Процессы амбиполярного переноса в формировании неоднородных профилей в структурах в газоразрядной плазме тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

На правах рукописи Высикайло Филипп Иванович

ПРОЦЕССЫ АМБИПОЛЯРНОГО ПЕРЕНОСА В ФОРМИРОВАНИИ НЕОДНОРОДНЫХ ПРОФИЛЕЙ В СТРУКТУРАХ В ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЕ

Специальность 01.04.08 - физика плазмы АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации «Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований».

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Голубев B.C.

доктор физико-математических наук, профессор Симоненко В. А.

доктор физико-математических наук Бычков В.Л.

Ведущая организация: Московский физико-технический институт.

Защита диссертации состоится "17" июня 2004г. в "1500 час, на заседании Диссертационного совета Д.501.001.66 физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП - 2, Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, ауд. 519.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан "_"_2004г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.501.00И.66.

кандидат физико-математических нау!А.П. Ершов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Работа посвящена теоретическому и экспериментальному изучению процессов формообразования и распространения заряженных (кулоновских), диссипативных структур и их систем в слабоионизованной (Я.е = п/Ы ~ 10"9*"7, где пе -концентрация электронов, N - плотность нейтрального газа) неравновесной газоразрядной плазме. Кулоновские структуры в плазме формируются внутренними полями, возникающими из-за существенного различия в коэффициентах подвижностей и диффузий электронов и ионов. Исследования формообразования и процессов амбиполярного переноса структур проведены на базе гидродинамического подхода в рамках построенной автором теории возмущения, с корректным учетом уравнения Пуассона. В соответствии с работами Таунсенда все характерные процессы рождения, гибели и переноса в такой плазме определяются приведенной напряженностью электрического поля ЕДЧ (Е — напряженность электрического поля). Кулоновские процессы максвеллизации функции распределения электронов по энергии (ФРЭ) при А,с ~ 10" 9*"7 не существенны. Все коэффициенты и их зависимости от Е/К для аналитического и численного моделирования кулоновских линз (заряженных структур) автором взяты из экспериментальных работ.

Актуальность темы. В настоящее время изучаются способы достижения и продолжительного удержания во времени вещества в экстремальных состояниях. Знания о таких состояниях используются при создании новых технологий и материалов. Импульсной кумуляцией энергомассовых потоков удается только на короткое время достичь экстремальных состояний вещества. Свойством постоянно фокусировать массу и схлопывать энергомассовые потоки к оси кумуляции обладают: водосток, торнадо, циклон, смерч, тектонические разломы с системой энергомассовых потоков и другие диссипативные структуры, и их регулярные, притягивающие системы, обладающие дальним и ближним динамическими порядками и формами, направленными на фокусировку и превращение энерго-массо-импульсных потоков в иные фазовые состояния.

Явления, определяемые фокусировкой энергомассовых потоков, в

гравитационном поле осуществляются в макро космосе (в областях нейтронных

звезд, пульсаров, квазаров, новых и сверхновых звезд, окружающих их

туманностях и межгалактических молниях). Энергетически эти явления

подпитываются благодаря постоянной фокусировке радиально схлопывающихся

энергомассовых потоков и их трансмутации. Исследованию кумуляции и

результатов деятельности процессов фокусировки, определяемых

гравитационными полями, уделено значительное внимание. В работах по

ритмодинамике пульсаров изучаются спектры и законы импульсно-

периодического функционирования таких систем. Открыто и подробно

исследовано явление самофокусировки электромагнитного поля, при

прохождении лазерного излучения через вещество. Обусловлена такая

самофокусировка изменением диэлектрической проницаемости сплошной среды,

активизируемой внешним излучением. Известны работы по кумуляции магнитных

полей. Теоретических работ о самофокусировке заряда и электрических

полей в структурах в газоразрядной ,-нлаэме практически нет, а

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ|

БИБЛИОТЕКА I

С.Пе~«*«»г ■) /л I

ОЭ

1

экспериментальные работы по формированию плазменных линз для потоков электронов и ионов до сих пор относятся к «загадочным» или • спонтанным явлениям. Уже давно известны и теоретически описаны примеры химических диссипативных структур, нарушающих пространственную симметрию. Они называются структурами Тьюринга. (Алан Тьюринг первым выдвинул в 1952г. гипотезу о том, что взаимодействие между нелинейными химическими реакциями и диффузией приводит к образованию пространственных неоднородных, регулярных структур, упорядоченных на значительных расстояниях). В данной работе исследуются неоднородные заряженные структуры, в которых перенос осуществляется амбиполярным дрейфом плазмы. Такие структуры названы кумулятивно-диссипативными структурами (Высикайло 1996г.).

Макроквантованные, мультифазовые, мулътииерархичные системы кумулятивно-диссипативных структур, выступающие единым глобальным целым, автором диссертации предложено назвать — кумулятивно-диссипативными

«кристаллами», так как они обладают многими, если не всеми, свойствами обычных кристаллов (Высикайло Ф.И. 1996г). Кулоновские «кристаллы» (Фортов В.Е., Цитович В.Н.), турбулентные «кристаллы» (Рабинович М.И.) и другие регулярные, открытые системы из диссипативных структур существуют только в процессе диссипации внешнего источника энергии. В данной работе показано, что неограниченный рост (кумуляция) напряженности электрического поля к центру или некой оси элементов плазменных заряженных структур может быть описан в рамках модели амбиполярный дрейф-ионизация.

Кулоновские силы являются наиболее мощными, в плане воздействующих на материальные объекты сил. Поэтому изучение протяженных кумулятивных (фокусирующих, самосхлопывающих энергомассовые потоки) кулоновских структур, их регулярных систем — диссипативных «кристаллов», процессов переноса, формирующих в структурах нестационарные и неоднородные профили параметров, возникающих в них скачков, выполняющих роль русел, мембран и потенциальных стенок в таких системах, конкретных процессов мощного тепловыделения, в активизируемом к экстремальным состояниям веществе, и выявление необходимых для самофокусировки заряженных потоков вещества соответствующих фазо- и формообразований с различными типами симметрии (см. фото 1-3) плазменных структур актуально, а практическая ценность исследовательских работ в этом направлении может оказаться весьма существенной.

Цель и задачи работы.

Основной целью работы является теоретическое и экспериментальное выявление закономерностей процессов формирования и переноса структур с неоднородными профилями параметров в слабоионизованной плазме. Знания этих закономерностей используются для:

- создания однородного объемного разряда с целью применения в мощных газоразрядных лазерах;

- получения новых материалов и материалов с необходимыми свойствами, возникающими при обработке электрическими полями;

- создания накопителей электрической энергии;

- получения плазменных структур и управления их параметрами для выращивания нанотрубок, алмазных пленок и т.д.

Достижение поставленных целей осуществлялось решением задач:

1. Сформулировать основы теории формообразования структур и самоорганизации потоков частиц из-за нелинейного взаимодействия внешних электрических полей с плазмой в заряженных структурах.

2. Модифицировать метод, разработанный Шоттки (для описания процесса амбиполярной диффузии плазмы) и теории других исследователей (уточняющие коэффициенты диффузии и термодиффузии электронов) и на этой базе построить свою теорию возмущений, позволяющую более полно и в более широком диапазоне параметров описать процессы формирования профилей в структурах и их регулярных системах в плазме.

3. На основании исследования пространственно - временного распределения параметров в плазменных, неоднородных системах разработать аналитическую и численную модели кумуляции потоков заряженных частиц и взрывного роста электрического поля в плазме, способные на базе кумулятивных процессов формообразования структур объяснить и описать широкий спектр явлений, до сих пор, не имеющих научного объяснения, и поэтому относимых к спонтанным или "загадочным" явлениям.

4. Создать методики аналитического и численного моделирования процессов переноса в плазменных структурах, определяемых дисперсией и нелинейностью амбиполярных процессов дрейфа, диффузии и переноса, обусловленных нарушением нейтральности плазмы и нестационарностью и неоднородностью параметров, определяющих ФРЭ.

5. Получить простые соотношения (уравнения геометрическо-энергетического состояния плазмоидов), связывающие геометрические параметры (характерные размеры диссипативных структур) с энергетическими параметрами (Е/М иШ и

др.).

6. Разработать методику экспериментальных исследований, провести эксперименты и сравнить экспериментальные результаты с численно и аналитически полученными профилями параметров в кумулятивных системах различных типов симметрии в слабоионизованной плазме.

7. Описать с помощью, разработанной теории возмущений, впервые предсказанные автором и затем впервые обнаруженные экспериментально, скачки параметров с нарушением нейтральности (слои объемного заряда).

8. Получить численные и аналитические, неоднородные профили параметров, определяющих динамический порядок в энергомассовых потоках, возникающих из-за граничных условий и наличия амбиполярных потоков различного генезиса (происхождения).

Научная новизна.

1. Впервые, в рамках газоразрядной, слабоионизованной плазмы, сформулированы основы динамики формообразования структур с кумулятивными струями, позволяющие описывать процессы формирования резко неоднородных профилей приведенной напряженности электрического поля (Е/М в им же

активизируемой сплошной среде. Автором диссертации доказано, что взрывной рост параметров E/N, п/Ы и др. к центру фокусировки энергомассовых потоков, описываемый амбиполярным дрейфом плазмы и ионизацией, является неотъемлемым свойством динамических структур в газоразрядной плазме.

2. Автором диссертации обоснована и введена классификация параметров, определяющих характерные размеры неоднородных профилей и характерные частоты в плазменных структурах в газоразрядной плазме, выявлена взаимосвязь этих параметров.

3. Впервые теоретически предсказаны новые явления:

а) динамическое формирование слоя некомпенсированного объемного заряда и соответствующих резко неоднородных профилей напряженности электрического поля вдали от границ раздела металл-плазма;

б) самоорганизация дрейфовых скачков с нарушением нейтральности, обусловленных схлопыванием плоских амбиполярных волн в плазме с током. Эти скачки экспериментально обнаружены;

в) самокумуляция плотности тока, взрывной рост напряженности электрического поля, концентрации электронов и ионов: на периферии катодного пятна как в сферическом, кулоновском фокусировщике; на периферии молнии и электрической дуги, как цилиндрических, динамических, фокусирующих энергомассовые потоки структурах.

4. Качественно и количественно описаны явления, ранее не имевшие научных объяснений:

а) напряженности электрических полей - 105 В/см в цилиндрических плазмоидах — электрических дугах;

б) обратное движение катодного пятна в поперечном магнитном поле;

в) формирование обратной кумулятивной струи в катодном пятне, ответственной за существование фарадеева темного пространства;

г) длина прианодной квазинейтральной области в разрядах с продольной прокачкой газа.

5. Введены в физику плазмы и обоснованы понятия о:

— дрейфовых скачках;

— амбиполярном дрейфе, обусловленном неоднородностью и нестационарностью ФРЭ в источниках и стоках заряженных частиц;

— кумулятивных (взрывных или гиперболических) профилях в плазменных структурах, определяемых амбиполярным дрейфом.

6. Исследовано экспериментально, аналитически- и численно влияние амбиполярного дрейфа, вызванного различными причинами, на профили в неоднородной плазме.

7. В экспериментах впервые удалось создать условия для динамической самофокусировки - слоя объемного заряда вдали от электродов (в объеме плазмы), т.е. создать кулоновский (заряженный) скачок с нарушением нейтральности в объеме плазмы, предсказанный автором диссертации. В этих скачках созданы области в объеме плазмы с более высокими значениями напряженности электрического поля, чем в положительном столбе разряда.

8. Экспериментально в плазме созданы управляемые внешними воздействиями плазменные линзы с кумулятивными профилями параметров и с конической фокусирующей геометрией для заряженных частиц (фото 3).

Практическая и научная ценность полученных в диссертации результатов обусловлена тем, что они расширяют знания о процессах нелинейного взаимодействия плазмы с внешним электрическим полем и представляют большой практический интерес при проведении оптимизации процессов в генераторах плазмы и их практического использования в технологиях.

1. Автором диссертации доказано, что кумуляция электрического тока и напряженности электрического поля к центру плазменных структур, определяемая амбиполярным дрейфом, существует, и это явление необходимо изучать и использовать в практике, например, управляя кумулятивными плазменными структурами при обработке материалов.

2. Построенная автором, теория возмущений позволила сформулировать ряд физических и математических моделей частей разряда и динамических структур, возникающих в результате нелинейного взаимодействия постоянных, ВЧ и СВЧ полей с плазмой. Полученные в диссертации модифицированные инкременты и коэффициенты амбиполярного переноса позволяют оценить времена однородного горения объемного разряда. Полученные закономерности формирования профилей параметров, хорошо описывают экспериментальные наблюдения. Выявленные, на базе построенной теории возмущений, закономерности формирования неоднородных профилей параметров плазмы могут быть полезны при проектировании стационарных, импульсных и импульсно-периодических лазерных установок с однородным энерговкладом, с наличием и без прокачки газа.

3. Выявлены закономерности формирования поперечных размеров объемных разрядов с цилиндрическими электродами в плазме эксимерных лазеров в импульсном и импульсно-периодическом режимах. Знание этих закономерностей позволило сформировать однородные объемные разряды для эксимерных лазеров атмосферного давления, увеличить их характерные размеры и мощность в разы.

4. Созданы аналитические и численные модели, описывающие, предсказанные автором, скачки с нарушением нейтральности. Впервые экспериментально зафиксированы скачки с нарушением нейтральности в объеме плазмы, созданы области в объеме плазмы с более высокими значениями напряженности электрического поля, чем в положительном столбе. Впервые экспериментально в объеме плазмы созданы управляемые внешними воздействиями профили с конической фокусирующей напряженность электрического поля геометрией. Экспериментально установлена и исследована зависимость поперечного размера самофокусирующегося разряда от параметров (E/N, п/N). Знания об особенностях формирования заряженных структур полезны при обработке интенсивными электрическими полями твердых материалов и жидких сред.

5. Полученные автором аналитические зависимости коэффициента амбиполярной диффузии, обусловленной нарушением нейтральности, позволяют

корректно проводить аналитические расчеты процессов амбиполярного переноса в газоразрядной плазме с током. Автором диссертации доказано, что нарушение нейтральности приводит, при наличии тока в плазме, к диффузии (Пуассона) при любых частотах внешнего электрического поля. Диффузия Пуассона приводит к перенормировке эффективного коэффициента амбиполярной диффузии Шоттки, возникновению амбиполярного дрейфа, обусловленного наличием неоднородности и нестационарности процессов переноса в плазме. Знания этих зависимостей представляют ценность при работе с плазмой с кулоновскими «пылевыми кристаллами».

6. Дано научное объяснение возникновения фликкер-шума (1Д— шума) в плазме, формированием динамических структур и их систем, геометрически сложно фокусирующих потоки зараженных частиц. Показано, что природа шумов связана с гиперболическими или взрывными профилями электрического поля в среде, проводящей ток. Эти представления и полученные результаты могут быть полезными при разработке, конструировании и доведении до оптимальных режимов работы газоразрядных приборов, в которых такие шумы возникают и существенно влияют на их характеристики.

7. На основании численных расчетов и сравнения их с экспериментами сформулированы, разработаны, опробованы и верифицированы математические модели, позволяющие аналитически и численно описывать процессы амбиполярного переноса в плазме с прокачкой газа.

8. На базе кумулятивных процессов предложено решение вопроса нелинейных резонансов в структурах и их регулярных (упорядоченных, «кристаллических») фокусирующих энергомассовые потоки системах.

Личный вклад автора. Вклад соискателя в работы, вошедшие в диссертацию, является определяющим. Им по всем разделам диссертационной работы лично определены все физические задачи и научно обоснованы методики аналитических, численных и экспериментальных исследований. Автор впервые поставил задачу о самофокусировке объемного заряда, в процессе протекания тока в слабоионизованной плазме, принимал непосредственное участие в экспериментах, в которых обнаружена самофокусировка слоя объемного заряда, коническая кумуляция тока, резкие скачки напряженности электрического поля в объеме плазмы (вдали от электродов). Им лично построена теория возмущений, позволившая описать нелинейное взаимодействие электрических полей с плазмой, разработан метод модификации коэффициентов амбиполярного переноса и получение корректных, модифицированных инкрементов неустойчивостей и коэффициентов амбиполярных диффузий и дрейфов, учитывающих нестационароность, неоднородность ФРЭ и нарушение нейтральности в плазме. Результаты, проведенных исследований, обобщены в единую научную концепцию о процессах самоорганизации в плазме автором самостоятельно.

Достоверность полученных результатов обеспечивается сравнением результатов развитых автором теоретических моделей с данными экспериментов, проведенных с непосредственным участием автора и с

экспериментальными данными опубликованными другими исследователями (МФТИ, ВЭИ, ГНЦ РФ ТРИНИТИ, ИВТАН).

Защищаемые положения:

1. Кумуляции потоков (заряженных частиц) и фокусировка (взрывной рост) напряженности электрического поля к центру (кумуляции), являются неотъемлемыми свойствами динамических структур в плазме. Кумулятивно-диссипативное формообразование плазменных структур обусловлено амбиполярным дрейфом плазмы различного генезиса. Закон (г)) фокусировки (кумуляции) приведенного электрического поля в одномерном приближении (E/N~l/rn) не зависит от (к) геометрической формы (сферической к=2, цилиндрической к=1 и плоскостной к=0) области кулоновского притяжения. Геометрическая форма, особенности симметрии и параметры активизированной среды фокусировщика (или плазменной кулоновской линзы) определяют тепловые взрывы на границе электрод-газ, резко неоднородные профили концентрации заряженных частиц и тем определяют формирование кумулятивных струй и высоко энергетичных пучков электронов, а также нелинейные резонансы в плазменных системах.

2. Нарушение нейтральности в плазме с током приводит к нелинейному взаимодействию внешнего электрического поля и плазмы, что проявляется в виде амбиполярного конвективного сноса и амбиполярной диффузии (Пуассона) профилей параметров плазмы в квазистационарных полях и при любых частотах (ю) переменного, ВЧ и СВЧ полей. Коэффициент диффузии Пуассона, обусловленный нарушением нейтральности плазмы с током ~ 1 /а>* при со £ 1/тм. При - максвелловское время компенсации объемного заряда, vm - частота упругих столкновений электронов с тяжелыми частицами газа) коэффициент диффузии Пуассона ~ 1/со8.

3 Предсказание, аналитическое, и численное описание динамической самофокусировки пространственного заряда в объеме плазмы в динамике протекания тока.

4. Предсказание существования в газоразрядной плазме скачков с нарушением нейтральности, классификация скачков на диффузионные, скачки с нарушением нейтральности и сложные скачки. Обобщение скачков в класс дрейфовых скачков.

5. Прямое экспериментальное доказательство существования амбиполярного дрейфа плазмы, обусловленного различием в зависимостях подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля.

6. Предсказана, теоретически и экспериментально исследована динамическая самофокусировка пространственного заряда в заряженные плазменные структуры

вдали от электродов в динамике протекания тока при схлопывании амбиполярных потоков. Тем доказано существование макрокулоновских областей с объемным зарядом или кулоновских линз.

7. Теоретически предсказан новый механизм амбиполярного дрейфа, обусловленный нестационарностью и неоднородностью параметров, определяющих ФРЭ в источниках и стоках частиц плазмы. Установлена динамика взаимных переходов амбиполярных дрейфовых потоков и их зависимость от значений характерных параметров в плазме. Выяснено влияние амбиполярных дрейфов плазмы на инкременты неустойчивостей и профили параметров в динамических структурах и их регулярных системах в газоразрядной плазме среднего и повышенного давлений с и без прокачки газа.

8. Модификация метода Шоттки и получение корректных модифицированных коэффициентов амбиполярной диффузии, амбиполярного дрейфа, инкрементов неустойчивостей, фазовых и групповых скоростей распространения возмущений в газоразрядной плазме с током и с существенным нарушением нейтральности.

9. Процессы амбиполярного переноса, формирующие динамическую структуру с кумуляцией энергомассовых потоков и взрывными профилями напряженности электрического поля, определяют спектр нелинейных резонансов. [Постановка и аналитическое решение задачи о нелинейных резонансах в плазменных структурах и их регулярных системах]. Плазменные динамические системы имеют иерархичную структуру. Характерные размеры структур на каждом уровне иерархии определяются из уравнений топоэнергетических состояний плазмоида (уравнения получены автором из баланса конкурирующих процессов).

