтронный режим регистрации), егистрировались импульсы (осциллограмма 2 да рисунке 16), возникающие при зажигании азряда в оптимальных для генерации нейтронов условиях. При помощи ремяпролетного метода было определено, что зервый пик у на осциллограмме 2 соответствует енттеновскому излучению, возникающему в результате торможения ускоренных электронов ;а аноде, а второй п - обусловлен попаданием ¡а СД нейтрона с энергией, соответствующей нергии нейтрона, испускаемого в результате Ю-реакции.

Оценена длительность нейтронного ¡мпульса т,„ под которой в данном случае 'онимается длительность на полувысоте ременного распределения моментов вылета нейтронов из дейтерированной мишени, •пределяемая при помощи соотношения (6), составившая величину т„ ~ 1,5 не.

Рисунок 16 - /) осциллограмма импульса напряжения. 2) осциллограмма с ФЭУ с СД. Дейтерий, р= 1 Topp. Анод - стальной цилиндр, 0 = 6 мм. Катод - пластина ZrD2. d= 5 мм.

Тп < 2,36

(6)

5 (6): сг(/„) - дисперсия распределения моментов времени регистрации нейтронного :мпульса, ОриI2 - дисперсия, характеризующая временное разрешение ФЭУ с СД. ассчитанная таким образом длительность импульса нейтронов является оценкой сверху.

Определена длительность импульса тормозного рентгеновского излучения (пик у), егистрируемого одновременно с импульсом нейтронов, которая составила хх-ят ~ 0,8 не.

Используя импульс рентгеновского излучения, посредством времяпролетного 1етода была определена энергия регистрируемых ФЭУ частиц (пик п на рисунке 16), что юзволяет утверждать то, что этими частицами являются нейтроны, испускаемые в

результате протекания реакции ядерного синтеза d(d,n)3He.

В п. 5.3 описано стабильное испускание нейтронов при ВНРУЭ в заполненном дейтерием низкого давления промежутке с потенциальным анодом малого радиуса кривизны (стальная трубочка) и плоским заземленным катодом, не обогащенным дейтерием или тритием. Выход нейтронов в этом случае составил N„ ~ 2■ 102 нейтронов за импульс. Предполагается, что испускание нейтронов происходит в результате DD-реакции протекающей не на мишени, а в разрядном объеме в результате схлопывания ударной волны, которая имеет место в этих условиях возбуждения. Представлены результаты численных расчетов, подтверждающих эту точку зрения [10].

В п. 5.4 изложены выводы, согласно которым при возбуждении ВНРУЭ дейтерия при давлении доли-единицы Topp в промежутке с дейтерированной мишенью может быть создан менее интенсивный, чем в случае инициирования DT-реакции, но более безопасный источник нейтронов с длительностью импульса ~ 1 не, который может быть использован для решения ряда задач прикладной ядерной физики, в частности, для калибровки систем генерации более интенсивных нейтронных потоков, в основе которых лежит фокусировка на мишенях, обогащенных дейтерием или тритием, мощного излучения пико- и фемтосекундных лазеров. Кроме того, используя указанные условия возбуждения, может быть создан импульсный источник тормозного рентгеновского излучения с длительностью не менее ~ 0,8 не.

В Заключении перечислены основные результаты работы:

❖ При помощи методов оптической эмиссионной спектроскопии проведены измерения основных параметров низкотемпературной плазмы высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами, в ряде газов при повышенном давлении, формируемой в импульсном и импульсно-периодическом режимах:

• В плазме высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами, в гелий при давлениях 1 -6 атм. и аргоне при давлениях 0,5 - 2 атм. измерены средние за время импульса значения электронной плотности N*, а также определено поведение величины Ne во времени при атмосферном давлении указанных газов.

• Для плазмы высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами, в азоте атмосферного давления определены средние за импульс значения концентрации электронов Ne, электронной температуры Те, приведенной напряженности электрического поля E/N, колебательной Тп вращательной Тг и газовой Tg температур. Определена динамика величин Ne, Те и E/N.

♦> При возбуждении высоковольтным наносекундным разрядом, инициируемым убегающими электронами, в импульсном режиме бинарных смесей инертных газов Аг-Хе и Не-Хе, в которых ксенон содержался в виде небольшой добавки, в диапазоне длин волн 140 — 150 нм вблизи длины волны X = 147 нм зарегистрировано узкополосное излучение, спектральное распределение энергии излучения которого определяется содержанием ксенона в смеси:

• при содержании Хе в смеси менее 0,1 % спектр излучения соответствует резонансной линии атома ксенона;

• при содержании Хе в смеси менее 0,1 - 1 % спектр излучения формируется

спектральными переходами гетероядерных димеров инертных газов;

• при содержании Хе в смеси более 1 % спектр излучения является спектром излучения гомоядерного димера Хе2* (первый континуум).

♦ При возбуждении высоковольтным наносекундным разрядом, инициируемым бегающими электронами, в импульсном режиме смеси Аг-Хе при полном давлении 00 Topp и содержании ксенона ~ 0,1 % зарегистрировано усиление в плазме разряда злучения в ВУФ-диапазоне вблизи длины X = 147 нм.

♦ При возбуждении высоковольтным наносекундным разрядом, инициируемым бегающими электронами, дейтерия при давлении доли-единицы Topp в промежутке с отенциальным анодом малого радиуса кривизны и плоским дейтерированным катодом олучен выход нейтронов, обусловленный протеканием в разрядном объеме DD-реакции.

аксимальный выход N„ нейтронов составил 1,2-104 нейтронов за импульс.

♦ Измеренное значение длительности нейтронного потока т„ составило ~ 1,5 не.

♦ При возбуждении высоковольтным наносекундным разрядом, инициируемым бегающими электронами, дейтерия при давлении доли-единицы Topp в промежутке с отенциальным анодом малого радиуса кривизны и плоским дейтерированным катодом регистрировано тормозное рентгеновское излучение с длительностью импульса не более ,8 не.

♦ Менее интенсивный (Nn ~ 2• 102 нейтронов за импульс) выход нейтронов из плазмы ысоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами, в ейтерии при давлении доли-единицы Topp в результате DD-реакции получена без спользования электродов, обогащенных дейтерием или тритием.

Список цитируемой литературы

1*. Low temperature plasma technology: Methods and applications / Edited by Paul K. hu and XinPei Lu. - CRC Press, 2013.-493 p.

2*. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Научное издание / Ю.П. Райзер. - 3-е изд. ерераб. и доп. - Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. - 736 с.

3*. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. - М.: Наука. Гл. ед. физ.-мат. лит., 1991. - 224 с.

4*. Runaway electrons préionized diffuse discharges / Edited by V.F. Tarasenko. - Nova cience Publishers Inc., 2014. - 598 p.

5*. Тарасенко В.Ф., Орловский B.M., Шунайлов C.A. Формирование пучка ектронов и объемного разряда в воздухе при атмосферном давлении // Известия высших чебных заведений. Физика. — 2003. - № 3. — С. 94-95.

б*. Костыря И.Д., Скакун B.C., Тарасенко В.Ф., Феденев A.B. Оптические свойства |азмы при объемном наносекундном разряде атмосферного давления в неоднородном ектрическом поле // Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74. - Вып. 8. - С. 35-40.

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

8*. Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Сорокин Д.А., Тарасенко В.Ф., Кривоногова К.Ю. злучательные характеристики азота при возбуждении объемным разрядом, нициируемым пучком убегающих электронов // Оптика и спектроскопия. — 2009. - Т. 107.

— № 1. — С. 37-44.

9*. Ломаев М.И., Месяц Г.А., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х. Мощный короткоимпульсный источник спонтанного излучения на димерах ксенона // Квантовая электроника. - 2007. - Т. 37. - № 6. - С. 595-596.

10*. Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Тарасенко В.Ф. УФ генерация в азоте при накачке объемным разрядом, инициируемым пучком электронов лавин // Квантовая электроника.

— 2009. — Т. 39. - № 12. — С. 1107-1111.