10. Параметр динамического порядка E/N я (dU/dt)/VN « const в разрядах, скользящих по поверхности диэлектрика на стадии пробоя. [Методика для описания коммутационных характеристик разрядов, скользящих по поверхности диэлектриков, базирующаяся на понятии критических параметров]. Здесь dU/dt -скорость нарастания напряжения на высоковольтном электроде, V - скорость распространения волны ионизации по поверхности диэлектрика.

Апробация< работы. Материалы диссертации докладывались на Международных (Берлин, Снежинск, Киев, Минск и др.), Всесоюзных и Всероссийских (Ужгород, Тарту, Ленинград, Ташкент и др.) конференциях, обсуждались на научных семинарах в МГУ; МИФИ; МФТИ; ТРИНИТИ, ИКИ РАН; Институте Высоких Температур РАН; ВЭИ им. Ленина; в Институте проблем лазерной и информационной технологий РАН г. Шатура; в Рязанской инженерно-технической академии; в Институте Проблем механики РАН; в Физическом институте РАН им. П.Н. Лебедева и в других научных организациях.

Публикации. Диссертация написана по материалам 30 печатных работ автора, опубликованных в ведущих, рецензируемых журналах, указанных в перечне, определенном ВАК. Работы автора указаны в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, включающего 226 наименований. Объем диссертации составляет 268 страниц.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Введение содержит обоснование актуальности темы. Здесь определяется место диссертации в области слабоионизованной плазмы, сформулированы цели и задачи диссертации, дается ее краткое содержание, приводятся защищаемые положения, научная новизна и практическая ценность работы. В конце глав приводится перечень полученных в главе результатов. Все главы объединены единой целью: описать динамику взаимодействия плазмы с внешним полем через структуроформирование, а также динамику переноса неоднородных структур и возникающих в них нелинейных резонансов.

В главе 1 проведен критический литературный обзор по формообразованию диссипативных систем, как упорядоченных энерго-массо-импульсных потоков с дальним динамическим порядком, формирующих структуры и их регулярные системы — диссипативные «кристаллы». Обзор основных работ других исследователей по динамическому формообразованию показал, что анализ кумулятивной геометрии и фокусирующих функций отдельных участков диссипативных структур в имеющейся литературе даже на примере ячеек Бенара, не проводился. В литературе у диссипативных структур подчеркнут только аспект диссипации (разбрасывания). Автором диссертации введено понятие области динамической фокусировки (области притягателя), как неотъемлемой части любой диссипативной структуры, дополняющей диссипатор или отгалкиватель до дуального динамического целого (андрогинной — кумулятивно-диссипативной структуры) (рис. 1-2 а, б). Наличие притягателя обуславливает возможность динамической самофокусировки (в области притяжения) объемного заряда или формирование слоя объемного заряда, предсказанного и исследованного подробно автором в данной диссертации.

Кратко рассмотрены основы синергетики и ее недостатки. Обсуждены возможности формирования кумулятивных струй и указаны основные проблемы, решаемые кумулятивными струями в сплошных средах. В главе 1 рассмотрены и классифицированы основные параметры, определяющие динамические формы и порядок энергомассовых потоков в диссипативных структурах. Выяснено, что основным параметром при кумулятивно-диссипативном формообразовании является приведенная внешняя сила (для газоразрядной плазмы параметр E/N). Обоснована необходимость кинетического подхода при моделировании открыто-замкнутых (притягательно-отгалкивательных или андрогинных) структур с кумулятивными, гиперболическими или экспоненциальными профилями параметров. Рассмотрена проблема получения уравнения геометрическо-энергетического состояния диссипативных структур и их регулярных систем —

кумулятивно-диссипативных «кристаллов». Дано определение кумулятивно-диссипативного, иерархичного «кристалла», определены и исследованы основные свойства кумулятивно-диссипативных «кристаллов», рассмотрены возможности формирования гиперсвойств у отдельных элементов таких «кристаллов». Обсуждены проблемы введения терминов диссипативный, кулоновский и турбулентный «кристаллы». Свойства кумулятивно-диссипативных «кристаллов», возникающих при неравновесных фазовых переходах [1—4], приведены в приложении. Основные выводы к главе 1:

1. В результате анализа формообразования и кинетических процессов, происходящих в структурах в плазме, жидкостях, газах, твердых средах, автором впервые сформулированы основы динамики кумулятивно-диссипативного формообразования в сплошных средах:

— показано, что в диссипативных структурах всегда можно выделить области фокусировки (область притягателя) и области расфокусировки (область отталкивателя) энергомассовых потоков. Отталкиватель формируется в структуре после превращения энергомассовых потоков в иные формы и типы [1];

— предложена классификация параметров, позволяющая ориентироваться в мультииерархичных кумулятивно-диссипативных структурах и их регулярных системах с трансляционной линейной и нелинейной симметрией [1];

— впервые проиллюстрирована роль кумулятивных струй в формообразовании андрогинных структур и их систем с кумулятивно-диссипативным порядком [1];

— получена связь локальных параметров (E/N, n/N, n/N, где п, - концентрация ионов) с глобальными параметрами ^характерный размер структуры);

— метательные свойства кумулятивно-диссипативных структур объяснены самофокусировкой приведенной силы и концентрацией энергии внешнего источника электрической энергии в малых объёмах в центре кумуляции энергомассовых потоков.

2. Предложено рассматривать явления, характеризуемые приставкой "гипер"-или "сверх"- в плазме с точки зрения кумулятивной динамики [1—4], а не приписывать эти явления загадочной спонтанности.

3. Впервые автором сформулированы основы каскадной кумуляции с формированием ступенчатой среды обитания [1,19], а также исследованы взрывные профили параметров в ступенчатой среде обитания в диссипативных системах в пространстве и времени [1,33—34,36—39].

4. Доказано аналитически и подтверждено экспериментально, что для расчета коммутационных характеристик разряда, скользящего по поверхности диэлектрика, следует использовать выражение, следующее из постоянства параметра E/N ~ (dU/dt)/VN « const [5,6, 8, 14, 15].

5. Автором сформулированы основные проблемы в исследовании кумулятивных структур. Кумулятивно-реактивные структуры представляют собой класс геометрически сложных, вихревых, ветвящихся, иерархичных, диссипативных, нестационарных и неоднородных структур, требующих подробных исследований с привлечением кинетического подхода.

В главе 2 в соответствии, например, с [9] определены малые параметры и основные параметры, определяющие свойства структур в плазме. На базе методики, основанной на работах Скулерута с соавторами, а также Паркера и Ловке, Н.Л. Александрова с соавторами, автором диссертации получены модифицированные уравнения Больцмана, уравнения переноса и коэффициенты переноса электронов в комбинированном (квазипостоянном и высокочастотном с частотой со и интенсивностью Ej электрическом) поле, позволяющие описывать профили в нестационарной и неоднородной плазме с привличением кинетического подхода. Основные выводы к главе 2:

— Определены параметры, влияющие на кинетические и структурные особенности потоков электронов при учете неоднородности и нестационарности ФРЭ (f0) в источниках и стоках частиц плазмы в комбинированном поле. —Выявлено влияние локальных параметров первого т и(уп=ШЫ1Ч , Е, уи = (o/N, у" = EM'/N) и второго типа (n/N, nAN и т.д.) на ФРЭ.

— Показано, что приведенная, внешняя сила и ее основные характеристики (у, E/N, у„ и у*), являются фундаментальными параметрами, определяющими основные модифицированные коэффициенты переноса электронов в случаях неоднородной и нестационарной плазмы в комбинированном поле.

— Получены уравнения, определяющие интегро-дифференциальные связи эффективных коэффициентов процессов переноса при разбалансировке процессов рождения и гибели плазмы (ионизации и рекомбинации). —Установлено, что в обычном и комбинированном разрядах, перенормировка дрейфовых и диффузионных неклассических потоков, при учете нестационарности и неоднородности ФРЭ в источниках и стоках, происходит аналогично.

— При наличии градиентов интенсивности ВЧ поля (Vy") или приведенной частоты (Vyu) в плазме появляются "источники" и "стоки", обусловленные зависимостью в нестационарной и неоднородной плазме

В главе 3 рассмотрена полная система электродинамических и гидродинамических уравнений переноса для электронов и нескольких сортов ионов в слабоионизованной плазме с током. Выявлены основные параметры, определяющие профили в структурах в слабоионизованной плазме. Определены основные, малые параметры теории возмущения. Автором были введены два малых параметра ц/це, j/j„ что позволило модифицировать малый параметр нарушения нейтральности плазмы IE/L на (цД1е)1Е/Ъ, вычислить его значение через параметры (E/N, пе) [9, 10]. Малыми, безразмерными параметрами, в построенной автором, теории возмущений являются следующие отношения [9,10]: 1,/L, (n/nf)lF/L. Qtm«1, где LtQ — характерные размер и частота рассматриваемых неоднородностей, 1Е = Е/4яеп, - векторизованный размер изменения напряженности поля - Е, е - заряд электрона, тм = 1/4пепце, Це, je, (lj, ji

— подвижность и плотности токов электронов и ионов, соответственно. Для квазистационарных задач, в рамках предложенной автором теории возмущений, из истемы уравнений переноса электронов и ионов и уравнения Пуассона получено одно уравнение [9, 10]:

an/St - d[(lE/a)V]n /at + V(H,E0n) - V {ц,Е0 [(lE/ct)V]n} = I, - R, (1)

где а = [1 + (ц, n'j + Цсо Ц*еоУ(Ц, + Мл)]. М*= 31пц/31пу. Уравнение (1) имеет структуру уравнения диффузии (четвертый член), второй член в (1) содержит смешанную производную по времени и координате. В нулевом, одномерном приближении, по предложенной автором теории возмущений, аналитически и численно описан разряд с и без прокачки газа от фарадеева темного пространства до анода [9, 10], и получены профили дрейфового поля (Е<, = (j0/c)/[nt.((j.c-i-fa1)-ц.Он/сОдПе/дх]» где jo ~ заданная плотность электрического тока, е - заряд электрона). Основные выводы к главе 3:

— Корректно в широком диапазоне определена совокупность малых параметров теории возмущений. В результате получено модифицированное уравнение (1) переноса амбиполярного профиля параметров, учитывающее в нулевом, Пуассоновском (ц,1Е/Ьщ « 1, а не при 1E/L«1) приближении существенное нарушение нейтральности, и тем автором расширена область применимости уравнения, полученного в более жестких рамках другими (Сорока, Шапиро) исследователями (рис. 3, 4) [9, 10]. Линейный анализ уравнения (1) позволил построить дисперсионную кривую и аналитически доказать возможность реализации в плазме прямых и обратных волн, обусловленных нарушением нейтральности и различием в зависимостях подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля.

— Показано, что нарушение нейтральности в плазме приводит к:

1) возникновению конвективного сноса, обусловленного членом со смешанными производными по пространству и времени. Это приводит к модификации полной скорости амбиполярного дрейфа плазмы (из-за члена -3[(lE/a)V]n/öt) в нестационарных и неоднородных задачах;

2) формированию амбиполярной диффузии, которая названа в [9, 10] диффузией Пуассона. Эффективный коэффициент диффузии Пуассона равен DP = ц,Ео 1Е/а. Автором в [9, 10] показано, что в плазме нарушение нейтральности приводит к модификации коэффициента классической амбиполярной диффузии Шотгки, нелинейному взаимодействию электрического поля с плазмой, проявляющему себя в появлении поля [10]:

Е, = (ne/ni)[l+cos(2cüt-290-9,)/(l+4co2/A12)05]Vöo2(A12+cü2)1) (2)

где А,= 4леп,це, ф0= arctg(co/A,), <p,= arctg(2ti)/A,). Как видно из (2), Е, включает квазипостоянное поле (яе/п)У( j02 (А,2+со2)"') и переменное (ВЧ поле) с cos(2ot -2сц, - а,). Если амбиполярная диффузия Шотгки мала, то диффузионные профили могут быть обусловлены нарушением нейтральности плазмы.

— Выявлена совместная роль амбиполярного дрейфа, обусловленного различными зависимостями подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля, и прокачки газа в формировании и управлении профилями параметров заряженных структур в объеме плазмы в дали от электродов.

—Автором диссертации замечено, что скачки параметров в плазме в дрейфовых решениях могут быть не только диффузионными (A.B. Гуревич и др.), но и с нарушением нейтральности (Высикайло) [9]. Это позволило автору предсказать

скачки с нарушением нейтральности в объеме плазмы, рассчитать условия их возникновения и провести их классификацию на скачки с нарушением нейтральности, диффузионные и сложные скачки в зависимости от параметров плазмы [9]. Введено объединяющее понятие о дрейфовых скачках, в случаях, когда структура скачка не выясняется или она не представляет интерес [9].

дрейфовые скачки -

-»диффузионные скачки

пуассоновские скачки -» сложные скачки

Схема классификации скачков (по Высикайло). —Доказано, что в одномерном случае, не зависимо от типа симметрии (к = 0, 1, 2; 0 - плоскостная симметрия, 1 - цилиндрическая, 2 - сферическая) из-за того, что в этих случаях удается однозначно выразить Div E через grad ne, можно получить явное выражение для амбиполярного дрейфа плазмы. Наличие в плазме амбиполярного дрейфа, фокусирующего электрическое поле, и возможность его аналитического вычисления при к =1 или =2 позволило автору открыть еще одну область простого моделирования явлений в плазме. Это область амбиполярных или биполярных кумулятивных явлений- в газоразрядной плазме, которая в принципе не затрагивалась исследователями кроме как в работах автора диссертации [1-4,13,18,19,47];

— Доказано, что нарушение нейтральности неоднородной плазмы с током приводит к ее диффузии не только в случае ВЧ поля (Сорока, Шапиро 1979г.), но и при любых частотах электрического поля [10]:

1) при (0ТМ S 1 коэффициент диффузии, обусловленный нарушением нейтральности

2) при со ^ vro (vm - частота упругих столкновений электронов с тяжелыми частицами газа), со > vm и со » 1/тм коэффициент диффузии ~ I/o8,

3) если j(t) имеет более сложную, но периодическую зависимость от времени с периодом т, то j(t) можно разложить в ряд Фурье и получить коэффициенты диффузии, обусловленные нарушением нейтральности в виде рядов. Компоненты рядов в коэффициентах диффузии ~ (где п = 1,2,3, ...). Установлено, что при математическом моделировании стационарных скачков с динамической самофокусировкой объемного заряда решение проблемы сводится к формальной замене коэффициента амбиполярной диффузии на коэффициент диффузии Пуассона [9,10]. В этом заключается частичная модификация метода Шоттки, которую провел автор данной диссертации в работах [9,10] при учете нарушения нейтральности плазмы, происходящего при формировании кулоновских линз (при

В главе 4 рассмотрено нулевое и первое приближение по теории возмущений. В стационарных и квазистационарных плазмоидах (в которых токами смещения можно пренебречь, а плазма состоит из электронов и одного сорта ионов) описание динамики профилей основных параметров (E/N и пе) сводится к решению одного нелинейного уравнения типа Бюргерса [9,10]:

dajdt - 3(lE/a)ViVÔt + Г0У(ц,/це) - V((DP+D,)Vne) = Qk, (3)

где D. = (цеЭ, + n,De)/(ne + ц,), D„ Dc, ц„ це - коэффициенты диффузии Шоттки и подвижности ионов и электронов, Ги Г, - их потоки; Г„ = j</e. Условие Г0 = Г,+ Г. = const определяет связь напряженности электрического поля с концентрацией электронов. Qk описывает рождение и гибель ионов. Именно Г,У(ц/цс) определяет амбиполярную дрейфовую фокусировку профилей плазмы. Этот член отличен от нуля, если зависимости подвижности электронов и ионов от поля различны и тем проявляется нелинейность в процессах переноса в плазме. Амбиполярный дрейф (а значит и конвективная фокусировка) может быть обусловлен нелинейностями в Qk [12] и плазмохимическими реакциями с участием ионов [10]. Выразить VE через Vne можно только в одномерном приближении по х [9—11] или по г [1—4,19], в предположении, что кумулирующий в точку или линию ток замыкается через продольную кумулятивную струю с размерами (г).

В главе 4 рассмотрено влияние неоднородности и нестационарности ФРЭ в уравнениях переноса ионов, получены модифицированное уравнение переноса ионов, модифицированные уравнения переноса возбужденных частиц, исследовано совместное влияние диффузионного поля и учета неоднородности и нестационарности ФРЭ в процессах рождения и гибели частиц на инкременты, групповые и фазовые скорости возмущений [12]. Работы, выполненные до работы [12], при моделировании таких процессов содержали ошибки, так как их авторы не учитывали нестационарность и неоднородность ФРЭ в источниках и стоках в уравнениях баланса ионов и возбужденных частиц газа, участвующих в плазмохимических реакциях. Автором диссертации в [12] показано, что такой учет принципиален.

При модификации метода Шоттки для решения системы уравнений переноса частиц плазмы, по теории возмущений в первом приближении с учетом диффузионного поля, обусловленного нарушением нейтральности, и поля токов смещения (с Е,), получены следующие результаты в главе 4:

— показано, что учет нарушения нейтральности в процессах рекомбинации в нулевом порядке приводит к перенормировке амбиполярного дрейфа плазмы, перенормировке коэффициента классической амбиполярной диффузии Шоттки и появлению смешанной производной по пространству и времени. Так удается описать амбиполярные дрейфовые рекомбинационные потоки и диффузию Пуассона [9];

— описание структуры стационарных скачков в трех случаях (для диффузионных, с динамической кумуляцией объемного заряда и в случае смешанных скачков), удается провести совершенно аналогично. Для этого следует заменить коэффициент амбиполярной диффузии (DJ на эффективный коэффициент диффузии D,*"=DP+D, [D, = (Ur+n,E0)lE/a - коэффициент диффузии Пуассона, Ur - скорость прокачки газа] и заменить Ur + ц,Е на (Ur + Ц.Е)- PnlE0/a (где р-эффективный коэффициент электрон-ионной рекомбинации, ц, -амбиполярная подвижность). Установлено, что для нестационарных скачков с объемным зарядом, когда DP » D, или сложных скачков, в которых DP ~ D„ необходимо учитывать и смешанную производную,

т.е. член - [уравнение (3)]. Этот член приводит к асимметричному

сносу профилей [41], как и в случае амбиполярного дрейфа, в отличие от амбиполярной диффузии, размывающей профили симметрично;

— при учете диффузии электронов в уравнении переноса электронов, одновременно следует учитывать неоднородность и нестационарность ФРЭ в правых частях уравнений баланса ионов и возбуждаемых электронами частиц. Это обусловлено тем, что возникающие из-за модификаций поправки одного порядка и, как показано впервые автором диссертации, приводят к модификации скорости амбиполярного дрейфа плазмы [12];

— корректно определены инкременты неустойчивостей, групповые и фазовые скорости распространения возмущений при моделировании прилипательной неустойчивости, ступенчато-ионизационной неустойчивости, вычислении скорости анодо-направленного стримера и т.д. Определение проведено с учетом неоднородности и нестационарности ФРЭ в правых частях уравнений баланса ионов и возбуждаемых электронами частиц, что привело не только к изменению выражений для фазовой и групповой скорости, но и к модификации инкремента неустойчивости [12].

В 5 главе определяются внутренние волны в газоразрядной плазме, из сравнения экспериментальных и теоретических исследований выявляется их суть, определяется их генезис и демонстрируются их проявления в профилях параметров в стационарных и квазистационарных разрядах. Экспериментальные профили параметра E/N, сравниваются с аналитическими и численными расчетами. Рассмотрение проводится на примерах:

1) квазистационарного разряда в азоте § 5.1 [22] (режим: амбиполярный дрейф —дисс оциативная рекомбинация);

2) продольного стационарного разряда в турбулентном потоке азота § 5.2 [23] (дрейфовые профили определяются в рекомбинационно - диффузионном режиме гибели плазмы);

3) стационарного разряда в азоте с отрицательной вольтамперной характеристикой (ВАХ) § 5.3 [40] (диффузионный режим гибели плазмы);

4) разряда, локально возмущенного пучком быстрых электронов § 5.4 [24—26] (режим диссоциативной рекомбинации).