11*. Герасимов Г.Н. Оптические спектры бинарных смесей инертных газов // Успехи физических наук. - 2004. - Т. 174,-№2.-С. 155-175.

12*. Герасимов Г.Н., Халин Р., Крылов Б.Е., Арнесен А. Механизм генерации стимулированного ВУФ-излучения димера Хе*Кг в капиллярном разряде постоянного тока // Оптический журнал. — 2007. — Т. 74. — № 9. - С. 3-10.

13*. Герасимов Г.Н., Крылов Б.Е., Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Тарасенко В.Ф. Излучение в аргоне и криптоне на длине волны 147 нм при возбуждении диффузным разрядом, инициируемым убегающими электронами // Квантовая электроника. — 2010. — Т. 40. — № 3. — С. 241-245.

14*. Федоров В.В., Ежов В.Ф. Для чего нужны нейтроны. - Гатчина: Изд-во ПИЯФ, 2006.-41 с.

15*. Бабич Л.П., Лойко Т.В. Генерация наносекундных импульсов нейтронов сильно перенапряженными газовыми разрядами в дейтерии // Доклады академии наук СССР. — 1990. - Т. 313. - № 4. - С. 846-849.

16*. Рыжков В.И. Генерация коротких нейтронных импульсов с использованием вакуумных нейтронных трубок: диссертация...канд. физ.-мат. наук: 01.04.20, 01.04.01. — М., 2012.-120 с.

17*. S. Yatom, Е. Stambulchik, V. Vekselman, and Ya.E. Krasik. Spectroscopic study of plasma evolution in runaway nanosecond atmospheric-pressure He discharges // Physical Review E.-2013.-Vol. 88.-013107.

18*. S. Yatom, S. Tskhai, and Ya.E. Krasik. Electric field in a plasma channel in a high-pressure nanosecond discharge in hydrogen: A coherent anti-stokes Raman scattering study // Physical Review Letters. - 2013. - Vol. 111.- 255001.

19*. Бычков Ю.И., Лосев В.Ф., Савин B.B. Повышение эффективности Ni-лазера // Квантовая электроника. - 1975. - Т. 2. -№ 9. - С. 2047-2053.

20*. Загулов Ф.Я., Котов А.С., Шпак В.Г., Юрике Я.Я., Яландин М.И. Радан -малогабаритные сильноточные ускорители электронов импульсно-периодического действия // Приборы и техника эксперимента. - 1989. -X» 2. - С. 146-149.

21*. V.M. Efanov, M.V. Efanov, A.V. Komashko, A.V. Kirilenko, P.M. Yarin, S.V. Zazoulin / Ultra-Wideband, Short pulse electromagnetics 9. - Springer: New-York, NY, 2010; Part 5.-pp. 301-305.

22*. Плазма в лазерах / Под ред. Дж. Бекефи. — М.: Энергоиздат, 1982. — 416 с.

23*. Р Paris, М. Aints, F. Valk, Т. Plank, A. Haljaste, K.V. Kozlov, and H.-E. Wagner. Intensity ratio of spectral bands of nitrogen as a measure of electric field strength in plasma // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2005. - Vol. 38. - No. 21. - P. 3894-3899.

24*. N. Britun, M. Gaillard, A. Ricard, Y.M. Kim, K.S. Kim, and J.G. Han. Determination of the vibrational, rotational and electron temperatures in N2 and Аг-Ыг rf discharge // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2007. - Vol. 40. -No. 4. - P. 1022-1029.

25*. Laux C.O., "Radiation and nonequilibrium collisional-radiative models," von Karman Institute Lecture Series 2002-07, Physico-Chemical Modeling of High Enthalpy and Plasma

lows, eds. D. Fletcher, J.-M. Charbonnier, G.S.R. Sarma, and T. Magin, Rhode-Saint-Genese, elgium, - 2002.

26*. Ельяшевич M.A. Атомная и молекулярная спектроскопия. Изд. 2-е. — .: Эдиториал УРСС, 2001. - 896 с.

27*. Методы исследования плазмы / Под ред. В. Лохте-Хольтгревена. -.: Издательство «Мир», 1971. — 552 с.