В свою очередь моделирование таких разрядов проведено с помощью:

1) построения аналитических решений и оценок [22,23,27];

2) численного моделирования методом неявных разностных схем [26];

3) численного моделирования методом построения профилей при движении по интегральным кривым из области положительного столба в приэлектродные области [22,23,28,29,40].

I. При сравнении решений по теории возмущений полной системы нестационарных уравнений переноса заряженных частиц плазмы (в дрейфовом и нулевом приближении с учетом уравнения Пуассона) с экспериментальными исследованиями неоднородных профилей параметров в газоразрядной плазме получены следующие результаты в главе 5:

— при расчете состояния разряда при повышенных давлениях необходим явный учет особых свойств прикатодной области плазмы. Такой учет может быть выполнен постановкой приближенного условия на катоде Е(х = 0) к 0, как в электроположительных, так и в электроотрицательных газах, с [23] и без прокачки нейтрального газа [22, 40];

— описать экспериментальные данные в [22,23,40] в широком диапазоне параметров (Р = 5 — 100Тор, иг = 0 — 200м/с) можно только при учете реальной зависимости подвижности электронов от поля, т.е. при учете амбиполярного дрейфа плазмы, обусловленного различием в зависимостях подвижностей электронов и ионов от поля. Заметим, что при наблюдаемых в экспериментах [22, 23,40] значениях Е^ подвижность ионов постоянна с хорошей точностью. Если положить подвижность и электронов постоянной, то все расчетные распределения Е(х) оказываются далекими от экспериментальных; —аналитические и численные модели позволяют описать фарадеево темное пространство и анодный слой в широких диапазонах скоростей прокачки газа в плазме в рамках нулевого приближения по теории возмущения, построенной автором диссертации [28]. Имеющаяся в литературе, информация о константах скоростей элементарных процессов в плазме азота позволяет с удовлетворительной точностью численно и аналитически получать близкие к экспериментальным ВАХ, распределение напряженности электрического поля по промежутку в объеме нейтральной плазмы и прианодной области, как в одномерном приближении по полной модели в приближении ц,1Е/Ьие « 1, так и в рамках амбиполярного дрейфового приближения, при постановке соответствующих граничных условий для:

1) стационарного разряда в потоке азота;

2) нормального тлеющего стационарного разряда неограниченного и стенками;

— установлено, что фарадеево' темное пространство в разряде с продольной прокачкой газа в хорошем согласии сокращается в экспериментах и численных расчетах с уменьшением скорости прокачки газа 11г. Но это пространство в экспериментах не исчезает при —значение скорости дрейфа в положительном столбе, а сохраняется и при больших скоростях сдува газом. Полученное в эксперименте распределение Е/Ы(х) при иг = - 164м/с (-иг > V,) доказывает, что и в этом случае между катодом и положительным столбом есть переходной участок длиной ~ 2 см. Наличие этого участка не объясняется в рамках рассмотренной модели амбиполярного дрейфа, обусловленного только различием подвижностей электронов и ионов от поля. Такие профили могут обеспечить кумулятивные струи, формируемые в области у катода иными амбиполярными дрейфовыми потоками. Эти струи вблизи катода могут быть обусловлены неоднородностью и нестационарностью ФРЭ. Для изучения этих потоков и возникающих в них структур необходимы специальные исследования;

— показано, что в неограниченном боковыми стенками диффузионном нормальном тлеющем разряде увеличение длины фарадеева темного пространства с ростом тока (обусловленное амбиполярным дрейфом плазмы) приводит к существованию стационарного разряда с отрицательной ВАХ. Отрицательная

ВАХ определяется структурными особенностями (увеличением характерных размеров с ростом тока) катодного пятна (в режиме нормальной плотности тока) и согласованным изменением размеров фарадеева темного пространства, определяемого амбиполярным дрейфом плазмы и гибелью плазмы из-за амбиполярной диффузии из зоны разряда [40];

— экспериментально полученные профили параметров, их численное и аналитическое моделирование в [22, 23,40] убедительно, но косвенно, доказали, что амбиполярный дрейф, обусловленный различными зависимостями подвижностей электронов и ионов, в плазме с и без прокачки газа существует;

— всесторонний анализ экспериментальных и численных исследований выполненный в [23,40] позволил разработать и реализовать схему экспериментов, непосредственно доказывающих существование амбиполярного дрейфа в газоразрядной плазме.

II. Исследования амбиполярного дрейфа плазмы, возмущенной локально, пучком быстрых электронов, вводимых в специальное окно в центре разрядной трубки, позволили сделать следующие выводы [24-26]:

— из сравнения асимметричных фотографий плазмы, локально возмущенной внешним ионизатором, следует однозначный вывод, что в газоразрядной плазме в азоте и воздухе существует внутренний дрейфовый амбиполярный поток плазмы (амбиполярный дрейф), зависящий от напряженности поля. Прямое доказательство в условиях данных экспериментов состоит в том, что в экспериментах наблюдались явно асимметричные профили в сторону амбиполярного дрейфа при симметричном возмущении плазмы;

— в данных экспериментах скорость амбиполярного дрейфа плазмы, обусловленного различными зависимостями подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля, направлена от катода и по величине в области положительного столба сравнима со скоростью прокачки газа, т.е. составляет десятки метров в секунду;

— возможно решение обратной задачи: по теоретически полученной скорости амбиполярного дрейфа и по длине- переходной области, измеренной экспериментально, легко оценивается частота гибели плазмы.

III. В результате аналитического и численного моделирования:

— для разрядов с продольной прокачкой газа рассчитаны характеристики анодного слоя в электроотрицательном и электроположительном газах, проведены оценки длины переходной, неоднородной прианодной области квазинейтральной плазмы;

— предложена модель квазинейтральной плазмы, возмущенной силами ортогональными к напряженности электрического поля. Модель позволяет оценить величину смещения плазмы из-за гироскопического эффекта, инерционных свойств и рассчитать скорость движения катодных пятен в поперечном магнитном поле в дрейфовом, нейтральном приближении.

IV. В результате проведенных в главах 3-5 исследований, выполнена классификация и изучена роль амбиполярного дрейфа, обусловленного: 1) прокачкой нейтрального газа, увлекающей ионы; 2) внешним магнитным полем, воздействующим на электроны; 3) различием в зависимостях подвижностей

электронов и ионов от напряженности электрического поля;

4) плазмохимическими процессами, меняющими проводимость плазмы;

5) одновременно неоднородностью, нестационарностью и нарушением нейтральности плазмы; 6) вращением плазмы; 7) инерционностью ионов; 8) неоднородностью и нестационарностью ФРЭ в источниках и стоках частиц плазмы (ионов и возбужденных атомов и молекул).

В главе 6 исследованы структуры дрейфовых скачков параметров и кумулятивные профили в слабоионизованной плазме.

В 6-й главе, в рамках гидродинамического приближения, теоретически изучены с плоскостной, сферической и цилиндрической симметрией стационарные, неоднородные профили параметров в плазмоидах, обусловленные конвективными потоками, возникающими из-за нелинейностей в процессах переноса заряженных частиц плазмы. Предлагаемая модель может быть применима к описанию процессов формирования переходных слоев или фокусирующих мембран на периферии катодного пятна, имеющего визуально наблюдаемую форму полушара или конуса. В центр пятна и коллапсирует ток ионов и электронов, формируя новое, иначе визуализирующееся состояние плазмы с нормальной плотностью тока [1]. Формально предполагается, что ток из центра кумуляции замыкается узкой высоко проводящей кумулятивной струей (см. схему на рис. 2а). Геометрические размеры кумулятивных струй (г) связаны законом сохранения тока с размерами части катодного пятна, собирающими электроны (R) [1]. Параметр открытости катодного пятна % ~ (r/R2- Модель может описывать процессы радиальной кумуляции электрического поля на периферии молнии и длиной электрической дуги. И в этом случае, предполагается формирование высоко проводящей кумулятивной струи, к которой схлопываются радиальные потоки. Кумуляция профилей в данной предлагаемой модели на периферии области фокусировки или притяжения определяется амбиполярным дрейфом плазмы [1], обусловленным различными зависимостями подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля. Модель с высоко проводящей кумулятивной струей сформулирована впервые в 1996г. в [3], где приводились соответствующие оценки характерных размеров структур в приближении амбиполярный дрейф-диффузия Пуассона.

От обычных двумерных моделей, предлагаемая модель отличается граничными условиями в центре структуры. Обычно в моделях (как и в Брюсселяторе Тьюринга) ставится условие, приводящее к бесселевским или диффузионным профилям параметров в центре структуры, а в предлагаемой постановке учитывается возможность неограниченной кумуляции параметров в плазменной линзе для электронов [13,18] (Высикайло 1996). Рассмотрим, как возникает явление взрывного роста параметров (E/N, nj детально.

Аналитические модели и численные расчеты. Квазинейтральный профиль, в приближении реакция - дрейфовый амбиполярный перенос, описывается уравнением, следующим из (3) [18]:

d(Bi4Y)/dr =-r4(v-ßnJ

(4)

где к = 0,1,2 - плоский, цилиндрический и сферический случаи симметрии, соответственно. При этом реакции в (4) учтены в виде: 1) прямой ионизации электронным ударом с частотой - v, 2) гибель плазмы, предположим, определяется диссоциативной рекомбинацией с коэффициентом - р.

Уравнение (4) позволяет, числено рассчитать коэффициент квазинейтральной кумуляции следующих параметров: 1) концентраций электронов (и ионов), 2) приведенной напряженности электрического поля (у = E/N-10n-Td"'). Отметим, что при у(г) > 40 эффективный коэффициент рекомбинации электронов с ионами (Р) резко уменьшается, что позволяет пренебречь рекомбинацией в области стационарной квазинейтральной кумуляции параметра у. Если дрейфовые скорости электронов и ионов представить в виде ц,Е = Су", ц,Е = By (где С = const, В = const), то из (4) можно аналитически получить профиль y(r) = E/N для области квазинейтральной кумуляции: y(r) = -ln[eAT(0)+Av0(r-r0)/B(l-a)]/A (5)

Из (5) видно, что при г, = г0 - B(l-a)/(Av0•eA,<0,) у(г,) = со. Размер области перехода rv = B(l-a)/(Av0-eAl<0)) от у(0) к у(Г|) = <х> определяется: 1) подвижностью ионов (параметром - В); 2) показателем нелинейности дрейфовых потоков электронов и ионов по отношению друг к друту - (1-а); 3) резкостью зависимости частоты прямой ионизации от напряженности электрического поля - А; 4) значением частоты ионизации v0-eA?(0) при г0 (где v=Pne).

Следовательно, если размер катодного пятна определяется процессом амбиполярный дрейф-ионизация, то и размеры катодного пятна должны изменяться в соответствии с отмеченными параметрами и с увеличением давления радиус пятна должен резко уменьшаться. Коэффициент кумуляции концентрации плазмы определяется в соответствии с уравнением (5):

к = пА(0) ос 1/(1п[е "А*0) + Av0 (г-га)/В(1-а)])^ (6)

и следует из условия сохранения тока электронов (в приближении j/je «1).

При а=1 амбиполярный дрейф, обусловленный различными зависимостями подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля, становится равен нулю и характерный размер кумуляции исчезает. Согласно (5) кумуляция приведенного поля (\=*у/у{0)) не зависит от типа симметрии или геометрии (к=0,1,2) кулоновского притягателя. На рис. 5 представлен профиль коэффициента качественно отражающий зависимость (5). Кумуляция концентрации или степени ионизации газа в кумулятивно-диссипативной структуре существенно определяется типом симметрии и зависит от величины к [уравнение (6) и рис. 6]. В трех, отличающихся по профилям концентрации электронов, одномерных случаях автором в [13, 47, 49] аналитически получен один и тот же профиль приведенного поля, и он близок к линейному профилю (в пространстве) в области перехода от ионизационно-рекомбинационного равновесия к катодному слою с дрейфом-ионизацией. Соотношение (5) обосновывает предположение в модели Энгеля - Штеенбека о линейности профиля E/N в области ее кумуляции в катодном пятне (рис. 5).

Для случая к = 0 аналитическое решение уравнения (4), в рамках приближения амбиполярный дрейф-рекомбинация, описывающее фарадеево

темное пространство, было получено ранее в [22]. При моделировании области фарадеева темного пространства получены аналитические и численные решения и для случаев к =1,2 (рис. 7,8). Квазинейтралыюй кумуляции Х„= п/гц соответствует кривая 3, а у или приведенного поля - кривая 5 на рис. 4.

Модель (4) применима в пределах 103 < у < 200 для описания неоднородных профилей параметров и схлопывания тока в разрядах и охватывает широкий спектр нелинейных явлений, в том числе и явление самофокусировки или кумуляции электрического поля в структурах в газоразрядной плазме. Качественные зависимости кумулирующих профилей параметров - у/у0, п/По приведены на рис. 5-8. Из рисунков видно, что в данной постановке только в случае сферической симметрии (к = 2) возможна одновременная кулоновская кумуляция и концентрации плазмы п и приведенного поля у.

Рассмотрено явление одновременной кумуляции в плазме с взаимо со-организацией подструктур с различным типом симметрии. Из уравнения (6) и фото. 3 мы видим, что возможна сложная игра самоорганизующихся структур и их размеров с различными профилями кумуляции и расфокусировки потоков. Мы приходим к заключению, что только игрой в значении к = 0,1,2 активизированная среда может изменять профили параметров (в том числе характерные размеры и частоты) в объеме газоразрядной плазмы (рис. 6—8 и фото 3). Законы формообразования кумулятивно-диссипативных структур поддаются изучению. По этим законам в кумуляторах (притягателях) согласно обобщенной теореме Остроградского-Гаусса кумулируют характерные размеры г, поля (Рт~1/гч), силы (Р~1/г") и согласно второму закону Ньютона (сй(г)=(Рт/г)°3) характерные частоты (о~1/(гч+|)05 [19]. Закон кумуляции (т]) меняется с возбуждением новых степеней свободы [19].

Из градиентного баланса (в рамках модели конвекция - диффузия) на границе сферического плазмоида можно получить уравнения топоэнергетического и ритмоэнергетического состояний:

11р~ВР/Уи=5.6-10+5(Е/М)/(пе/К), сор~ где размер сферической

структуры И? -в см, Е-в В/см, N. - в см*3. В этом пределе в [1] получен радиус катодного пятна, отличный от гу.

Развитая кумулятивно-диссипативная модель естественным образом объясняет формирование нормальной плотности тока на катодное пятно 0*=еп<,*Уе(Е/М*)), позволяет по визуальным характеристикам оценить полный ток в молниях и дугах (1=5*/), объяснить обратное движение катодного пятна в поперечном магнитном поле (рис. 9), оценить его скорость (У.ягцДУ/хЩ/с), а так же изучать особенности спектральной мощности (V/ = Р*У ~ 1/соа, а—(Зт] -1)/(т|+1)) фликкер-шума от деятельности катодных пятен и других протяженных плазмоидов [19]. В рамках кумулятивно-диссипативной динамики удается рассмотреть кумуляцию электронов в кумулятивную струю (рис. 9) [18].

Аналитический анализ кумуляции параметров в плазме проведен в полном соответствии с идеями Е.И. Забабахина. Кулоновская самофокусировка есть и ее не может не быть, так как есть кулоновские силы!

При моделировании и сравнении с экспериментальными наблюдениями свечения плазмы и профилей напряженности поля в скачках, с нарушением нейтральности получены следующие результаты в 6 главе:

— теоретически предсказаны и описаны стационарные скачки (в дрейфовых решениях) с нарушением нейтральности;

— профили параметров вне скачка, не зависимо от структуры скачка, описываются в дрейфовом, нейтральном приближении;

— переходные участки дрейфовых решений, помимо амбиполярного дрейфа, определяются ионизационно-рекомбинационными процессами, поэтому изучение дрейфовых профилей плазмы можно использовать для оценки констант скоростей этих процессов;

— аналитически получены (в рамках первого приближения построенной теории возмущений) профили в самом скачке;

— теоретически предсказаны области, в которых в плазме формируются структуры, являющиеся газодинамическим аналогом критического сечения в сопле Лаваля [27] (дрейфовый скачок концентрации и напряженности электрического поля в этих областях не формируется при стремлении полного амбиполярного дрейфа к нулю);

— аналитически показано, что учет нарушения нейтральности и амбиполярного дрейфа плазмы приводит к стабилизации термотоковой и ионизационных неустойчивостей газового разряда [41];

— нарушение нейтральности плазмы приводит к перенормировке групповых скоростей возмущений, распространяющихся в плазме [41];

—установлено наличие в плазме сложных конвективных и диффузионных параллельных и встречных амбиполярных потоков, направление которых определяется характерной величиной возмущения. Эти особенности обусловлены нарушением нейтральности [41].

В результате наблюдений за свечением разряда и зондовых исследований получены следующие результаты [24—26]:

— в плазме обнаружены скачки двух типов [25], в соответствии с предсказанием [9,27,29]: а) скачки с сильным ионизатором или "сильные" скачки, наблюдаются вне зоны ионизатора; б) "слабые" скачки, существуют в зоне ионизации;

— в эксперименте автором диссертации зафиксированы, предсказанные в [9,27, 29] дрейфовые переходные зоны вне области и в области действия внешнего ионизатора. Они качественно и количественно описываются численными расчетами и аналитически в виде квадратур для всех условий экспериментов [24-26];

— экспериментально подтверждено, что, по мере уменьшения плотности тока пучка быстрых электронов, скачок приближается к области повышенной ионизации, как следует из теоретической модели в соответствии с [9,29]; —установлено, что в экспериментах со стороны анода реализуется плавная переходная область. В этой точке формируется область, являющаяся не

только газодинамическим [27,29], но и геометрическим [1] аналогом области критического сечения в классическом сопле Лаваля;

— характерный размер скачков определяется плотностью тока разряда, т.е. прямо пропорционален параметру 1Е= Е/(4лепс), как предсказывалось в [9];

— в области скачка, как показали измерения поля с помощью двойного зонда, поле резко возрастает по направлению к положительному столбу (в соответствии с [26,27,29]), но, достигнув значений в невозмущенном, положительном столбе продолжает на длине ~ 1Е увеличиваться на десятки процентов, что соответствует повышению скорости ионизации в разы. Это явление не описывается одномерной моделью. Аномальный рост поля в скачке, подтверждает наличие объемного заряда, приводящего к возникновению в скачке поперечной составляющей напряженности электрического поля в стеклянной трубке;

— экспериментальный факт (обнаруженный зондовыми измерениями) более мощной (ДЕ/Е), чем ожидалось по одномерным моделям, самоконденсации объемного заряда, подтверждает и более интенсивное свечение из области скачка с нарушением нейтральности, чем из области положительного столба.

Проведенные в главе 6 экспериментальные и теоретические исследования позволяют сделать однозначный вывод, что автору удалось предсказать теоретически, обнаружить экспериментально и подробно исследовать, как теоретически, так и экспериментально скачки с динамической самофокусировкой объемного заряда. Скачки со слоем объемного заряда могут играть важную роль во многих процессах самоорганизации в природе.

В результате исследования кумуляции электрического поля получены следующие основные результаты:

1. Объяснен ряд ранее "загадочных" явлений в плазме как-то:

— нормальная плотность тока на любую кумулятивную структуру; обратное движение катодного пятна в поперечном магнитном поле; импульсно-периодическое продвижение "анодо"направленных молний и электрических дуг; непрерывное продвижение "катодо"направленных молний и электрических дуг; постоянный радиус электрических дуг, молний (фото 1); нелинейные резонансы в плазменных системах; напряженности электрических полей в области дуг ~ 10+5В/см, измеренные по эффекту Штарка в электрическом поле; временная и пространственная порциалыюсть в плазменных кумулятивно-диссипативных «кристаллах»; гипотеза Энгеля и Штеенбека о линейности профиля Е/К в области катода.