Список публикаций автора по теме диссертации

1. Ломаев М. И. Излучательные характеристики азота при возбуждении объемным азрядом, инициируемым пучком убегающих электронов / М. И. Ломаев, Д. В. Рыбка, . А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко, К. Ю. Кривоногова // Оптика и спектроскопия. - 2009. — . 107, № 1. — С. 37—44.-0,54 i 0,14 п.л.

в переводной версии журнала

Lomaev М. I. Radiative characteristics of nitrogen upon excitation by volume discharge nitiated by runaway electron beam / M. I. Lomaev, D. V. Rybka, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko, r. Yu. Krivonogova // Optics and Spectroscopy. - 2009. - V. 107, Is. 1. - P. 33-40. - DOI: 0.1134/S0030400X09070054

2. Тарасенко В. Ф. О формировании искрового разряда при пробое азота и воздуха неоднородном электрическом поле / В. Ф. Тарасенко, Е. X. Бакшт, А. Г. Бураченко, . И. Ломаев, Д. А. Сорокин, Ю. В. Шутько // Журнал технической физики. - 2010. - Т.

0, вып. 6. - С. 151-154. - 0,3 / 0,05 п.л.

в переводной версии журнала

Tarasenko V. F. On the initiation of the spark discharge upon the breakdown of nitrogen nd air in a nonuniform electric field / V. F. Tarasenko, E. K. Baksht, A. G. Burachenko, I. Lomaev, D. A. Sorokin, Y. V. Shut'ko // Technical Physics. The Russian Journal of Applied hysics. - 2010. - V. 55, № 6. - P. 904-907. - DOI: 10.1134/S1063784210060319

3. Тарасенко В. Ф. Эффективные режимы генерации пучков убегающих электронов гелии, водороде и азоте / В. Ф. Тарасенко, Е. X. Бакшт, А. Г. Бураченко, М. И. Ломаев, . А. Сорокин, Ю. В. Шутько // Письма в Журнал технической физики. — 2010. — Т. 36, ып. 8. - С. 60-67. - 0,61 / 0,11 пл.

в переводной версии журнала

Tarasenko V. F. Effective regimes of runaway electron beam generation in helium, lydrogen, and nitrogen / V. F. Tarasenko, E. K. Baksht, A. G. Burachenko, M. I. Lomaev, D. . Sorokin, Y. V. Shut'ko // Technical Physics Letters. - 2010. - V. 36, № 4. - P. 375-378. -OI: 10.1134/S1063785010040255

4. Tarasenko V. F. Modes of generation of runaway electron beams in He, H2, Ne, and 2 at a pressure of 1-760 torr / V. F. Tarasenko, E. Kh. Baksht, A. G. Burachenko, M. I. Lomaev, . A. Sorokin // IEEE Transactions on plasma science. - 2010. - V. 38, № 10. - P. 2583-2587.

0.38/0,1 п.л. - DOI: 10.1109/TPS.2010.2041474

5. Сорокин Д. А. Концентрация и температура электронов в плазме диффузного азряда, формируемого при высоких перенапряжениях в плотных газах / Д. А. Сорокин,

1. И. Ломаев, К. Ю. Кривоногова // Известия Томского политехнического университета. 2010. - Т. 316, № 2. - С. 80-85. - 0,55 / 0,25 п.л.

6. Ломаев М. И. Генерация нейтронов при импульсном разряде в дейтерии / 1. И. Ломаев, Г. Н. Дудкин, Б. А. Нечаев, В. Н. Падалко, Д. А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко, .. П. Яловец // Письма в Журнал технической физики. - 2011. — Т. 37, вып. 14. - С. 1-8. -,66/0,11 пл.

в переводной версии журнала

Lomaev М. I. Neutron generation during pulsed discharge in deuterium / M. I. Lomaev, G. N. Dudkin, B. A. Nechaev, V. N. Padalko, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko, A. P. Yalovets // Technical Physics Letters. - 2011. - V. 37, Ns 7. - P. 646-649. -DOI: 10.1134/S1063785011070261

7. Lomaev M. I. High pressure diffuse and spark discharge in nitrogen and air in a spatially nonuniform electric field of high intensity / M. I. Lomaev, V. F. Tarasenko, D. A. Sorokin, D. V. Rybka//IEEE Transactions on plasma science. - 2011. -V. 39, № 11. -P.2088-2089.-0,01 /0,003 пл.-DOI: 10.1109/TPS.2011.2159390

8. Ломаев M. И. Генерация нейтронов при разряде трубчатой геометрии в дейтерии / М. И. Ломаев, Б. А. Нечаев, В. Н. Падалко, В. И. Веретельник, Д. А. Сорокин,

B. Ф. Тарасенко, А. П. Яловец // Известия высших учебных заведений. Физика. — 2011.— Т. 54, № 11. - С. 109-113. - 0,37 / 0,05 пл.

9. Tarasenko V. F. Formation of superpower volume discharges and their applications / V. F. Tarasenko, E. H. Baksht, A. G. Burachenko, M. I. Lomaev, D. V. Rybka, M. A. Shulepov, D. A. Sorokin, Yu. V. Shut'ko // Optics and Precision Engineering. - 2011. -V. 19, № 2. - P. 273-283. - 0,8 / 0,1 п.л. - DOI: Ю.3788/ОРЕ.20111902.0273

10. Ломаев M. И. Эмиссия нейтронов при наносекундном разряде в дейтерии в неоднородном электрическом поле / М. И. Ломаев, Б. А. Нечаев, В. Н. Падалко,

C. И. Кузнецов, Д. А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко, А. П. Яловец // Журнал технической физики. - 2012. - Т. 82, вып. 1. - С. 126-132. - 0,61 / 0,1 пл.

в переводной версии журнала

Lomaev М. I. Neutron emission liom the nanosecond discharge in deuterium in a nonuniform electric field / M. I. Lomaev, B. A. Nechaev, V. N. Padalko, S. I. Kuznetsov,

D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko, A. P. Yalovets // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics.-2012.-V. 57, № l.-P. 124-130.-DOI: 10.1134/S106378421201015X

11. Ерофеев M. В. Излучение циана при возбуждении азота, воздуха и смеси N2-CH4 импульсными разрядами в неоднородном электрическом поле / М. В. Ерофеев, М. И. Ломаев, Д. А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко // Оптика и спектроскопия. - 2012. - Т. 112, № 1. - С. 44-51. - 0,44 пл./ 0,11 пл.

в переводной версии журнала

Erofeev М. V. Emission of cyan upon excitation of nitrogen, air and N2-CH4 mixture by discharge pulses in an inhomogeneous electric field / M. V. Erofeev, M. I. Lomaev, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko// Optics and Spectroscopy.-2012. - V. 112, № l.-P. 36-43. -DOI: 10.1134/S0030400X12010067

12. Tao Shao. Spark discharge formation in an inhomogeneous electric field under conditions runaway electron generation / Tao Shao, V. F. Tarasenko, Cheng Zhang, M. I Lomaev, D. A. Sorokin, Ping Yan, A. V. Kozyrev, E. Kh. Baksht // Journal of Applied Physics. - 2012. -V. 111,№2. — P. 1-10.-0,77/0,11 пл. - DOI: 10.1063/1.3677951

13. Ломаев M. И. Излучение в ВУФ-обласги спектра бинарных смесей аргона и гелия с ксеноном при диффузном наносекундном разряде в неоднородном электрическом поле / М. И. Ломаев, Д. А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко // Оптика атмосферы и океана. -2012. - Т. 25, № 3. - С. 226-229. - 0,3 / 0,15 пл.

14. Сорокин Д. А. Вакуумное ультрафиолетовое излучение бинарных смесей инертных газов Ar-Хе и Не-Хе при возбуждении высоковольтным наносекундным разрядом в неоднородном электрическом поле / Д. А. Сорокин, М. И. Ломаев,

. Ф. Тарасенко // Известия высших учебных заведений. Физика. — 2012. — Т. 55, № 8/3. — .98-99.-0,47/0,24 п.л.