2. При решении полной системы нестационарных гидродинамических уравнений (по построенной автором теории возмущений в первом приближении с учетом каскадности процессов переноса и кумулятивно-диссипативного формообразования) получены следующие результаты:

— рассчитаны кумулятивные профили параметров в приближении ионизация-амбиполярный дрейф;

— численно, аналитически и на базе имеющихся экспериментов показано, что продольные и радиальные полному току профили параметров в областях с

различной симметрией конвективных потоков самосогласовываются друг с другом двумя режимами: непрерывным и импульсно-периодическим;

— получено выражение для скорости обратного движения катодного пятна в поперечном магнитном поле;

— показано, что катодные пятна могут распространяться с различными скоростями, определяемыми сортом основного иона;

— выявлены особенности кумуляции электрического поля в активизированном газе от типа симметрии;

— на базе нелинейных кумулятивно-диссипативных резонансов предложена модель формирования фликкер-шума.

Анализ различных экспериментов и теоретические исследования позволяют сделать однозначный вывод, что автору удалось предсказать теоретически, обнаружить экспериментально и подробно исследовать, как теоретически, так и экспериментально в газоразрядной плазме с током кумулятивно-диссипативные структуры, фокусирующие электрическое поле внешнего источника. Плазменные линзы такого типа формируются в виде кумулятивно-диссипативных структур и их регулярных систем — кумулятивно-диссипативных «кристаллов».

Полученные результаты могут быть полезны для объяснения кумулятивного формообразования в иных сплошных средах.

Кумуляция электрического поля — это реальный процесс, всегда происходящий в той или иной степени в структурах в плазме.

Таким образом, автор диссертации доказал, что для случая газоразрядной плазмы утверждение о кумуляции энергомассовых потоков и внешнего силового поля как о всеобщем свойстве любых сплошных сред является справедливым.

3. Заключение. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

I. Построена теория возмущений для моделирования нелинейных амбиполярных процессов переноса заряженных частиц в плазме с током в широком диапазоне изменения параметров, в частности модифицирован (расширен) метод решения, предложенный Шоттки, что позволяет:

— описать процессы амбиполярного переноса в плазме повышенного давления в различных режимах гибели плазмы в квазистационарных и стационарных, ВЧ и СВЧ разрядах с и без прокачки газа;

— получить корректные инкременты неустойчивостей в салабоионизованной плазме, учитывающие неоднородность и нестационарность ФРЭ по скоростям в источниках и стоках ионов и возбужденных частиц газа, а также нестационарность и неоднородность электрического поля в процессах переноса, обусловленных нарушением нейтральности неоднородной плазмы. На основании построенной теории возмущения корректно рассчитаны инкременты, фазовые и групповые скорости распространения плоских возмущений при развитии: ионизационных, прилипательных и термотоковой неустойчивостей. С помощью моделей, сформулированных автором на базе построенной теории возмущений,

получены хорошо согласующиеся с экспериментальными наблюдениями, численные и аналитические, качественные и количественные профили параметров в газоразрядной плазме различных типов разрядов с и без прокачки газа повышенного давления (от 5 до 100 Тор), применяемых в мощных газоразрядных лазерах.

И. На основании исследования пространственного распределения параметров в сложных кумулятивно-диссипативных системах в плазме впервые объяснен принцип работы этих систем. Сформулирована общая модель кумулятивно-диссипативной со-организации ортогональных и противоположно направленных амбиполярных потоков в плазмоидах с кумулятивными струями. В итоге получены соотношения, связывающие:

— геометрические и энергетические параметры (уравнения геометрическо-энергетического состояния плазмоидов, позволяющие оценивать размеры плазмоидов и их мультииерархичных систем.);

— особенности продвижения профилей параметров в плазме с током и особенности временного и пространственного формообразования плазмоидов;

— мощность нелинейных процессов формирования фликкер-шума, в зависимости от геометрии заряженного плазмоида.

III. Сформулирована математическая модель кумулятивно-диссипативного формообразования энергомассовых потоков, способная на базе кумулятивных (взрывных) процессов объяснить широкий спектр ранее не имевших научного объяснения явлений, наблюдаемых в газоразрядной плазме, например, нормальная плотность тока на любую кумулятивную структуру; обратное движение катодного пятна в поперечном магнитном поле; импульсно-периодическое продвижение "анодо"направленных молний и электрических дуг; непрерывное продвижение "катодо"направленных молний и электрических дуг; постоянный радиус электрических дуг, молний; нелинейные резонансы в плазменных системах; напряженности электрических полей в области дуг ~ 10+5В/см, измеренные по эффекту Штарка в электрическом поле; гипотеза Энгеля и Штеенбека о линейности профиля E/N в области катода. Разработаны модели самофокусировки электрического поля и тока на периферии катодного пятна, электрических дуг, молний, определяемых процессами амбиполярного дрейфа и ионизацией частиц газа прямым электронным ударом, позволяющие объяснить возникновение пучков быстрых электронов в таких плазменных структурах.

IV. Разработана методика моделирования кумулятивных процессов в плазмоидах, учитывающая их меняющуюся в пространстве геометрию, сложную структуризацию, обусловленную дисперсией процессов диффузии, нелинейностью и ветвистостью процессов амбиполярного дрейфа и процессов переноса, возникающих из-за нарушения нейтральности плазмы с током.

V. На базе построенной автором теории возмущения предсказаны новые явления в плазме с током, как-то:

— формирование дрейфовых скачков параметров с нарушением нейтральности и диффузионных скачков в условиях организации встречных амбиполярных дрейфовых потоков, обусловленных прокачкой газа и различной зависимостью подвижностей электронов и ионов от приведенного электрического поля; —динамическая самофокусировка электрического поля и слоя нескомпенсированного пространственного заряда в объеме плазмы вдали от электродов.

VI. С помощью построенной автором теории возмущения, описаны скачки с нарушением нейтральности и скачки со смешанными профилями.

VII. Разработана методика прямого доказательства существования амбиполярного дрейфа в объеме плазмы и выполнены прямые эксперименты, доказавшие асимметричностью полученных профилей параметров существование амбиполярного дрейфа плазмы, обусловленного различными зависимостями подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля. Выполнено сравнение экспериментальных результатов с численными и аналитическими, качественными и количественными- профилями параметров, подтвердившие возможность экспериментального, численного и аналитического исследования процессов амбиполярного дрейфа и диффузии Пуассона в плазме.

VIII. Впервые предсказаны, затем обнаружены и исследованы экспериментально и теоретически скачки с нарушением нейтральности и кумуляцией электрического поля.

IX. Классифицированы дрейфовые скачки, амбиполярные дрейфы и амбиполярные диффузии, предложена методика корректного определения' эффективных коэффициентов амбиполярного переноса.

X. Доказано, что кумулятивные процессы в плазмоидах существуют и могут быть описаны теоретически. На всех уровнях иерархии формируются и развиваются заряженные (кулоновские) структуры с кумулятивными струями.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах автора:

1.Высикайло Ф.И. Кумулятивно - реактивные диссипативные структуры как парадигма синергетики. В кн. Труды сем. "Синергетика". — М., МГУ, 2001, т. 4, с. 106-130.

2. Высикайло Ф.И. Кумулятивно-реактивные структуры и их диссипативные кристаллы. М., ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ТРИНИТИ, № 0090-А, 2002, с. 18.

3. Высикайло Ф.И. О применении феноменологии, синергетики и теории катастроф для описания диссипативных динамических структур. Ч. 1. М., ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ТРИНИТИ, № 0025-А, 1996, с. 38.

4. Высикайло Ф.И. Гиперсвойства кумулятивных диссипативных кристаллов. Труды Международной конференции VI Забабахинские научные чтения, Тезисы к докладам, г. Снежинск, Челябинской обл. РФ, 24—28 сентября, 2001, с. 31-32.

5. Борисов В.М. Высикайло Ф.И., Христофоров О.Б. Исследование однородного сильноточного скользящего разряда. // ТВТ, 1983, т. 21, № 5, с. 844—851.

6. Борисов В.М. Высикайло Ф.И. и др. Исследование условий формирования однородного сильноточного скользящего разряда. // ТВТ, 1984, т. 22, № 4, с. 661-666.

7. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кохан В.И., Христофоров О.Б. О связи ионизационных процессов с пространственными параметрами импульсного разряда в гелии. // Квантовая электроника, 1985, т. 12, № 11, с. 2317-2323.

8. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кирюхин Ю.Б., Христофоров О.Б., Исследование характеристик скользящего разряда по поверхности диэлектрика с высокой частотой повторения. Тезисы XV Межд. конф. по явл. в иониз. газах. Минск, 1981, ч. II, Р-1111.

9. Высикайло Ф.И. Скачки параметров неоднородной столкновительной плазмы с током, обусловленные нарушением квазинейтральности. // Физика плазмы, 1985, т. 11, №10, с. 1256—1261.

10. Высикайло Ф.И. О процессах сноса в плазме газового разряда. // Физика плазмы, 1990, т.16,№10,с.1268-1270.

11. Высикайло Ф. И. Амбиполярный дрейф в столкновительной плазме с током. Амбиполярная подвижность. // ТВТ, 1985, т. 23, № 4, с. 809-811.

12. Высикайло Ф.И. Амбиполярный дрейф слабоионизованной плазмы, обусловленный нелокальностью функции распределения электронов. // Физика плазмы, 1987, т. 13, № 2, с. 216-223.

13. Высикайло Ф.И. Кумулятивно-диссипативные кристаллы с пучками. Труды XXX Звенигородской конф. по физ. плазмы и УТС, Тезисы к докл., М.: РАН, 2003, с. 107.

14. Борисов В.М., Высикайло Ф.И. и др. Скользящий импульсно-периодический разряд. // Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 10, с. 2110-2112.

15. Абросимов Г.В., Высикайло Ф.И., Письменный ВД., и др. Параметры несамостоятельного фотоионизационного разряда в смесях СО : N 2: X (X—N О, КН3, СзНд, Хе). // Физика плазмы, 1988, т. 14, № 6, с. 727-729.

16. Высикайло Ф.И. и др. Об оптимизации средней мощности эксимерных импульсно-периодических лазеров наКгБ и ХеС1. //Квант, элек., 1981, т. 8, № 9, с. 1909-1912.

17. Борисов В.М., Высикайло Ф.И. и др. Об особенностях импульсно-периодического режима эксимерных лазеров. IIКвантовая электроника, 1983, т. 10, № 3, с. 540-546.

18. Высикайло Ф.И., Шаров И.В. и др. Система катодных пятен как кулоновский кумулятивно-диссипативный кристалл. — Тезисы докладов на XI конф. по физике газового разряда. Рязань, 2002, ч.1, с. 14-16.

19. Высикайло Ф.И. Планета Земля — мультифрактальный диссипативный кристалл. Тез. докл. X научный семинар "Система "Планета Земля" — М.: Геофак МГУ, 5—6.02.2002, с. 268-278.

20. Александров НЛ., Высикайло Ф.И., Исламов Р.Ш., Кочетов И.В. и др. Функция распределения электронов в смеси М2:02'=4:1. // ТВТ, 1981, т. 19, № 1, с. 22—27.

21. Александров НЛ., Высикайло Ф.И., Исламов Р.Ш., и др. Расчетная модель разряда в смеси N2:02=4:1 // Теплофизика высоких температур. 1981, т. 19, № 3, с. 485-490.

22. Акишев Ю.С., Высикайло Ф.И., Напартович А.П., и др. Исследование квазистационарного разряда в азоте. // ТВТ, 1980, т. 18, № 2, с. 266-272.

23. Бондаренко А.В., Высикайло Ф.И. Кохан В.И. Продольный разряд в турбулентном потоке азота // Теплофизика высоких температур. 1983, т. 21, №2, с. 388-389.

24. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев СЛ., Письменный В.Д. и др. Экспериментальные исследования амбиполярного дрейфа плазмы, возмущенной пучком быстрых электронов. 11ДАНСССР, физика, 1987, т. 297, № 4, с. 833-836.

25. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев С.А. Экспериментальное подтверждение существования скачков параметров газоразрядной плазмы. // Письма в ЖТФ, 1986, т. 12, №16, с. 992-995.

26. Высикайло Ф.И., Голубев С.А., и др. Исследование дрейфовых скачков газоразрядной плазмы // Физика плазмы, 1987, т. 13, № 12, с. 1524—1529.

27. Высикайло Ф.И., Цендин Л.Д. Резко неоднородные профили концентрации плазмы в разряде при повышенных давлениях. ПФизика плазмы, 1986, т. 12, № 10, с.1206 - 1210.

28. Высикайло Ф.И. О модели продольного разряда в сверхзвуковом потоке электроположительного газа. // ТВТ, 1986, т. 24, № 4, с. 657-661.

29. Высикайло Ф.И., Трухин С.С. Численная модель столба плазмы продольного разряда, возмущенного внешним ионизатором. // ТВТ, 1987, т. 25, № 3, с. 597-599.

30. Бевов Р.К., Высикайло Ф.И., и др. О влиянии паров воды на несамостоятельный газовый разряд. // Теплофизика высоких температур, 1982, т. 20, № 6, с. 1038-1043.

31. Бевов Р.К., Высикайло Ф.И. и др. О разрушении отрицательных ионов в несамостоятельном разряде в смеси К2:02. // ТВТ, 1983, т. 21, № 1, с. 171-173.

32. Высикайло Ф.И., Певгов В.Г., Кочетов И.В. и др. Расчет электронных кинетических констанот во влажном воздухе. // ТВТ, 1983, т. 21, № 6, с. 1221-1223.

33. Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Низьев В.Г. и др. Контракция распадающейся плазмы разряда в азоте. // Физика плазмы, 1978, т. 4, № 2, с. 358-365.

34. Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Сон Э.Е. Об устойчивости несамостоятельного тлеющего разряда в чистом азоте. // Физика плазмы, 1978, т. 4, № 6, с. 1383-1389.

35. Высикайло Ф.И. и др. Ионизационное равновесие в положительном столбе продольного разряда в азоте. // ТВТ, 1984, т. 22, № 3, с. 602-604.

36. Высикайло Ф.И., Сон Э.Е. Об устойчивости несамостоятельного тлеющего разряда в чистом азоте. XIII междунар. конф. по явлен, в ионизованных газах. Берлин, 1977, с. 59-60.

37. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., и др. Исследования характеристик фотоионизационных эксимерных лазеров. // Квантовая электроника, 1980, т. 7, № 3 с. 593-598.

38. Высикайло Ф.И., и др. О флюоресценции КгБ* в объемном разряде на стадии до-пробойного ионизационного размножения. НКвант. элект., 1985, т. 12, № 6, с. 1311-1313.

39. Высикайло Ф.И. и др. Закономерности флюоресценции КтИ*, ХеР* в объемном разряде. // Квантовая электроника, 1985, т. 12, № 6, с. 1196-1203.

40. Высикайло Ф.И. и др. Стационарный тлеющий разряд в азоте с отрицательной вольт-амперной характеристикой. // Физика плазмы, 1988, т. 14, № 6, с. 734-736.

41. Высикайло Ф. И., ЧулковВ. В. Распространение неоднородности плазмы в газах со знакопеременным дифференциальным амбиполярным дрейфом. // Физика плазмы, 1987, т. 15, № 1, с. 120-122.

42. Бородин А.М., Высикайло Ф.И., Письменный В.Д., и др. О влиянии малых примесей на характеристики несамостоятельного разряда в азоте при криогенных температурах. // ДАНСССР, физическая химия, 1989, т. 306, № 6, с. 1397-1400.

43. Высикайло Ф.И. и др. Об образовании проводимости в потоке газа при инжекции азота из капиллярных плазмотронов. // Физика плазмы, 1983, т. 9, № 5, с. 1076-1081.

44. Высикайло Ф.И., и др. Комбинированный разряд, поддерживаемый инжекцией азота из капиллярного плазмотрона. // Физика плазмы, 1985, т. 11, № 11, с. 1421-1424.

45. Адамяк Б.Ю., Высикайло Ф.И., Сень В И. Датчик для измерения пространственного профиля скорости ионизации газа электронным пучком. // Приборы и техника эксперимента, 1988, №4, с. 130-132.

46. Высикайло Ф.И. Геометрическая кумуляция энергии, массы и импульса в кулоновских диссипативных кристаллах. // Труды 10 Российской конф. По холодной трансмутации ядер химических элементов и шаровой молнии. Дагомыс 29.09- 06.10. 2002 Тез. к докл. с. 56.

47. Высикайло Ф.И. О систематизации кумулятивных явлений в плазме с током. // Труды Междунар. конф. VII Забабахинские научные чтения, Тез. к докл., г. Снежинск, Челябинской обл. РФ, 8—12 сентября, 2003, с. 23-24.

48. Высикайло Ф.И., Чулков В.В. Уединенные волны в газах с немонотонным амбиполярным дрейфом. Тез. Док. VII Всес. конф. по физ. Низкотемп. плазмы, Ташкент, 1987, ч. I, с. 279-280.

Фото 1. Разряд в воздухе (пример плазменной структуры с цилиндрической симметрией). Фото 2. Рост ширины цилиндрического самофокусирующегося разряда с ростом тока [40]: а) цилиндрический, положительный столб, б) фарадеево темное пространство, с) катодное свечение и его отражение в зеркально полированном катоде.

Фото 3. Разряд в трубке в зависимости от тока. Из фотографий видно как ширина скачка уменьшается с увеличением тока (сверху вниз). Скачок приближается, с ростом тока, к области ионизации пучком быстрых электронов [9,10]. По мере рекомбинации плазмы (справа от области ионизации пучком быстрых электронов) видно, как увеличивается поперечный размер столба (в области стрелки).

Рис 1. Схема цилиндрического радиального притягателя - водостока.

Рис. 2а. Два катодных пятна. Стрелками показаны направления кумуляции концентрации электронов и приведенного поля. Над вторым пятном приведен пример возможной компоновки структурированных плазмоидов с различной симметрией (к = 0 - плоскостная, к ш 1 -цилиндрическая, к • = 2 - сферическая).

Рис. 8. Рис. 9.

Рис. 7. Профили напряженности электрического поля Е/Ео = iho в зависимости от г/г0 в приближении амбиполярный дрейф-рекомбинация для различных значений к. Рис. 8. Профили приведенной концентрации электронов в зависимости от т/г0 в приближении амбиполярный дрейф-рекомбинация для различных значений к. Рис. 9: Схемы кумуляции ионного и электронного потоков, объясняющие возникновение обратного движения катодного пятна в поперечном току магнитном поле. ПРИЛОЖЕНИЕ

I) обобщенная кумуляция энерго-массо-импульсных потоков сопровождается возбуждением новых степеней свободы, среда становится геликоидальной (вихревой, с -горообразными потоками), возникает синергетический эффект, определяемый работой внешних сил, порождающих и развивающих диссипативные структуры и их системы в активизируемой ими среде, при этом структуры проявляют себя как новое фазовое состояние;

II) пространственной симметрией (имеют мульти-иерархичный порядок);

III) анизотропией свойств в пространстве и времени (формируются русла и кумулятивные струи);

IV) полиморфизмом (установлены три формы диссипативных «кристаллов» [1,4]);

V) изоморфизмом (диссипативные «кристаллы» и их участки копируют друг друга);

VI) пространственной агрессивностью (продвигаются в пространстве);

VII) упругости (стремятся восстановить форму, обладают динамической, удивительной устойчивостью форм);

VIII) кумуляции энергомассовых потоков в кумулятивные струи (по мере кумуляции процессы становятся ''мгновенными", а элементы среды сверх высоко энергетичными, что обусловлено кумуляцией обобщенной силы, работы и дискриминацией элементов в потоках);

IX)" 'само "формирования окружающей мультифазовой и мульти-иерархичной среды обитания с гиперболическими профилями пар (у(г) ~ 1/(ао-т), где х, у, г...)- обобщенный закон Эсту-Кондона-Ципфа-Мальдельброта...;

X) имеют спектр резонансных частот, с нелинейной дисперсией, самофокусировкой, с гиперболическими временными профилями, обусловленными кумуляцией энерго- потоков;

XI) так как на поверхности диссипативной структуры или «диссипативного кристалла» осуществляется фазовый переход или скачок параметров, то для их поверхности удается вводить понятие нормальных плотности обобщенного энергомассового потока, характерной частоты, характерного размера, поэтому

XII) диссипативные системы и их элементы выстраиваются по иерархии, разбиваются на каскады и даже макроквантуются в пространстве и времени;

XIII) спектральная мощность излучения волн (отраженных или порождаемых в недрах структур) кумулятивно-диссипативными системами, имеет зависимость от частоты 1/о)в [4], где а определяется геометрическими особенностями и другими параметрами всей кумулятивной системы;

XIV) кумулируют энерго-массо-импульсные потоки, преобразуют их в иные и иначе, и в ином качестве, их рассеивают. Кумулятивно-диссипативные системы являются для схлопывающихся потоков катализаторами, трансмутаторами, преобразователями, возбудителями новых вдруг возникающих (эмержентных) в этих структурах свойств у элементов и т.д.;

XV) кумулируют пространство (характерные размеры) и время (характерные частоты) фокусирующихся потоков и иначе их разворачивают после компрессии или коллапса.