15. Тарасенко В. Ф. Переход от диффузного к искровому разряду при аносекундйом пробое азота и воздуха повышенного давления в неоднородном

ектрическом поле / В. Ф. Тарасенко, Е. X. Бакшт, М. И. Ломаев, Д. В. Рыбка, . А. Сорокин // Журнал технической физики. — 2013. - Т. 83, вып. 8. - С. 29-35..— ,45 / 0,09 п.л.

в переводной версии журнала

Tarasenko V. F. Transition of a diffuse discharge to a spark at nanosecond breakdown of igh-pressure nitrogen and air in a nonuniform electric field / V. F. Tarasenko, E. K. Baksht, . I. Lomaev, D. V. Rybka, D. A. Sorokin // Technical Physics. The Russian Journal of Applied hysics. —2013. —T. 58,№ 8. — C. 1115-1121.-DOI: 10.1134/S1063784213080240

16. Ломаев M. И. Об увеличении эмиссии нейтронов в результате 2H(d,n)3He реакции ри наносекундном разряде в среде дейтерия при использовании развитого отенциального анода / М. И. Ломаев, Б. А. Нечаев, В. Н. Падалко, Г. Н. Дудкин, . А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко, Е. Н. Шувалов // Известия высших учебных заведений, изика. - 2013. - Т. 56, № 11/2. - С. 20-26. - 0,41 / 0,07 пл.

17. Сорокин Д. А. Разбрызгивание материала электродов при высоковольтном аносекундном разряде в дейтерии, водороде, гелии и аргоне низкого давления / . А. Сорокин, М. И. Ломаев, В. Ф. Тарасенко, Б. А. Нечаев, В. Н. Падалко, Е. Н. Шувалов Оптика атмосферы и океана. - 2014. - Т. 27, № 4. - С. 291-294. - 0,2 / 0,06 пл.

18. Сорокин Д. А. Определение плотности и температуры электронов, а также риведенной напряженности электрического поля в плазме высоковольтного аносекундного разряда в азоте атмосферного давления, инициируемого пучком бегающих электронов / Д. А. Сорокин, М. И. Ломаев, Т. И. Банокина, В. Ф. Тарасенко //

урнал технической физики. — 2014. - Т. 84, вып. 8, — С. 13-20. - 0,63 / 0,22 п.л.

в переводной версии журнала

Sorokin D. A. Determination of the electron concentration and temperature, as well as the duced electric field strength, in the plasma of a high-voltage nanosecond discharge initiated in tmospheric-pressure nitrogen by a runaway electron beam / D. A. Sorokin, M. I. Lomaev, . I. Banokina, V. F. Tarasenko // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. — 014.-Vol. 59,№8.-P. 1119-1126.-DOI: 10.1134/S1063784214080234

19. Ломаев M. И. Спектроскопия плазмы диффузных разрядов с предыонизацией бегающими электронами / М. И Ломаев, Д. А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко // Известия ысших учебных заведений. Физика. — 2014. — Т. 57, № 12/2. - С. 70-73. — 0,25 / 0,1 пл.

20. Ломаев М. И. Генерация нейтронов при высоковольтном наносекундном разряде дейтерии при низком давлении / М. И. Ломаев, Б. А. Нечаев, В. Н. Падалко, Г. Н. Дудкин, . А. Сорокин, В. Ф. Тарасенко, Е. Н. Шувалов //Журнал технической физики. -2015. - Т. 5.-Вып. 4.-С. 152-155.-0,23 /0,04 пл.

Монография:

21. Runaway Electrons Preionized Diffuse Discharges. Edited by V.F. Tarasenko. - Nova cience Publishers, Inc., NY, USA, 2014. - 598 p. -3,2 / 0,8 пл. (Коллективная монография) Chapter 3. M. I. Lomaev, D. V. Rybka, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko / Radiative properties nd main plasma parameters of REP DD; Chapter 5. V. F. Tarasenko, E. Kh. Baksht,

. I. Lomaev, D. A. Sorokin / Transition from Runaway Electrons Preionized Diffuse Discharge an Inhomogeneous Electric Field to Spark Discharge)

Публикации в прочих научных гаданиях:

22. Sorokin D. A. Electron concentration measurement of high pressures nanosecond volume gas discharge plasma / D. A. Sorokin, M. I. Lomaev, D. V. Rybka, K. Yu. Krivonogova // 15th International Symposium on High Current Electronics: Proceedings. Tomsk, September 21-26, 2008. - Tomsk, 2008. - P. 256-258.-0,19 / 0,16 пл.