Наличие кумулятивных струй прибавляет

I) свойства пространственной структурной кумулятивно-реактивной сверхагрессивности, (диссипативные структуры и диссипативные «кристаллы» сверхбыстро продвигаются вперед кумулятивной струей или структурой, фокусирующей в кумулятивную струю потоки;

II) свойства структурной кумулятивной {характеризуемые приставкой "гипер" или «сверх») теплопроводности, проводимости, информативности, текучести; кумулятивного испарения; структурной кумулятивной сублимации;

III) свойства кумулятивного, самофокусирующегося (сверх) экономного расходования энергетических ресурсов (кумулятивными процессами с гиперболическими профилями параметров обосновывается феноменологический принцип наименьшего действия в кумулятивных структурах).

Схема 1. Схема 2.

Схемы последовательной модификации коэффициентов амбиполярной диффузии и скорости амбиполярного дрейфа.

0 4"'9192

Введение.

Глава Диссипативные структуры и их регулярные системы (Литературный обзор).

§ 1.1. Анализ фокусирующей геометрии и функций отдельных участков диссипативных структур.

§1.2. Классификация параметров, определяющих динамический порядок и их взаимосвязь.

§ 1.3.Кумулятивные струи в формообразовании.

§ 1.4. Регулярные системы диссипативных структур.

§1.5. О взрывах на поверхности электродов в диссипативных структурах.

§ 1.6. Гиперболические профили в диссипативных системах при наличии ступенчатых процессов возбуждения.

§ 1.7. Модификация элементов среды и геометрических форм диссипативных структур.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Модифицированные уравнения Больцмана и переноса электронов в неравновесной нестационарной и неоднородной плазме.

§ 2.1. Малые и основные параметры в газоразрядной плазме.

§ 2.2. Неоднородная и нестационарная функция распределения электронов в неравновесной плазме в неоднородном квазистационарном электрическом поле.

§ 2.3. Модифицированное уравнение переноса и коэффициенты переноса электронов в слабоионизованной нестационарной и неоднородной плазме.

§ 2.4. Модифицированные уравнения Болъцмана и переноса электронов в комбинированном электрическом поле в нестационарной и неоднородной плазме.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Анализ полной системы нестационарных гидродинамических уравнений переноса заряженных частиц плазмы по теории возмущений.

§3.1. Полная система электродинамических и гидродинамических уравнений для ионов и электронов в плазме.

§ 3.2. Основные параметры теории возмущения для полной системы гидродинамических и электродинамических уравнений.

§ 3.3. Уравнения переноса плазмы в стационарном квазиоднородном поле. Дрейфовое поле в нулевом приближении. Амбиполярный дрейф.

§ 3.4. Понижение порядка системы гидродинамических уравнений в электроотрицательном газе. Плазмохимический амбиполярный дрейф.

§ 3.5. Уравнения переноса простой плазмы в квазистационарном, квазиоднородном поле. Пуассоновское приближение. Амбиполярная диффузия Пуассона.

§ 3.6. Уравнения переноса простой неоднородной плазмы в ВЧ поле. Пуассоновское приближение. Амбиполярная диффузия Пуассона в ВЧ полях.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Решение нестационарных гидродинамических уравнений переноса заряженных частиц по теории возмущений. Диффузионное поле, поля Пуассона и токов смещения.

§4.1 Амбиполярная диффузия и модифицирование ее коэффициента при учете нарушения нейтральности.

§ 4.2. Модифицированное уравнение переноса ионов. (Учет неоднородности и нестационарности функции распределения электронов в уравнениях переноса ионов).

§ 4.3. Модифицированные уравнения переноса возбужденных частиц.

§ 4.4. Влияние диффузионного поля, неоднородности и нестационарности функции распределения электронов в процессах рождения и гибели частиц на инкременты, групповые и фазовые скорости возмущений.

§ 4.5. Поперечный току перенос плазмы из-за нарушения нейтральности.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Применение решений полной системы нестационарных, гидродинамических уравнений переноса заряженных частиц плазмы по теории возмущений для моделирования экспериментально исследуемых неоднородных профилей параметров.

§ 5.1. Сравнение экспериментальных и численных исследований амбиполярного дрейфа в плазме квазистационарного разряда в азоте.

§ 5.2. Сравнение экспериментальных и численных исследований амбиполярного дрейфа в плазме продольного стационарного разряда в турбулентном потоке азота. Дрейфовые профили при рекомбинационно-диффузионном режиме гибели плазмы.

§ 5.3. Стационарный тлеющий разряд в азоте с отрицательной волътамперной характеристикой. Амбиполярные профили при диффузионном режиме гибели плазмы.

§ 5.4. Экспериментальные исследования амбиполярного дрейфа плазмы, возмущенной пучком быстрых электронов.

§ 5.5. Стационарная одномерная модель разряда в электроотрицательном газе.

§5.6. Описание анодного слоя в газоразрядной плазме в нулевом

Пуассоновском приближении.

§ 5.7. Влияние амбиполярного дрейфа на стабильность характеристик разряда по отношению к внешним воздействиям на различные компоненты плазмы. Виды амбиполярного дрейфа.

Выводы к главе

§.

Глава 6. Дрейфовые скачки и взрывные профили в столкновительной плазме с током.

§ 6.1. Дрейфовые скачки в электроположительном газе. Описание в дрейфовом приближении.

§ 6.2. Теоретическое описание стационарных скачков с нарушением нейтральности.

§ 6.3. Численное моделирование стационарных скачков с нарушением нейтральности.

§ 6.4. Дрейфовые скачки с нарушением нейтральности в разряде в электроотрицательном газе.

§ 6.5. Распространение скачков в плазме в газах со знакопеременным дифференциальным амбиполярным дрейфом.

§ 6.6. Экспериментальные доказательства существования дрейфовых скачков с нарушением нейтральности. Сравнение экспериментов с теорией.

§ 6.7. Постановка задачи о кумуляции в газоразрядной плазме.

§ 6.8. Математические модели, аналитические и численные расчеты кумулятивных процессов в газоразрядной плазме.

§ 6.9. Геометрические формы и типы кумуляции в газоразрядной плазме. Кумулятивные плазменные каскады в пространстве.

§ 6.10. Сферически симметричный кумулятор с кумулятивной струей.

§ 6.11. Плоскостные и цилиндрические кумуляторы.

§ 6.12. Спектр собственных времен. Резонансные частоты.

§6.13. Анализ результатов исследования абиполярной кумуляции (бикумуляции) потоков электронов и ионов и взрывных профилей напряженности электрического поля в плазменных структурах.

Выводы к главе 6.

Актуальность темы. В настоящее время интенсивно изучаются способы достижения и продолжительного удержания во времени экстремальных состояний вещества. Знания о таких состояниях используются для создания новых технологий, материалов и т.д., в том числе, и для применения в специальных целях. Импульсной кумуляцией энергомассовых потоков удается на короткое время достичь экстремальных состояний вещества.

Свойством постоянно (квазистационарно) фокусировать массу и схлопывать энергомассовые потоки к центру фокусировки на всех уровнях обладают водосток, торнадо, циклон, смерч и другие структуры, и их регулярные системы. Явления, определяемые фокусировкой энергомассовых потоков, в гравитационном поле осуществляются в макро космосе (в областях нейтронных звезд, пульсаров, квазаров, новых и сверхновых звезд, окружающих их туманностях и межгалактических молниях). Энергетически эти явления подпитываются благодаря постоянной фокусировке радиально схлопывающихся энергомассовых потоков и их трансмутации. Исследованию кумуляции и результатов деятельности процессов фокусировки, определяемых гравитационными полями, уделено значительное внимание. Известны работы по ритмодинамике пульсаров, в которых изучаются спектры и законы импульсно-периодического функционирования таких систем. Открыто и подробно исследовано явление самофокусировки электромагнитного поля, при прохождении излучения через вещество. Обусловлена такая самофокусировка изменением диэлектрической проницаемости сплошной среды, активизируемой внешним излучением. Известны работы по кумуляции магнитных полей. Теоретических работ о самофокусировке электрических полей в структурах в газоразрядной плазме практически нет, а экспериментальные работы в этом направлении до сих пор относятся к «загадочным» или спонтанным явлениям. Как показано в данной работе неограниченный рост или кумуляция напряженности электрического поля к центру или некой оси может быть описан в рамках модели амбиполярный дрейф-ионизация.

Кулоновские силы являются наиболее мощными, поэтому исследования динамической самоконденсации объемного заряда, кумуляции или фокусировки заряженных потоков вещества, конкретных процессов взрывного роста напряженности электрического поля и концентрации частиц плазмы в активизируемом к экстремальным состояниям веществе и выявление необходимых для глубокой фокусировки энергомассовых потоков соответствующих фазо- и различных геометрических формообразований, проявляющих себя в виде плазменных структур являются весьма актуальными. Например, нарушение нейтральности на уровне (nj-ne)/N -10" (где гц, пе -концентрации ионов и электронов, N - концентрация нейтральных частиц) останавливает соответствующие гравитационные процессы фокусировки.

Структуры в различных фазовых состояниях в газоразрядной плазме излучают звуковые, электромагнитные и прочие волны. Изучая эти волны, можно определить законы взрывного роста напряженности электрического поля и кумуляции потоков заряженных частиц в протяженных, кулоновских структурах, имеющих дальний динамический порядок и трансляционную симметрию.

Роль процессов кумуляции энергомассовых потоков является определяющей в процессах переноса энергии, импульса и массы через границу различных сред (отличающихся фазовым и прочими состояниями). Поэтому и возникают на границе металл-газ, металл-жидкость и т.д. катодные и анодные пятна, кумулирующие энергомассовые потоки. О фокусировке электрической энергии указывает интенсивное свечение из этих областей. В динамических структурах особая геометрия потоков и соответствующие кумулятивные процессы сближают характеристики (параметры) разнородных сред. Но, динамические структуры и их системы возникают и в гомогенных средах при достижении параметров внешней обобщенной силы или энергетического перепада критических значений в определенной области среды при формировании фокусировщика (фокусирующей линзы) энергомассовых потоков. Такие динамические структуры являются кумулятивно-диссипативными структурами. Цель самоформирования кумулятивно-диссипативных структур в гомогенных средах заключается, и в этом случае, в том, чтобы наиболее эффективно сблизить параметры, управляющие динамическим порядком в направлении градиента энергетического перепада и тем минимизировать энергозатраты на перенос энерго-массово-импульсных потоков. Минимизация энергозатрат происходит при формировании структур, фокусирующих энергомассовые потоки и формирующих кумулятивные струи. Как показано в данной диссертации такое формирование в плазме сопровождается взрывным ростом приведенной внешней электрической силы (параметра E/N, где Е - напряженность электрического поля) к центру фокусирующей системы.

Проникновение в объем плазмы, и формирование резко неоднородных профилей электрических полей, в том числе и на ее приэлектродных границах составляет основную особенность динамики плазмы. Внутренние поля определяют скорость общего движения неоднородности плазмы, быстроту, пространственный и временной характер ее расплывания. Процессы переноса вдоль тока в плазме можно разделить на процессы амбиполярного дрейфа (Кольрауш, Вебер 1897, Штарк 1903, Гуревич, Цедилина 1967, Высикайло 1980-2003 и др.) и амбиполярной диффузии (Шоттки 1924, Сорока, Шапиро 1979, Высикайло 1985, 1990 и др.). Относительная роль этих процессов на характерных размерах L определяется параметром 1U/L = e/eEL, где 8 — характеристическая энергия электронов, lu = l/[N(auam)0 5] = 1/[N amV<5 ] — энергетическая длина пробега электронов, сти — сечение неупругого рассеяния электронов, Стщ — транспортное сечение рассеяния, 5 — фактор неупругости, характеризующий передачу энергии от электрона к нейтральной частице (при рассеянии без изменения внутреннего состояния частицы 5 = 2m/M, т — масса электрона, М — масса нейтральной частицы). С повышением давления 1и уменьшается, параметр 1U/L становится мал, и следует учитывать процессы амбиполярного дрейфа, пренебрегая диффузией. Однако если токи не велики и 1Е » 1и (где 1Е = Е/4л;епс), то нарушение нейтральности в плазме с током приводит к вынужденной диффузии (Сорока, Шапиро 1979), которую предложено называть диффузией Пуассона (Высикайло 1985), в отличие от амбиполярной, диффузии Шоттки. Параметром пренебрежения амбиполярной диффузией Пуассона по сравнению с амбиполярным дрейфом является 1ЕУЬ.

Эффективная скорость амбиполярного дрейфа есть скорость распространения возмущений плазмы при повышенных давлениях и ее роль аналогична скорости звука в обычной газодинамике. Поэтому, с одной стороны, методы анализа, разработанные при моделировании различных (звуковых и ударных) волн в газодинамике, могут быть использованы практически без существенных изменений при анализе распространения возмущений концентрации и напряженности электрического поля в плазме (А.В. Гуревич, Е.Е. Цедилина 1967). С другой стороны, явлениям, хорошо известным в газодинамике, должны соответствовать аналогичные, но недостаточно изученные явления при распространении возмущений в плазме при повышенных давлениях газа. Такими явлениями в газодинамике являются смерчи и циклоны, в гидродинамике водостоки и водовороты, а в плазмодинамике катодные пятна, четочные, шаровые, линейные молнии, электрические дуги и другие плазмоиды. В этих плазмоидах явно, что наблюдается даже визуально, происходит фокусировка электрической энергии. При этом в таких структурах осуществляется сложный перенос зарядов. Амбиполярную кумуляцию заряженных частиц в плазме можно описать с помощью амбиполярного дрейфа (Ф.И. Высикайло 1996). Для корректного описания таких явлений в плазме необходимо знание возможных процессов амбиполярного дрейфа, определяемого рядом параметров, среди которых основным является параметр E/N.

Е.И. Забабахин отмечал, что неограниченная кумуляция останавливается возбуждением новых степеней свободы. Согласно предположениям, высказанным автором диссертации, все динамические структуры кумулируют энерго-массо-импульсные потоки, трансмутируют их элементы в иные формы, в частности, увеличивают и перераспределяют удельную энергию. Только после возбуждения в них новых степеней свободы структуры диссипируют потоки в окружающую среду в новом энергомассовом виде (с возбужденными, внешней обобщенной силой, новыми степенями свободы).

Во многих случаях в динамических структурах в обобщенных сплошных средах при достижении параметрами, определяющими динамический порядок, критических значений формируются кумулятивные струи. В кумулятивных струях в области фокусировки и происходит схлопывание энергомассовых потоков. По мере фокусировки характерные размеры кумулятивных струй, характерные частоты и типы происходящих в них процессов, могут существенно отличаться от аналогичных параметров в периферийной области фокусировки. В кумулятивных струях, по мере фокусировки энергомассовых потоков, характерные частоты растут, а характерные размеры резко уменьшаются. Это приводит к разделению (макроквантованных) процессов на видимые для исследователей (в области фокусировки) и не видимые — загадочные (в области кумулятивной струи и т.д.). Как правило, не замечают узкие кумулятивные струи, но бывает, не замечают и весь кумулятивно-диссипативный процесс как целостное дуальное (андрогинное) явление.

Роль кумулятивных струй в формообразовании в сплошной среде заключается в предварительной активации ранее не активизированной к структуроформированию среды. Согласно предлагаемой в диссертации модели самофокусировки энергомассовых потоков в молнии узкие (с расходимостью ~2°) высоко энергетичные электронные пучки — кумулятивные струи, высыпающиеся из молний, осуществляют ионизацию воздуха при импульсном ее продвижении в направлении от отрицательно заряженного облака. После предионизации происходит амбиполярное формирование новой части молнии в результате кумулятивных процессов переноса, фокусирующих энергомассовые потоки.

Пропускная и фокусирующая способности структурированной на кумуляцию потоков среды (при минимуме энергетических затрат на возбуждение в среде новых фазовых состояний и соответствующих им динамических формообразований) во много тысяч раз превышает возможность продвижения энергомассовых потоков в бесструктурной среде. В среде без областей геометрически структурированных на кумуляцию или фокусировку энергомассовых потоков, и без гиперпроводящих кумулятивных струй с новыми фазовыми состояниями энергомассовые потоки распространяются очень медленно. Структуризацию среды, упорядоченность с дальним и ближними порядками, в том числе, и ее такую геометрическо-топологическую и энергетическую "память" о пронизавших среду энергомассовых потоках относят к самоорганизации. Но не следует забывать, что самоорганизация среды в динамических (диссипативных) структурах и их системах происходит под действием внешней обобщенной силы, совершающей работу по активизации элементов среды к самоорганизации и упорядочиванию.

Упорядоченные внешней силой структуры И. Пригожин назвал диссипативными структурами. Известны примеры химических диссипативных структур, нарушающих пространственную симметрию. Они называются (структурами Тьюринга) в память об Алане Тьюринге, который первым выдвинул в 1952г. гипотезу о том, что, взаимодействие между нелинейными химическими реакциями и диффузией может приводить к образованию пространственных неоднородных, регулярных структур. В данной работе исследуются неоднородные структуры, в которых перенос осуществляется не только различными типами диффузий, как в структурах Тьюринга, а и амбиполярным дрейфом (Высикайло 1996г.). Такие макроквантованные, мультифазовые, мультииерархичные системы диссипативных структур, выступающие единым глобальным целым, автором диссертации предложено назвать — кумулятивно-диссипативными «кристаллами», так как они обладают многими, если не всеми, свойствами обычных кристаллов (Высикайло 1996г.).

Структуризация в среде обеспечивает геометрическую самофокусировку или кумуляцию энерго-массо-импульсных потоков. Связан этот процесс с самоформированием и последующим развитием в среде фильтрующих, дискриминирующих. селектирующих, упорядочивающих, энергосберегающих, фокусирующих энерго-массо-импульсиые потоки и их элементы динамических переходных слоев (исполняющих роль полупроницаемых мембран) и кумулятивных струй. Общие проблемы при формировании четко выраженной структурной самоорганизации энерго-массово-импульсных потоков через обобщенную сплошную среду (с резкими скачками параметров, выполняющих, роль полупроницаемых мембран) и установление дальнего порядка через формирование динамических структур и их регулярных строго упорядоченных систем под действием внешней обобщенной силы или энергетического перепада в сплошных средах следует относить к проблемам кумулятивно-диссипативного формообразования (Ф.И. Высикайло 2001).

В диссертации подробно изучены теоретически и экспериментально профили, фокусирующие потоки заряженных частиц и тем приводящие к кумуляции, с симметрией:

1) сферической,

2) цилиндрической,

3) плоскостной.

На этом основании у фокусирующих структур и их регулярных систем, в том числе |и в газоразрядной плазме, можно выделить несколько типов симметрии (см. Гл. 1 и 6).

В соответствии с основными типами кумуляции энергомассовых потоков установлено несколько разновидностей структурной или кумулятивней теплопроводности, проводимости и т.д. Например, в плазме часто возникает слоистая структурная проводимость, проявляющая себя в виде ярко светящихся страт параллельных плоским электродам. |Электрическая дуга, молния, линейная трещина в металлах возникают Яри цилиндрической кумуляции энергомассовых потоков. В молнии цилиндрическая кумуляция приводит к формированию гиперпровоДящей непрерывно или импульсно продвигающейся струи высоко энергетичных электронов. В такой линейной (продольные размеры — L » г — радиальных) регулярной системе формируются пучки электронов с энергией в несколько МэВ. Катодное пятно в предлагаемой подходе представляет сферическую форму фокусировщйка. В плазме разряда в водороде наблюдалась автором диссертации j с В.М. Шашковым кумуляция ("стакан в стакане"), когда яркие цилиндрические слои были расположены параллельно друг другу с осью, перпендикулярной плоским электродам (продольные полному току цилиндрические страты).

В данной диссертации подробно исследуются явления нелинейной самоорганизации дискриминирующих профилей (мембран, селектирующих и направляющих потоки заряженных частиц), упорядоченных на больших расстояниях и формирующих протяженные структуры в; газоразрядной плазме при повышенных давлениях. В диссертации ^делено значительное внимание изучению закономерностей процессов переноса электронов, ионов и амбиполярным нелинейным процессам сноса профилей плазмы с учетом внутренних электрических полей. На базе моделей амбиполярных явлений переноса, предложенных Кольраушем, Вебером, Шоттки и существенно модифицированных автором в диссертации получены модифицированные коэффициенты амбиполярного переноса в газоразрядной плазме с током и корректные инкременты бе неустойчивостей (прилипательной, со ступенчатыми процессами ионизации и т.д.).

В диссертации предложена математическая модель процесса неограниченного роста напряженности электрического поля к центру плазменной структуры. В деталях исследован новый открытый автором конкретный механизм амбиполярной кумуляции плотности электрического тока и напряженности электрического поля к центру плазменной структуры. Неограниченный рост напряженности электрического поля к центру структуры приводит к возбуждению радиальных к полному току потоков заряженных частиц плазмы в областях у Катодного пятна, молнии и других плазменных структур — плазмоидов |и их регулярных систем, обладающих дальним порядком и трансляциойной симметрией.

Автором диссертации в 1985г. были предсказаны скачки с нарушением нейтральности или динамической самофокусировкой объемного заряда, и предложены! способы управлять этими скачками, изменяя скорость прокачки г^за и величину тока. В 1985г. автором были установлены основные параметры, определяющие явление плоскостной динамической самофокусировки объемного заряда в плазме с током. Исследованы профили сложных или смешанных дрейфовых скачков, когда процессы диффузии и нарушение нейтральности осуществляют сравнимый вклад в формирование неоднородных профилей параметров.

В главе 3 и 4 автором построен соответствующий каскад теории возмущений для полной системы гидродинамических уравнений переноса заряженных частиц в неравновесной плазме. В результате анализа системы уравнений расширена область применимости простых гидродинамических уравнений для описания явлений дрейфового и диффузионного амбиполярного переноса и структуроформирования плазмоидов (плазменных образований, выступающих визуально единым целым) в газоразрядной плазме.

Возможно, что в кулоновских структурах при схлопывании энергомассовых потоков, может происходить преодоление кулоновского барьера ядер. Однако организовать такую, практически неограниченную, кулоновскую кумуляцию энергомассовых потоков в протяженных, самоформирующихся в плазме структурах (электрических дугах, катодных пятнах, шаровых молниях) для промышленных целей представляется пока далеко не простой задачей.

И, тем не менее, актуальность изучения протяженных кулоновских (самосхлопывающих энергомассовые потоки) структур, их регулярных систем, а также детальное изучение процессов переноса, формирующих в них нестационарные и неоднородные профили параметров, возникающих в них скачков, играющих роль высоко проводящих русел, мембран и потенциальных стенок в таких системах, в этом плане становится очевидной, а практическая ценность исследовательских работ в этом направлении может оказаться весьма существенной.

Цель и задачи работы.

Основной целью работы является теоретическое и экспериментальное выявление закономерностей процессов формирования и переноса структур с неоднородными профилями параметров в слабоионизованной плазме. Знания этих закономерностей используются для:

- создания однородного объемного разряда с целью применения в мощных газоразрядных лазерах;

- получения новых материалов и материалов с необходимыми свойствами, возникающими при обработке электрическими полями;

- создания накопителей электрической энергии;

- получения плазменных структур и управления их параметрами для выращивания нанотрубок, алмазных пленок и т.д.

Достижение поставленных целей осуществлялось решением следующих задач:

1. Сформулировать основы теории формообразования структур и самоорганизации потоков частиц из-за нелинейного взаимодействия внешних электрических полей с плазмой в заряженных структурах.

2. Модифицировать метод, разработанный Шоттки (для описания процесса амбиполярной диффузии плазмы) и теории других исследователей (уточняющие коэффициенты диффузии и термодиффузии электронов) и на этой базе построить свою теорию возмущений для нелинейных процессов переноса, позволяющую более полно и в более широком диапазоне параметров описать процессы формирования неоднородных профилей в структурах и их упорядоченных системах в плазме с током.

3. На основании исследования пространственно-временного распределения параметров в плазменных системах разработать наиболее полную модель кумуляции потоков заряженных частиц и неограниченного роста электрического поля в плазме, способную на базе взрывных процессов объяснить широкий спектр явлений, до сих пор, не имеющих научного объяснения, и относимых к спонтанным или "загадочным" явлениям.

4. Создать методики аналитического и численного моделирования процессов переноса в плазменных структурах, определяемых дисперсией и нелинейностью процессов амбиполярного дрейфа, процессов диффузии и процессов переноса, обусловленных нарушением нейтральности плазмы и нестационарностью и неоднородностью параметров, определяющих ФРЭ.

5. Получить простые соотношения (уравнения геометрическо-энергетического состояния плазмоидов), связывающие геометрические параметры (характерные размеры диссипативных структур) с энергетическими параметрами (E/N, ne/N и др.).

6. Разработать методику экспериментальных исследований, провести эксперименты и сравнить экспериментальные результаты с численно и аналитически полученными профилями параметров в кумулятивных системах различных типов симметрии в слабоионизованной плазме.

7. Описать с помощью, разработанной теории возмущений, впервые предсказанные автором и затем впервые обнаруженные экспериментально скачки параметров с нарушением нейтральности (слои объемного заряда).

8. Получить численные и аналитические, неоднородные профили параметров, определяющих динамический порядок в энергомассовых потоках, возникающих из-за граничных условий и наличия амбиполярных потоков различного генезиса (происхождения). Разработать аналитическую и численную модели кумуляции тока и взрывного роста напряженности электрического поля для описания плазменных структур.

Научная новизна.

1. Впервые, в рамках газоразрядной, слабоионизованной плазмы, сформулированы основы динамики формообразования структур с кумулятивными струями, позволяющие описывать процессы формирования резко неоднородных профилей приведенной напряженности электрического поля (E/N) в им же активизируемой сплошной среде. Автором диссертации доказано, что взрывной рост параметров E/N, ne/N и др. к центру фокусировки энергомассовых потоков, описываемый амбиполярным дрейфом плазмы и ионизацией, является неотъемлемым свойством динамических структур в газоразрядной плазме.

2. Автором диссертации обоснована и введена классификация параметров, определяющих характерные размеры неоднородных профилей и характерные частоты в плазменных структурах в газоразрядной плазме, выявлена взаимосвязь этих параметров.

3. Впервые теоретически предсказаны новые явления: а) динамическое формирование слоя нескомпенсированного объемного заряда и соответствующих резко неоднородных профилей напряженности электрического поля вдали от границ раздела металл-плазма; б) самоорганизация дрейфовых скачков с нарушением нейтральности, обусловленных схлопыванием плоских амбиполярных волн в плазме с током. Эти скачки экспериментально обнаружены; в) самокумуляция плотности тока, взрывной рост напряженности электрического поля, концентрации электронов и ионов: на периферии катодного пятна как в сферическом кулоновском фокусировщике; на периферии молнии и электрической дуги, как цилиндрических, динамических, фокусирующих энергомассовые потоки структурах.

4. Качественно и количественно описаны явления, ранее не имевшие научных объяснений: а) напряженности электрических полей ~ 105 В/см в цилиндрических плазмоидах — электрических дугах; б) обратное движение катодного пятна в поперечном магнитном поле; в) формирование обратной кумулятивной струи в катодном пятне, ответственной за существование фарадеева темного пространства; г) длина прианодной квазинейтральной области в разрядах с продольной прокачкой газа.

5. Введены в физику плазмы и обоснованы понятия о: дрейфовых скачках; амбиполярном дрейфе, обусловленном неоднородностью и нестационарностью ФРЭ в источниках и стоках заряженных частиц; кумулятивных (взрывных или гиперболических) профилях в плазменных структурах, определяемых амбиполярным дрейфом.

6. Исследовано экспериментально, аналитически и численно влияние амбиполярного дрейфа, вызванного различными причинами, на профили в неоднородной слабоионизованной плазме.

7. В экспериментах впервые удалось создать условия для динамической самофокусировки слоя пространственного заряда вдали от электродов (в объеме плазмы), т.е. создать кулоновский (заряженный) скачок с нарушением нейтральности в объеме плазмы, предсказанный автором диссертации. В этих скачках созданы области в объеме плазмы с более высокими значениями напряженности электрического поля, чем в положительном столбе разряда.

8. Экспериментально в объеме плазмы созданы управляемые внешними воздействиями плазменные линзы с кумулятивными профилями параметров и с конической фокусирующей геометрией для потоков заряженных частиц.

Практическая и научная ценность полученных в диссертации результатов обусловлена тем, что они существенно расширяют знания о физических нелинейных процессах взаимодействиях плазмы с внешним электрическим полем и представляют большой практический интерес для оптимизации процессов в генераторах плазмы и их практического использования в технологиях микроэлектроники, материаловедении и плазмохимии. В частности:

1. Автором диссертации доказано, что кумуляция электрического тока и напряженности электрического поля к центру плазменных структур, определяемая амбиполярным дрейфом, существует, и это явление необходимо изучать и использовать в практике, например, управляя кумулятивными плазменными структурами при обработке материалов.

2. Построенная автором, теория возмущений позволила сформулировать ряд физических и математических моделей частей разряда и динамических структур, возникающих в результате нелинейного взаимодействия постоянных, ВЧ и СВЧ полей с плазмой. Аналитически и численно в широких диапазонах параметров удалось рассчитать профили напряженности электрического поля и исследовать процессы амбиполярного переноса в объеме неоднородной плазмы и в приэлектродных областях разрядов с прокачкой газа. Полученные в диссертации модифицированные инкременты и коэффициенты амбиполярного переноса позволяют оценить характерные времена однородного горения объемного разряда. Полученные закономерности формирования неоднородных профилей параметров, хорошо описывают экспериментальные наблюдения. Выявленные на базе построенной теории возмущения закономерности формирования неоднородных профилей параметров плазмы, могут быть полезны при проектировании стационарных, импульсных и импульсно-периодических лазерных установок с однородным энерговкладом и прокачкой газа.

3. Выявлены закономерности и разработаны модели формирования поперечных размеров объемных разрядов с цилиндрическими электродами в плазме эксимерных лазеров в импульсном и импульсно-периодическом режимах. Знание этих закономерностей позволило сформировать однородные объемные разряды для эксимерных лазеров атмосферного давления, увеличить их характерные размеры и мощность в разы.

4. Созданы аналитические и численные модели, описывающие, предсказанные автором, скачки с нарушением нейтральности. Впервые экспериментально зафиксированы скачки с нарушением нейтральности в объеме плазмы, созданы области в объеме плазмы с более высокими значениями напряженности электрического поля, чем в положительном столбе. Впервые экспериментально в объеме плазмы созданы управляемые внешними воздействиями профили с конической фокусирующей напряженность электрического поля геометрией. Экспериментально установлена и исследована зависимость поперечного размера самофокусирующегося разряда от параметров (E/N, ne/N). Знания об особенностях формирования плазменных заряженных структур полезны при обработке интенсивными электрическими полями твердых материалов и жидких сред.

5. Полученные автором аналитические зависимости коэффициента амбиполярной диффузии, обусловленной нарушением нейтральности, позволяют корректно проводить аналитические расчеты процессов амбиполярного переноса в газоразрядной плазме с током. Автором диссертации доказано, что нарушение нейтральности приводит, при наличии тока в плазме, к диффузии (Пуассона) при любых частотах внешнего электрического поля. Такой учет приводит к перенормировке эффективного коэффициента амбиполярной диффузии Шоттки, возникновению амбиполярного дрейфа, обусловленного наличием неоднородности и нестационарности процессов переноса в плазме. Знания этих зависимостей представляют ценность при работе с плазмой с кулоновскими «пылевыми кристаллами».

6. Автором диссертации дано научное объяснение возникновения фликкер-шума (1/f— шума) в газоразрядной плазме, формированием и функционированием строго упорядоченных, динамических плазменных структур и их регулярных систем, геометрически сложно фокусирующих потоки зараженных частиц. Получены аналитические результаты, показано, что природа этих шумов связана с гиперболическими или взрывными профилями электрического поля в сплошной среде, проводящей ток. Эти представления и полученные результаты могут быть полезными при разработке, конструировании и доведении до оптимальных режимов работы газоразрядных приборов, в которых такие шумы возникают и существенно влияют на их характеристики.

7. На основании численных расчетов и сравнения их с экспериментами сформулированы, разработаны, опробованы и верифицированы математические модели, позволяющие аналитически и численно описывать процессы амбиполярного переноса в газоразрядной плазме с прокачкой газа.

8. На базе кумулятивных процессов предложено решение вопроса нелинейных резонансов в динамических структурах и их регулярных (упорядоченных, «кристаллических») фокусирующих энергомассовые потоки системах.

Личный вклад автора.

Непосредственный личный вклад автора в работу состоит в следующем:

1. Все физические задачи, математические модели и методы их численного и аналитического решений сформулированы и поставлены, а результаты проведенных исследований обобщены в единую научную концепцию, автором самостоятельно.

2. Разработаны методика экспериментов и основы аппаратурного обеспечения, спроектированы элементы экспериментальных установок для: а) обнаружения динамической самофокусировки объемного заряда в объеме плазмы; б) прямого доказательства существования и измерения скорости амбиполярного дрейфа плазмы, обусловленного различными зависимостями подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля; в) измерения профилей напряженности электрического поля в скачке с нарушением нейтральности; г) фиксирования фокусирующих плазменные потоки профилей.

3. Непосредственное участие с соавторами в экспериментах, в которых обнаружена самофокусировка объемного заряда, коническая кумуляция тока, резкие скачки напряженности электрического поля в объеме плазмы (вдали от электродов), измерена скорость амбиполярного дрейфа, обусловленного различными зависимостями подвижностей электронов и ионов от поля.

4. Разработка, выбор, доработка и обобщение математических моделей процессов возбуждения, ионизации и переноса в газоразрядной плазме.

5. Разработка алгоритмов численных программ, непосредственное выполнение численных и аналитических расчетов и проведение численных экспериментов.

6. Валидация и верификация численных и аналитических моделей. Анализ практической применимости моделей и достоверности полученных в экспериментах результатов.

7. Анализ, обобщение, установление закономерностей и формулировка законов кумуляции и амбиполярного переноса в газоразрядной плазме.

8. Разработка метода модификации коэффициентов амбиполярного переноса и получение корректных, модифицированных инкрементов неустойчивостей и коэффициентов амбиполярного дрейфа и диффузии, учитывающих нестационароность, неоднородность функции распределения электронов (ФРЭ) и нарушение нейтральности в газоразрядной плазме.

Достоверность полученных результатов обеспечивается сравнением результатов развитых автором теоретических моделей с данными экспериментов, проведенных с непосредственным участием автора и с экспериментальными данными опубликованными другими исследователями (МФТИ, ВЭИ, ГНЦ РФ ТРИНИТИ, ИВТАН).

Защищаемые положения.

1. Кумуляции потоков (заряженных частиц) и фокусировка (взрывной рост) напряженности электрического поля к центру (кумуляции), являются неотъемлемыми свойствами динамических структур в плазме. Кумулятивно-диссипативное формообразование плазменных структур обусловлено амбиполярным дрейфом плазмы различного генезиса. Закон (г|) фокусировки (кумуляции) приведенного электрического поля в одномерном приближении (E/N ~ 1/гл) не зависит от (к) геометрической формы (сферической к=2, цилиндрической к=1 и плоскостной к=0) области кулоновского притяжения. Геометрическая форма, особенности симметрии и параметры активизированной среды фокусировщика (или плазменной кулоновской линзы) определяют тепловые взрывы на границе электрод-газ, резко неоднородные профили концентрации заряженных частиц и тем определяют формирование кумулятивных струй и высоко энергетичных пучков электронов, а также нелинейные резонансы в плазменных системах.

2. Нарушение нейтральности в плазме с током приводит к нелинейному взаимодействию внешнего электрического поля и плазмы, что проявляется в виде амбиполярного конвективного сноса и амбиполярной диффузии (Пуассона) профилей параметров плазмы в квазистационарных полях и при любых частотах (со) переменного, ВЧ и СВЧ полей. Коэффициент диффузии Пуассона, обусловленный нарушением нейтральности плазмы с током ~ 1/со4 при со > 1/тм. При со > vm и со » 1/тм (тм - максвелловское время компенсации объемного заряда, vm - частота упругих столкновений электронов с тяжелыми о частицами газа) коэффициент диффузии Пуассона ~ 1/со .

3. Предсказание, аналитическое, и численное описание динамической самофокусировки пространственного заряда в объеме плазмы в динамике протекания тока.

4. Предсказание существования в газоразрядной плазме скачков с нарушением нейтральности, классификация скачков на диффузионные, скачки с нарушением нейтральности и сложные скачки. Обобщение скачков в класс дрейфовых скачков.

5. Прямое экспериментальное доказательство существования амбиполярного дрейфа плазмы, обусловленного различием в зависимостях подвижностей электронов и ионов от напряженности электрического поля.

6. Предсказана, теоретически и экспериментально исследована динамическая самофокусировка пространственного заряда в заряженные плазменные структуры вдали от электродов в динамике протекания тока при схлопывании амбиполярных потоков. Тем доказано существование макрокулоновских областей с объемным зарядом или кулоновских линз.

7. Теоретически предсказан новый механизм амбиполярного дрейфа, обусловленный нестационарностью и неоднородностью параметров, определяющих ФРЭ в источниках и стоках частиц плазмы. Установлена динамика взаимопереходов амбиполярных дрейфовых потоков и их зависимость от значений характерных параметров в плазме. Выяснено влияние амбиполярных дрейфов плазмы на инкременты неустойчивостей и профили параметров в динамических структурах и их регулярных системах в газоразрядной плазме среднего и повышенного давлений с и без прокачки газа.

8. Модификация метода Шоттки и получение корректных модифицированных коэффициентов амбиполярной диффизии, амбиполярного рейфа, инкрементов неустойчивостей, фазовых и групповых скоростей распространения возмущений в газоразрядной плазме с током и с существенным нарушением нейтральности.

9. Процессы амбиполярного переноса, формирующие динамическую структуру с кумуляцией энергомассовых потоков и взрывными профилями напряженности электрического поля, определяют спектр нелинейных резонансов. [Постановка и аналитическое решение задачи о нелинейных резонансах в плазменных структурах и их регулярных системах]. Плазменные динамические системы имеют иерархичную структуру. Характерные размеры структур на каждом уровне иерархии определяются из уравнений топоэнергетических состояний плазмоида (уравнения получены автором из баланса конкурирующих процессов).

10. Параметр динамического порядка E/N « (dU/dt)/VN » const в разрядах, скользящих по поверхности диэлектрика на стадии пробоя. [Методика для описания коммутационных характеристик разрядов, скользящих по поверхности диэлектриков, базирующаяся на понятии критических параметров]. Здесь dU/dt - скорость нарастания напряжения на высоковольтном электроде, V - скорость распространения волны ионизации по поверхности диэлектрика.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались на Международных (Берлин, Снежинск, Киев, Минск и др.), Всесоюзных и Всероссийских (Ужгород, Тарту, Ленинград и др.) конференциях, обсуждались на научных семинарах в МГУ; МИФИ; МФТИ; ТРИНИТИ; ИВТАН; ИАЭ, ИБРАЭ, ВЭИ им. Ленина; Институте проблем лазерной и информационной технологий РАН г. Шатура; Рязанской инженерно—технической академии; Физическом институте РАН им. П.Н. Лебедева и в других научных организациях.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 49 печатных работ в отечественных и зарубежных журналах, трудах конференций и т.д. Среди них более 30 печатных работ, опубликованны в ведущих, рецензируемых журналах, указанных в перечне, определенном ВАК. Эти работы автора указаны в списке литературы.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, включающего 226 наименований. Объем диссертации составляет 268 страниц.