23. Sorokin D. A. Concentration's determination and temperature's estimation of electrons in plasma of volume nanosecond discharge, formed in dense gases at high overvoltages /

D. A. Sorokin, M. I. Lomaev, D. V. Rybka, K. Yu. Krivonogova, V. F. Tarasenko // IX International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers: Proceedings. Tomsk, September 21-26,2009. - Tomsk, 2009. - P. 93. - 0,01 / 0,002 пл.

24. Tarasenko V. F. High power UV and VUV pulsed excilamp / V. F. Tarasenko,

E. Kh. Baksht, M. Y. Erofeev, M. I. Lomaev, D. V. Rybka, D. A. Sorokin. // 17th IEEE International Pulsed Power Conference: Proceedings. Washington, June 28 - July 2, 2009. -Washington, 2009. - P. 1422-1424. - 0,16 / 0,02 пл.

25. Sorokin D. A. Properties of the nanosecond discharge formed in nitrogen at high overvoltages in interelectrode gap / D. A. Soi-okin, M. I. Lomaev, V. F. Tarasenko, Yu. V. Shut'ko // 16th International Symposium on High Current Electronic: Proceedings. Tomsk, September 19-24,2010. - Tomsk, 2010. - P. 600-603. - 0,2 / 0,18 пл.

26. Tarasenko V. F. Runaway electrons preionized diffuse discharges at high pressure / V. F. Tarasenko, M. I. Lomaev, D. A- Sorokin // XVIII International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers: Proceedings of the SPIE. Sofia, August 30 - September 3,2010. - Sofia, 2010. - 7751A (6 pp.). - 0,31 / 0,1 пл.

27. Sorokin D. A. Neutron generation in high-voltage nanosecond discharge in deuterium / D. A. Sorokin, M. I. Lomaev, V. F. Tarasenko, B. A. Nechaev, V. N. Padalko, A. P. Yalovets // X International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers: Proceedings. Tomsk, September 12-16,2011.-Tomsk, 2011.-P. 122.-0,01 /0,002 пл.

28. Lomaev M. I. Radiation of inert gases and their mixtures in VUV spectral range at excitation with high voltage nanosecond discharge / M. I. Lomaev, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko // X International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers: Proceedings. Tomsk, September 12-16,2011. - Tomsk, 2011. - P. 25. - 0,01 / 0,003 пл.

29. Lomaev M. I. The neutrons emission during the nanosecond discharge in deuterium with inhomogeneous electric field distribution / M. I. Lomaev, t). A. Sorokin, V. F. Tarasenko, B. A. Nechaev, V. N. Padalko, A. P. Yalovets // 24th IEEE/NPSS Symposium on Fusion Engineering: Proceedings. Chicago, June 26-30, 2011. - Chicago, 2011. - P. 1-6. - 0,36 / 0,06 пл.

30. Lomaev M. I. Narrowband radiation in VUV spectral region of binary mixtures argon(helium)-xenon pumped with high-voltage nanosecond discharge / M. I. Lomaev, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko // 3rd International Congress on Radiation Physics, High Current Electronics, and Modification of Materials: Proceedings. Tomsk, September 17-21, 2012. -Tomsk, 2012. - P. 283-284.-0,01/0,003 пл.

31. Тарасенко В. Ф. Формирование искрового разряда при пробое газов повышенного давления в неоднородном электрическом поле / В. Ф. Тарасенко, М. И. Ломаев, Д. А. Сорокин, Е. X. Бакшт // XIV Харитоновские чтения: сборник тезисов докладов. Саров, 12-16 марта 2012 г. - Саров, 2012. - С. 94-95. - 0,012 / 0,008 пл.