Результаты работы представлены в публикациях [7, 35—41, 43—46, 73—77, 139—142, 148—161, 164—165, 168—170, 172—177, 182—185, 187, 190, 195, 202, 205, 208, 214, 217, 219, 224 — 226].

Автор благодарен всем своим коллегам и друзьям по работе. Особую благодарность автор выражает: директору ГНЦ РФ ТРИНИТИ В.Д. Письменному, сотрудникам ТРИНИТИ: В.М. Борисову, А.Ф. Глове, В.А. Гурашвили, A.M. Дыхне, Н.Г. Ковальскому, И.В. Кочетову, Д.Д. Малюте, А.П. Напартовичу, А.Ф. Палю, В.П. Панченко, А.Н. Старостину, В.Е. Трощиеву, Черковцу В.Е. и многим другим. Без их поддержки и профессионального интереса работа не была бы выполнена в предлагаемом объеме и на данном уровне.

Заключение

1. Рабинович М. И., Езерский А. Б. Динамическая теория формообразования.—М.: "Янус-К", 1998.—192с.

2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика. —М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.736 с.

3. Займан Дж. Модели беспорядка. — М.: Мир, 1982.— 591с.

4. Климантович Ю.А. Турбулентное движение и структура хаоса: Новый подход статистической теории открытых систем. — М.: Наука, 1990.320 с.

5. Гленсдорф Л., Пригожин И. Термодинамическая теория структур, устойчивости и флуктуаций. — М.: Мир, 1973.— 280с.

6. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах.1. М.: Мир, 1979. — 512с.

7. Высикайло Ф.И. Кумулятивно реактивные диссипативные структуры как парадигма синергетики. В кн. Труды сем. Синергетика. Под ред. С.П. Курдюмова—М.: МГУ, 2001, т. 4, с. 106—130.

8. Физический энциклопедический словарь. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Сов. Энциклопедия, 1984. —944 с.

9. Тамм И.Е. Основы теории электричества. —М.: Наука, 1989. —504 с.

10. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. —М.: Наука, 1982. —623 с.

11. Нефедов А.П., Петров В.Е., Фортов В. Е. Кристаллические структуры в плазме с сильным взаимодействием макрочастиц. // Успехи физических наук, 1997, т. 167, № 11, с. 1215—1226.

12. Цытович В. Н. Плазменно-пылевые кристаллы, капли и облака. // Успехи физических наук, 1997, т. 167, № 1, с. 58— 99.

13. Хакен Г. Синергетика. — М.: Мир, 1980. — 400 с.

14. Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. —М.: Мир, 1985. — 411 с.

15. Хакен Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным системам. — М.: Мир, 1991. — 240 с.

16. Климонтович Ю.Л. Введение в физику открытых систем. — М.: МГУ, Труды семинара "Синергетика", 2000, т.З, с. 100—142.

17. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. — М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1959.—460 с.

18. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. —М.: Наука, 1969, —824 с.

19. Кочин Н.Е.,Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика, ч. 2, —М.: Физматгиз, 1963 . —727 с.

20. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. —М.: Физматгиз, 1960. — 715 с.

21. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. —М.: Наука, 1974. —711с.

22. Шлихтинг Г. Возникновение турбулентности. —М.: Изд. иностранной литературы, 1962. — 203 с.

23. Шишков А.А. Газодинамика пороховых ракетных двигателей. —М.: Изд. "Машиностроение", 1974. — 156 с.

24. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981. —471 с.

25. Фабрикант Н.Я. Аэродинамика. —М.: Наука, 1964. — 814 с.

26. Бартльме Ф. Газодинамика горения. —М.: Энергоиздат, 1981. —278 с.

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

28. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. —М.: Госатомизд, 1961. —324 с.

29. Энгель А. Ионизованные газы. — М.: Госиздат, физ-мат лит., 1959. — 332 с.

30. Хаксли Л., Кромптон Р. Диффузия и дрейф электронов в газах. М.: Мир, 1977. —672 с.

31. Шкаровский И., Джонстон Т., Бачинский М. Кинетика частиц плазмы. — М.: Атомиздат, 1969. — 396 с.

32. Сон Э.Е. Кинетическая теория низкотемпературной плазмы. —Долгопрудный, Изд-во МФТИ, 1978. —100 с.

33. Голубев B.C., Пашкин С.В. Тлеющий разряд повышенного давления. —М.: Наука, 1990. —335 с.

34. Александров Н. Л., Кончаков А. М., Напартович А. П., Старостин А. Н. Явления переноса заряженных частиц в слабоионизованной плазме. В кн.: Химия плазмы. Под ред. Смирнова Б. М. —М.: Атомиздат, 1984, т. 11, с. 3—45.

35. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кирюхин Ю.Б. и др. Исследование процессов формирования и протекания скользящего разряда. —М.: Препринт ИАЭ№ 3472/7, 1981.—57 с.

36. Борисов В.М. Высикайло Ф.И, Христофоров О.Б., Исследование условий однородного развития скользящего разряда. В сб.: Физика процессов в газоразрядной плазме. Ленинградский гос. университет Л., 1982, с. 23—25.

37. Баранов В.Ю., Борисов В.М. Высикайло Ф.И., Христофоров О.Б. Исследование условий формирования однородного сильноточного скользящего разряда. // Теплофизика высоких температур, 1984, т. 22, №4, с. 661—666.

38. Борисов В.М. Высикайло Ф.И., Христофоров О.Б. Исследование однородного сильноточного скользящего разряда. // Теплофизика высоких температур, 1983, т. 21, № 5, с. 844—851.

39. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кирюхии Ю.Б., Христофоров О.Б., Исследование характеристик скользящего разряда по поверхности диэлектрика с высокой частотой повторения. Тезисы XV Межд. конф. по явлениям в ионизованных газах, 1981, Минск, ч.П, Р-1111.

40. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кирюхин Ю.Б., Христофоров О.Б., Скользящий импульсно-периодический разряд. // Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 10, с. 2110—2112.

41. Абросимов Г.В., Высикайло Ф.И., Письменный В.Д., и др. Параметры несамостоятельного фотоионизационного разряда в смесях СО : N2 : X (X — NO, NH3, С2Н4, Хе) // Физика плазмы, 1988, т. 14, № б, с. 727—729.

42. Лагарьков А.Н., Руткевич И.М. О распространении "медленных" фронтов ионизации в разрядных трубках. // Теплофизика высоких температур, 1983, т. 21, № 6, с. 1053—106.

43. Руткевич Б.И. К теории распространения скользящего разряда. Тезисы докладов II Всесоюзного совещания по физике электрического пробоя газов. Тарту, 1984, с. 423—425.

44. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Высикайло Ф.И. и др. Энергетические, временные и спектральные характеристики мощного XeF лазера. Тезисы к докладу на II Всесоюзного сем. по физическим процессам в газовых ОКГ. Ужгород, 1978, с. 102—103.

45. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Высикайло Ф.И. и др. Об особенностях объемного разряда фотоионизационных эксимерных лазеров. Тезисы к докладу на V Всесоюзной конф. по физике низкотемпературной плазмы, Киев, 1979, ч. 1, с. 59.

46. Борисов В.М., Высикайло Ф.И. и др. Об оптимизации средней мощности эксимерных импульсно-периодических лазеров на KrF и XeCl. II Квантовая электроника, 1981, т. 8, № 9, с. 1909—1912.

47. Борисов В.М., Виноходов А.Ю., Высикайло Ф.И. и др. Об особенностях импульсно-периодического режима эксимерных лазеров. II Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 3, с. 540—546.

48. Хастед Дж. Физика атомных столкновений. —М.: Мир, 1965. —711 с.

49. Daugherty J. D., Mangano J. A., Jacob J. H. Attachment-dominated electron-beam-ionized discharges. // Appl. Phys. Lett., 1976, v. 28, № 10, p. 581—583.

50. Словецкий Д.И. Диссоциация молекул электронным ударом. В кн. Химия плазмы. Вып. 1. Под ред. Проф. Б.М.Смирнова. —М.: Атомиздат, 1974, с. 156—202.

51. Богданов А.В., Дубровский Г.В., Осипов А.И., Стрельченя В.М. Вращательная релаксация в газах и плазме. —М.: Энергоатомиздат, 1991.—180 с.

52. Радциг А.А., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и молекулярной физике. —М.: Атомиздат, 1980. —240 с.

53. Биберман Л.М., Воробьев B.C., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. —М.: Наука, 1982. —276 с.

54. Смирнов Б.М. Возбужденные атомы. —М.: Энергоиздат, 1982. —232 с.

55. Смирнов Б.М. Отрицательные ионы. —М.: Атомиздат, 1978. —176 с.

56. Месси Г. Отрицательные ионы. —М.: Мир, 1979. —754 с.

57. Иванов А.А., Соболева Т.Д. Неравновесная плазмохимия. —М.: Атомиздат, 1978. —320 с.

58. Мнацаканян А.Х., Найдис Г.В., Солозобов Ю.М. Отрицательные ионы в плазме кислорода, образованной внешним ионизатором. // Хим. физ. 1987, т. 6, №6, с. 820—824.

59. Елецкий А.В. О балансе электронов в разряде в молекулярных газов и газовых смесях.// Физика плазмы, 1977, т. 3, № 3, с. 657—662.

60. Nighan W.L. Electron energy distribution and collision rates in electrically excited N2, CO and C02. // Phys. Rev. A, 1970, v.2, p. 1989—2000.

61. Александров Н.Л., Кончаков A.M., Сон Э.Е. Функция распределения электронов и кинетические коэффициенты азотной плазмы. // Физика плазмы, 1978, т. 4, № 1, с. 169—174.

62. Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. —М.: Наука, 1980. —230 с.

63. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. —М.: Физматгиз, 1963. —600 с.

64. Юрова И.Ю., Иванов В.Е. Сечения рассеяния электронов атмосферными газами. —Л.: Наука, 1989. —120с.

65. Голант В.Е., Жилинский А.П., Сахаров И.Е. Основы физики плазмы. —М.: Атомиздат, 1977.—384 с.

66. Mentzoni М.Н., Row R.V. Rotational excitation and electron relaxation in nitrogen. II Phys. Rev. 1963, v. 13, p. 2312—2316.

67. Фланнери M.P. Ион-ионная рекомбинация в разрядах высокого давления. В книге: Газовые лазеры. Под ред. И. Мак-Даниэля и У. Нигана.—М.: Мир, 1986, с. 177—215.

68. Смирнов Б. М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. —М.: Атомиздат, 1974.—456 с.

69. Брюнелли Б. Е., Нагмаладзе А. А. Физика ионосферы. —М.: Наука, 1988.—528 с.

70. Мак-Ивен М. Филлипс Л. Химия атмосферы. —М.: Мир, 1978. —376 с.

71. Александров Н.Л., Высикайло Ф.И., Исламов Р.Ш., Кочетов И.В. и др. Функция распределения электронов в смеси N2 : О2 = 4:1. // Теплофизика высоких температур, 1981, т. 19, № 1, с. 22—27.

72. Бевов Р.К., Высикайло Ф.И., и др. О влиянии паров воды на несамостоятельный газовый разряд. // Теплофизика высоких температур, 1982, т. 20, № 6, с. 1038—1043.

73. Бевов Р.К., Высикайло Ф.И., Хоменко С.В. О разрушении отрицательных ионов в несамостоятельном разряде в смеси N2 : О2. // Теплофизика высоких температур, 1983, т. 21, № 1, с. 171—173.

74. Александров H.JL, Высикайло Ф.И. и др. Расчетная модель разряда в смеси N2 : 02 = 4:1. // Теплофизика высоких температур, 1981, т. 19, № 3, с. 485—490.

75. Высикайло Ф.И., Певгов В.Г., Кочетов И.В. и др. Расчет электронных кинетических констанот во влажном воздухе. // Теплофизика высоких температур, 1983, т. 21, № 6, с. 1221—1223.

76. Douglas-Hamilton D.H Л J. Chem.Phys., 1973, v. 58, № 11, p. 4820-^823.

77. Баранов В.Ю., Высикайло Ф.И. и др. Параметрические исследования импульсного нецепного HF-лазера. // Квантовая электроника, 1984, т. 11, №6, с. 1173—1180.

78. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., и др. Установление стационарного уровня мощности в импульсно-периодическом эксимерном лазере. // Квантовая электроника, 1984, т. 11, № 10, с. 2069—2073.

79. Александров H.JL, Сон Э.Е. Энергетическое распределение и кинетические коэффициенты электронов в газах в электрическом поле. В кн. Химия плазмы. Вып. 7. Под ред. Проф. Б.М. Смирнова— М.: Атомиздат, 1980, с. 35—75.

80. Вайнштейн J1.A., Собельман И.И., Юков Е.А. Возбуждение атомов и уширение спектральных линий. —М.: Наука, 1979. —360 с.

81. Кузьменко Н.Е., Кузнецова J1.A., Кузяков Ю.Я. Факторы Франка-Кондона двухатомных молекул. —М.: Изд-во МГУ, 1984. —342 с.

82. Мотт H., Месси Г. Теория атомных столкновений. —М.: Наука, 1969. —756 с.

83. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Диссоциативная рекомбинация электрона и молекулярного иона. // Успехи физических наук, 1982, т. 136, № 1, с. 25—59.

84. Бородин A.M., Высикайло Ф.И., Гурашвили В.А., Наумов В.Г., Шашков В.М. и др. О влиянии примесей на характеристики несамостоятельного разряда в СО-лазере. — М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ИАЭ № 4706/10, 1988 — 36 с.

85. Мнацаканян А. X., Найдис Г. В. Процессы образования и гибели заряженных частиц в азотно-кислородной плазме. В сб. Химия плазмы. Под ред. Проф. Б. М. Смирнова. — М.: Энергоатомиздат, 1987, Вып. 14, с. 227—255.

86. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин JI.A. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. —М.: Наука, 1980. —510 с.

87. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. и др. О распределении колебательной энергии в газовых смесях. Роль концентраций. —М.: Преп. ФИАН, 1972, № 31, 30 с.

88. Ness К. F., Robson R. E. Transport properties of electrons in water vapor. // Physical Review A, 1988, v. 38, № 3, p. 1446—1456.

89. Высикайло Ф.И., Чулков B.B. Уединенные волны в газах с немонотонным амбиполярным дрейфом. Тезисы докладов VII Всесоюзной конф. по физике низкотемпературной плазмы, Ташкент, 1987, ч. I, с. 279—280.

90. Parker J.H., Lowke J.J. Theory of Electron Diffusion Parallel to Electric Filds. I. Theory. // Phys. Rev., 1969, v. 181, p. 290—302.

91. Parker J.H., Lowke J.J. Theory of Electron Diffusion Parallel to Electric Filds. II. Applicaition to Real Gases. // Phys. Rev., 1969, v. 181, p. 302.

92. Scullerud H.R. II J. Phys. B, ser. 2, 1969, v. 2, p. 696.

93. Scullerud H.R. Kinetic theory analysis of electron attachment cooling in oxygen. Australian J. Phys. 1983, v. 36, p. 845—857.

94. Ершов А.П., Довженко B.A., Кузовников A.A. О расчете распределения электронов по энергиям в постоянном и высокочастотном полях. // Вестник МГУ, серия физ. астр., 1981, т. 22, с. 13.

95. Бородин A.M., Высикайло Ф.И., Письменный В.Д., и др. О влиянии малых примесей на характеристики несамостоятельного разряда в азоте при криогенных температурах. // ДАН СССР, физическая химия, 1989, т. 306, № 6, с. 1397—1400.

96. Баранов В.Ю., Высикайло Ф.И., Демьянов А.В., Кочетов И.В., Малюта Д.Д. и др. Исследование спектрально временных и энергетических характеристик импульсного химического нецепного HF-лазера. — М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ИАЭ № 3780/14, 1983 — 31 с.

97. Esaulov V.A. Comments on classical scaling of electron impact detachment cross sections from negative ions. // J. Phys. B, 1980, v. 13, № 5, p. 1625—1629.

98. Bates A.R. Classical theory of electron-ion recombination in an ambient gas. II J. Phys. A, 1980, v. 13, p. 2587—2599.

99. Herzenberg A. Attachment of slow electrons to oxygen molecules. // J. Chem. Phys. 1969, v.51, p. 4942—4950.

100. Бондаренко A.B. Высикайло Ф.И. Смакотин M.M. Ионизационное равновесие в положительном столбе продольного разряда в азоте. Тезисы к докладу на VI Всесоюзной конф. по физике низкотемпературной плазмы, Ленинград, 1983, т. II, с. 36—38.

101. Акишев Ю.С., Дерюгин А.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. и др. Эффективность генерации химически активных частиц в самостоятельном тлеющем разряде. // Физика плазмы, 1994, т. 20, № 6, с. 585—592.

102. Бычков В.Л., Елецкий А.В. Механизмы рекомбинации в плотном молекулярном газе, возбуждаемом электронным пучком. // Журнал технической физики, 1984, т. 54, № 9, с. 1829—1831.

103. Бычков В.Л., Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Кинетические коэффициенты электронов и процессы электрон-молекулярных соударений в слабоионизованной плазме. В сб. Химия плазмы. Под ред. проф. Б.М. Смирнова. Вып. 10. —М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 146—167.

104. Кочетов И.В., Певгов В.Г., Полак Л.С., Словецкий Д.И. Скорости процессов, инициируемых электронным ударом в неравновесной плазме. Молекулярный азот и двуокись углерода. В книге:

105. Плазмохимические реакции. Под ред. Полака JI.C. —М.: ИНХС АН СССР, 1979, с. 4—44.

106. Matsuoka S., Nakamura Н., Tamura Т. Ion-molecule reactions of jV3+, iV4+, 02+, and NO2 in nitrogen containing traces of oxygen. // J. Chem. Phys., 1981, v.75, № 2, p. 681—689.

107. Atkinson R., Baulch D.L., Cox R.A., Hampson R.F. et al. Evaluated kinetic data for atmospheric chemistry. // J. Phys. Chem. Ref. Data, 1989, V. 18, P. 881-1097.

108. Исламов Р.Ш., Кочетов И.В., Певгов В.Г. Анализ процессов взаимодействия электронов с молекулой кислорода. М.: Препр. ФИАН им. П.Н. Лебедева, 1977, № 169, 30 с.

109. Sergeev P.A., Slovetsky D.I. Vibrationally excited molecules and mechanisms of chemical and physical processes in non-equilibrium plasmas. // Chem. Phys., 1983, v. 75, p. 231—241.

110. Wilson J.F., Davis F.J., Nelson D.R., et.al. Electron transport and ion clustering reactions in water vapor and deuterated water vapor. // J. Chem. Phys., 1975, v. 62, № 10, p. 4204^212.

111. Ш.Александров Н.Л. Образование и разрушение ионов О"и NO'b слабоионизованной низкотемпературной плазме. В сб. Химия плазмы. Под ред. проф. Б.М. Смирнова. Вып. 8. —М.: Энергоатомиздат, 1981, с. 90—110.

112. Parlant G., Fiquet-Fayard F. The О^П^ resonance: theoretical analysis ofelectron scattering data. II J. Phys. B, 1976, v. 9, p. 1617—1622.

113. Land J.E., Raith W. High resolution measurement of resonances in e-02 scattering by electron time of flight spectroscopy. // Phys Rev. A., 1974, v. 9, p. 1592—1599.

114. Коновалов В.П., Сон Э.Е. Деградацнонные спектры электронов в газах. В сб. Химия плазмы. Под ред. Проф. Б.М. Смирнова. Вып. 14. —М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 194—227.

115. Александров H.JL, Кончаков A.M., Сон Э.Е. Влияние электрон -электронных соударений на кинетические коэффициенты электронов в плазме инертных газов. // Журнал технической физики, 1982, т. 50, с. 481—486.

116. Смирнов Б.М. Комплексные ионы. —М.: Наука, 1983. —150 с.

117. Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н., Швейгерт В.А. Влияние межэлектронных соударений на функцию распределения электронов в азоте. // Теплофизика высоких температур, 1987, т. 25, № 4, с. 787—900.