32. Baksht Е. Kh. Change of the e-beam generation mode at transition from the vacuum to the gas-filled diode E. Kh. Baksht, V. F. Tarasenko, A. G. Burachenko, M. I. Lomaev, D. V. Rybka, D. A. Sorokin // XXV International Symposium on Discharges and Electrical

sulation in Vacuum: Proceedings. Tomsk, September 2-7,2012. - Tomsk, 2012 - P 588-591 0,2 / 0,03 п.л.

33. Lomaev M. I. Neutrons generation in high-voltage nanosecond discharge in deuterium low pressure / M. I. Lomaev, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko, B. A. Nechaev, V N Padalko

. P. Yalovets // XIX International Conference on Gas Discharges and Their AppIications: roceedings. Beijing, September 2-7, 2012. - Beijing, 2012. - P. 688-691. - 0,3 / 0,06 пл.

34. Lomaev M. I. Radiation of inert gases and their mixtures in VUV 'spectral range at citation with high-voitage nanosecond discharge / M. I. Lomaev, D. A. Sorokin

. F. Tarasenko // XIX International Conference on Gas Discharges and Their Applications' oceedmgs. Beijing, September 2-7,2012. - Beijing, 2012. - P. 736-739. - 0,27 / 0 09 п л

35 Banokina Т. I. Determination of electron temperature and reduced electric'field at the gh-voltage nanosecond discharge in the atmospheric nitrogen by spectral technique/ . I. Banokina, D. A. Sorokin, M. I. Lomaev // XI International Conference on Atomic and olecular Pulsed Lasers: Proceedings. Tomsk, September 16-20,2013. - Tomsk 2013 - P 24 0,01 / 0,003 пл. ....

36. Lomaev M. I. Spectroscopy of plasma of high-voltage nanosecond discharge initiated ith runaway electron beam / M. I. Lomaev, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko // XI International

nference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers: Proceedings. Tomsk, September 16-20

13.-Tomsk, 2013.-P. 116.-0,01/0,003 пл.

37. Sorokin D. A. Neutrons generation during the high-voltage nanosecond discharge in e deuterium initiated by the runaway electron beam / D. A. Sorokin, M I Lomaev

F Tarasenko В A. Nechaev, V. N. Padalko, E. N. Shunailov // XI International Conference Atomic and Molecular Pulsed Lasers: Proceedings. Tomsk, September 16-20 2013 - Tomsk 13.-P. 117.-0,01/0,002 пл. ' '

38. Sorokin D. A. Splashing of material of the tungsten electrode at the high-voltaee nosecond discharge in the deuterium, helium and argon / D. A. Sorokin, M I Lomaev F Tarasenko В A Nechaev, V. N. Padalko, E. N. Shunailov // XI International Conference Atomic and Molecule Pulsed Lasers: Proceedings. Tomsk, September 16-20,2013. - Tomsk,

39 Tarasenko V. F. Nanosecond discharge with runaway electrons and X-rays in osphenc pressure air, nitrogen, CH4, SF6, xenon, kiypton, argon and helium / V. F. Tarasenko Kh. Baksht, A. G. Burachenko, M. V. Erofeev, I. D. Kostyrya, M. I. Lomaev, D V Rybka! A. Sorokin // 2013 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena-' nual Report. Guangdong, October 20-23, 2013. - Guangdong, 2013. - P 622-625 -6 / 0,03 пл.

40. Сорокин Д. А. Импульсный наносекундный коронный разряд в воздухе осферного давления / Д. А. Сорокин, Д. В. Рыбка, Г. С. Евтушенко, В. Ю. Кожевников Д. Костыря, А. В. Козырев, В. Ф. Тарасенко, М. В. Тригуб // Материаловедение' нологии и экология в третьем тысячелетии: материалы V Всероссийской конференции лодых ученых. Томск, 17-19 октября 2012 г. - Томск, 2012. - С. 34-37 -0 14/ 0 03 п л

Тираж 100. Заказ 1507. Институт сильноточной электроники. 634055, г. Томск, пр. Академический, 2/3.