118. Masek К. Electron gas in discharge plasma in air. Czech // J. Phys. 1984, v. 34, 655—664.

119. Suhre D.R., Verdeen J.T. Energy distribution of electrons in electron -beam produced plasma. // J. Appl. Phys., 1976, v. 47, № 10, p. 4484—4488.

120. Коновалов В.П., Сон Э.Е. Функции распределения электронов и состав молекулярной плазмы, возбуждаемой пучком электронов. // Журнал технической физики, 1980, т. 50, № 2, с. 300—310.

121. Hake R.D., Phelps A.V. Momentum transfer and inelastic-collision cross sections for electrons in 02, CO and C02 II Phys. Rev. 1967, v. 158, p. 70—84.

122. Аккерман А.Ф. Моделирование траекторий заряженных частиц в веществе. —М.: Энергоатомиздат, 1991. —180 с.

123. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа. — М.: Наука, 1972. —416 с.

124. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа. — М.: Наука, 1985. —424 с.

125. Прудников М.М., Коновалов В.П., Чичерин В.Г. Рассеяние тонкого пучка быстрых электронов в газе. // Теплофизика высоких температур. 1982, т. 20, № 4, с. 775—778.

126. Иванов А.А. Физика сильнонеравновесной плазмы. —М.: Атомиздат, 1977.—230 с.

127. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа. —М.: Наука, 1972. -^16 с.

128. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа —М.: Наука, 1985. —424 с.

129. Анисимов С.Н., Болоздыня А.И., Высикайло Ф.И., и др. Измерение скоростей дрейфа электронов в газообразном и конденсированном криптоне. —М.: Препринт ИТЭФ, 1984, № 16. — 33 с.

130. Баиадзе К.В., Вецко В.М., Лопанцева Г.Б., и др. Исследование характеристик несамостоятельного разряда в азоте с примесями кислорода и воды.// Физика плазмы, 1985, № 3, т. 11, с. 352—360.

131. Niles F.E. Airlike discharges with co2, no and no2. II J. Chem. Phys., 1970, v. 52, p. 408-^24.

132. Puech V. and Torchin T. Collision cross-sections and electron swarm parameters in argon. // J. Phys. D. 1986, V.19, P.2309—2323.

133. Kucukarpaci H.N. and Lucas J. Electron swarm parameters in argon and krypton. // J. Phys.D. 1981, V. 14, № 11, P. 2001—2014.

134. Dutton J. A survey of electron swarm data. // J. Phys. Chem. Ref. Data, 1975, v. 4, № 3, p. 577—600.

135. Лавретьев M.A., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. —М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. — 688 с.

136. Лавретьев М.А. Кумулятивный заряд и принцип его работы. // Успехи физических наук, 1957, т. 12, № 4, с. 41-56.

137. Kolrausch F. // Ann. d. Phys. Chem. 1897. Dd. 62. S. 209.

138. Weber H. // Sitz. Akad. Wiss. Berlin. 1897. Bd. 44. S. 936.

139. Забабахин Е.И., Забабахин И.Е. Явления неограниченной кумуляции. — М.: Наука, 1988. — 171 с.

140. Высикайло Ф.И. О применении феноменологии, синергетики и теории катастроф для описания диссипативных динамических структур. Феноменологический аналоговый метод. —Троицк, Московской области, ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ТРИНИТИ, № 0025-А, 1996.—38 с.

141. Высикайло Ф.И. и др. Потоковолновые самоорганизующиеся диссипативные структуры в схемах, вопросах и картинках. —Троицк, Московской области, ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ТРИНИТИ, № 0036-А, 1997.—17 с.

142. Высикайло Ф.И. Аналоговый метод описания динамических сингулярностей кумулятивно-реактивных структур и их "горячих" кристаллов. Классификация "горячих кристаллов". —Троицк, Московской области, ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ТРИНИТИ, №0051-А, 1999.—52 с.

143. Высикайло Ф.И. Развитие и доказательство третьей парадигмы синергетики. —Троицк, Московской области, ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ТРИНИТИ, № 0074-А, 2000. —55 с.

144. Налимов В.В. Разбрасываю мысли. В пути и на перепутье. —М.: Прогресс-Традиция, 2000. —344 с.

145. Басиев А.Г., Высикайло Ф.И., Гурашвили В.А., Щекотов Е.Ю. Об образовании проводимости в потоке газа при инжекции азота из капиллярных плазмотронов. // Физика плазмы, 1983, т. 9, № 5, с. 1076—1081.

146. Басиев А.Г., Высикайло Ф.И., Гурашвили В.А., Щекотов Е.Ю. Исследование несамостоятельного разряда, поддерживаемого инжекцией азота из капиллярного плазмотрона. — М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, препринт ИАЭ № 3650/7, 1982 — 17 с.

147. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Виноходов А.Ю., Высикайло Ф.И. и др. О причинах снижения мощности ХеС1-лазера в процессе работы. // Квантовая электроника, 1983, т.10, № 11, с. 2336—2340.

148. Басиев А.Г., Высикайло Ф.И., Гурашвили В.А., Щекотов Е.Ю. Влияние характеристик разряда в капиллярном плазмотроне на проводимость в газодинамическом тракте. // Физика плазмы, 1984, т. 10, № 2, с. 372—374.

149. Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Сон Э.Е. Устойчивость положительного столба плазмы электроразрядных лазеров. Тезисы к докладам на I Всесоюзной школе по применению газовых лазеров. —М.: 1974, с. 10.

150. Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Сон Э.Е. Об устойчивости несамостоятельного тлеющего разряда в чистом азоте. Тезисы к докладам на XIII международной конференции по явлениям в ионизованных газах. Берлин, 1977, с. 59-60.

151. Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Низьев В.Г. и др. Контракция распадающейся плазмы разряда в азоте. // Физика плазмы, 1978, т. 4, № 2, с. 358—365.

152. Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Сон Э.Е. Об устойчивости несамостоятельного тлеющего разряда в чистом азоте. // Физика плазмы, 1978, т. 4, № 6, с. 1383—1389.

153. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Высикайло Ф.И. и др. Исследование характеристик разряда и генерации эксимерных лазеров. 4.1. Баланс энергии и скорости возбуждения отдельных уровней в смесях F2:Xe:He. —М.: Препринт ИАЭ № — 3080, 1979. —35 с.

154. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Высикайло Ф.И. и др. 4.II. Расчет разряда в Не, лазеры на XeF* и KrF*. —М.: Препринт ИАЭ № 3081, 1979.—36 с.

155. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Мамонов С.Г., Напартович А.П., Степанов Ю.Ю. Исследования характеристик фотоионизационных эксимерных лазеров. // Квантовая электроника, 1980, т. 7, № 3, с. 593—598.

156. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кочетов И.В., Молчанов Д.Н., Христофоров О.Б. Объемный разряд в трехкомпонентных смесях инертных газов с галогеносодержащими молекулами. —М.: Препринт ИАЭ-№ 4246/7, 1986. —37с.

157. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Христофоров О.Б. О флюоресценции KrF* в объемном разряде на стадии допробойного ионизационного размножения. // Квантовая электроника, 1985, т. 12, № 6, с. 1311—1313.

158. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Христофоров О.Б. Закономерности флюоресценции KrF*, XeF* в объемном разряде. // Квантовая электроника, 1985, т. 12, № 6 , с. 1196—1203.

159. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кочетов И.В., Христофоров О.Б. и др. Объемный разряд в инертных газах и их трехкомпонентных смесях с галогеносодержащими молекулами. —М.: Препринт ИТЭФ № 2, 1985,—42 с.

160. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Христофоров О.Б. О некоторых закономерностях пробоя и флуоресценции в газовой смеси KrF лазера. Тезисы II Всесоюзного совещания по физике электрического пробоя газов. Тарту, 1984, ч. II, с. 400—402.

161. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Виноходов А.Ю., Кирюхин Ю.Б. О влиянии ступенчатых процессов на устойчивость объемного разряда при увеличении частоты импульсов в ХеС1 лазере. Тезисы докладов

162. VI Всесоюзной конф. по физике низкотемпературной плазмы. Ленинград, 1983, Т. II. с. 366—368.

163. Высикайло Ф.И. Амбиполярный дрейф слабоионизованной плазмы, обусловленный нелокальностью функции распределения электронов. // Физика плазмы, 1987, т. 13, № 2, с. 216—223.

164. Бронин С.Я., Колобов В.М. Понижение порядка системы гидродинами-ческих уравнений слабоионизированной плазмы. // Физика плазмы, 1983, т. 9, № 5, с. 1082—1087.

165. Сорока A.M., Шапиро Г. И. Возникновение вынужденной амбиполярной диффузии под действием высокочастотного электрического поля. // Письма ЖТФ, 1979, т.5, №3, с. 129—132.

166. Высикайло Ф.И. Скачки параметров неоднородной столкновительной плазмы с током, обусловленные нарушением квазинейтральности. // Физика плазмы, 1985, т. 11, № 10, с. 1256—1261.

167. Высикайло Ф.И. О процессах сноса в плазме газового разряда. // Физика плазмы, 1990, т. 16, № 10, с. 1268—1270.

168. Гуревич А. В., Цедилина Е. Е. Движение и расплывание неоднородностей в плазме. // Успехи физических наук, 1967, т. 91, № 4, с. 609—643.

169. Дмитриев А. П; Рожанский В. А., Цендин Л. Д. Диффузионные скачки в неоднородной столкновительной плазме с током. // Успехи физических наук, 1985, т. 146, № 2, с. 237—265.

170. Высикайло Ф.И. Гиперсвойства кумулятивных диссипативных кристаллов. // Труды Международной конференции VI Забабахинские научные чтения. Тезисы к докладам, г. Снежинск, Челябинской обл. РФ, 24—28 сентября, 2001, с. 31—32.

171. Высикайло Ф.И., Шаров И.В. Система катодных пятен как кулоновский диссипативный кристалл. Тезисы докладов на XI

172. Всероссийской конф. по физике газового разряда, 4.1, Рязань 2002, с. 14—16.

173. Бондаренко А.В., Высикайло Ф.И., Кохан В.И. Продольный разряд в турбулентном потоке азота. // Теплофизика высоких температур, 1983, т. 21, №2, с. 388—389.

174. Schottky W. Diffusions Theorie der positiv Saule. // Phys. Zeit. 1924, Bd. 25, S. 635.

175. Акишев Ю.С., Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Пономаренко В.В. Исследование квазистационарного разряда в азоте. // Теплофизика высоких температур, 1980, т. 18, № 2, с. 266—272.

176. Высикайло Ф.И., Глова А.Ф., Смакотин М.М., Стационарный тлеющий разряд в азоте с отрицательной вольт-амперной характеристикой. // Физика плазмы, 1988, т. 14, № 6, с. 734—736.

177. Высикайло Ф. И. Амбиполярный дрейф в столкновительной плазме с током. Амбиполярная подвижность. // Теплофизика высоких температур, 1985, т. 23, № 4, с. 809—811.

178. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев С.А. Письменный В.Д. и др. Экспериментальные исследования амбиполярного дрейфа плазмы, возмущенной пучком быстрых электронов. // ДАН СССР, физика, 1987, т. 297, № 4, с. 833—836.

179. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев С.А. Экспериментальное подтверждение существования скачков параметров газоразрядной плазмы. // Письма в ЖТФ, 1986, т. 12, № 16, с. 992—995.

180. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев С.А., Трухин С.С. Исследование дрейфовых скачков газоразрядной плазмы. // Физика плазмы, 1987, т. 13, № 12, с. 1524—1529.

181. Мак-Даниель И., Мэзон Э. Подвижность и диффузия ионов в газах. — М.: Мир, 1976. —с. 422.

182. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. — М.: Мир, 1977. — 622 с.

183. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. —М.: Наука, 1971. — 543 с.

184. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том II. Под редакцией Фортова В. Е. —М.: Наука, Майк "Наука/интерпериодика", 2000.— 634 с.

185. Высикайло Ф. И., Головизнин В. М., Коротких С. С., Фатулаев А. Г. Численное моделирование нестационарного амбиполярного переноса в газоразрядной плазме. — М.: Препринт ИАЭ — № 4695/6, 1988. — с. 17.

186. Высикайло Ф. И., Головизнин В. М., Коротких С. С., Фатулаев А. Г. Двумерное численное моделирование структур тлеющего разряда. — М.: МГУ, 1989, Рукопись деп. в ВИНИТИ, № 158-В90 от 09.01.90. — 26 с.

187. Высикайло Ф. И., Головизнин В.М., Коротких С.С., Фатулаев А.Г. Численное моделирование тлеющего разряда в потоке газа. — М.: МГУ, 1989, рукопись деп. в ВИНИТИ, № 159-В90 от 09.01.90. — 18 с.

188. Высикайло Ф. И., Трухин С. С. Численная модель столба плазмы продольного разряда, возмущенного внешним ионизатором. // Теплофизика высоких температур, 1987, т. 25, № 3, с. 597—599.

189. Веденов А.А., Копырина Р.И., Мыльников Г.Д., Напартович А.П. Свойства тлеющего разряда в потоке газа, поперечном разрядному току. Тез. Докл. IV Всесоюзной конф. по низкотемпературной плазме. Киев: Институт электродинамики АН У СССР, 1975г. с. 57.

190. Высикайло Ф.И., Напартович А.П. Стационарная одномерная модель разряда в электроотрицательном газе. // Теплофизика высоких температур, 1981, т. 19, № 2, с. 421—424.

191. БреевВ.В., Пашкин С.В. Численное исследование стационарных состояний положительного столба высоковольтного диффузионного разряда при средних давлениях. —М.: Препринт ИАЭ—№ 2956, 1978, с. 12.

192. Hurt W.B. Numerical solutions to the continuity equation in the Negative -Glow Faraday - Dark - Space transition. // Phys. Rev., 1971, v. 3, № 4, p. 1396.

193. Высикайло Ф.И. О модели продольного разряда в сверхзвуковом потоке электроположительного газа. // Теплофизика высоких температур, 1986, т. 24, № 4, с. 657—661.

194. Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. — М.:, Наука, 1979. — 143 с.

195. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том I. Под редакцией Фортова В.Е. М.: Наука, Майк "Наука/интерпериодика", 2000. —с. 585.

196. Иориш Ю. И., Двоскин B.C. Реакция контрагированного тлеющего разряда на равномерное вращение. // Письма ЖЭТФ, 1967, т. 6, № 11, с. 938—942.

197. Иориш Ю. И., Рутман А. И. Гироскопический эффект в контрагированном разряде. // Журнал технической физики, 1972, т. 92, № 3, с. 544—545.

198. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Кохан В.И., Христофоров О.Б. О связи ионизационных процессов с пространственными параметрами импульсного разряда в гелии. // Квантовая электроника, 1985, т. 12, № 11, с. 2317—2323.

199. Бычков Ю.И. Объемные импульсные разряды в плотных газах и их применение для возбуждения мощных лазеров. Диссертация на соискание ученой степени д.ф.-м.н. ИСЭ СО АН СССР, Томск, 1981. —287 с.

200. Месяц Г. А. Эктоны в вакуумном разряде. — М.: Наука, 2000. — 424 с.

201. Райзер Ю. П. Основы современной физики газоразрядных процессов. — М.: Наука, Гл. ред. физ.- мат. лит. 1980. — 416 с.

202. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. —М. Наука. 1988. —592 с.

203. Райзер Ю. П. Лазерная искра и распространение разрядов. —М.: Наука. 1974.—308 с.

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

205. Высикайло Ф. И., Цендин Л. Д. Резко неоднородные профили концентрации плазмы в разряде при повышенных давлениях. // Физика плазмы, 1986, т. 12, № 10, с. 1206— 1210.

206. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. — М.: Наука, 1966.— 686 с.

207. Райзер Ю. П. Обзор. Современный уровень понимания явлений в катодных частях тлеющего разряда. // Теплофизика высоких температур, 1986, т. 24, № 5, с. 984—994.

208. Высикайло Ф.И. Планета Земля — мультифрактальный диссипативный кристалл. Тезисы докладов. X научный семинар "Система "Планета Земля" " —М.: Геофак МГУ, 5—6. 02. 2002. 268—278 с.

209. Паль А.Ф. Эволюция возмущений в несамостоятельном разряде. Диссертация на соискание ученой степени д.ф.-м.н. — М.: МГУ, 1993.—354 с.

210. Велихов Е. П., Ковалев А. С., Рахимов А. Т. Физические явления в газоразрядной плазме. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1987. —160 с.

211. Высикайло Ф.И., Дыхне A.M., Напартович А.П. Приэлектродная неустойчивость газового разряда. Тезисы докладов V Всесоюзной конф. по физике низкотемпературной плазмы, Киев, 1979, т. I, с. 165.

212. Александров Н. Л., Базелян Э.М. Стримерный пробой длинных газовых промежутков. // Физика плазмы, 2001 т. 27, № 12, с. 1121—1142.

213. Александров Н. Л., Базелян Э.М. Райзер Ю.П. Возможности управления сверхдлинными искрами. Тезисы докладов на XI конф. по физике газового разряда, ч.1, Рязань 2002, с. 58—60.

214. Аникин Н. Б., Панчешный С. В., Стариковская С. М., Стариковский А. Ю. Высоковольтный наносекундный газовый разряд: структура и формирование ФРЭЭ. Тезисы докладов на XI конф. по физике газового разряда, ч.1, Рязань 2002, с. 118—120.

215. Маргулис М.А. Сонолюминесценция. // Успехи физических наук, 2000, т. 170, № 3, 263—287.

216. Забабахин Е.И., Нечаев М.Н. Ударные волны поля и их кумуляция. Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1957, т. 33, вып. 2 (8), с. 442—450.

217. Баренблатт Г. И., Зельдович Я. Б. промежуточные асимптотики в математической физике. // Успехи математических наук, 1971, т. 26, №2 (158), с. 115—130.

218. Бондаренко А.В. Высикайло Ф.И. Смакотин М.М. Ионизационное равновесие в положительном столбе продольного разряда в азоте. // Теплофизика высоких температур, 1984. т. 22, № 3, с. 602—604.

219. Самарский А.А., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. — М.: Наука, 1978. — с. 321.

220. СагдеевР.З. Коллективные процессы и ударные волны в разреженной плазме. В сб.: Вопросы теории плазмы. Под ред. Леонтовича М. А. —М.: Атомиздат, 1964, вып. 4 с. 20—80.

221. Высикайло Ф.И. Фарадеево темное пространство в разряде в потоке азота. // Теплофизика высоких температур, 1984, деп. рукопись № 6229—84. М., ВИНИТИ от 11. 06. 84. — 25 с.

222. Ступоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. — М.: Наука, 1965. — 484 с.

223. Высикайло Ф. И., ЧулковВ. В. Распространение неоднородности плазмы в газах со знакопеременным дифференциальным амбиполярным дрейфом. // Физика плазмы, 1987, т. 15, № 1, с. 120—122.

224. Тимофеев А. В. О гидродинамических уравнениях переноса для слабоионизованной плазмы газового разряда. //Журнал технической физики, 1970, т. 40, с. 192.

225. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. — М.: Сов. Радио, 1980.—296 с.

226. Персианцев И.Г. Квазистационарный несамостоятельный разряд. Дисс. на соискание уч. степени д.ф.-м.н. —М.: МГУ, 1987, — 304 с.

227. Высикайло Ф.И. Геометрическая кумуляция энергии, массы и импульса в кулоновских диссипативных кристаллах. // Труды 10 Российской конф. По холодной трансмутации ядер химических элементов и шаровой молнии. Дагомыс 29.09- 06.10. 2002 Тез. к докл. с. 56.

228. Высикайло Ф.И. О систематизации кумулятивных явлений в плазме с током. // Труды Международной конференции VII Забабахинские научные чтения, Тезисы к докладам, г. Снежинск, Челябинской обл. РФ, 8—12 сентября, 2003, с. 23—24.

229. Высикайло Ф.И. Кумулятивно-диссипативные кристаллы с пучками. Труды XXX Звенигородской конференции по физике плазмы и У ТС. Тезисы к докладам, г. Москва, РФ, 24—28 февраля, 2003, с. 223.