Разработка и создание автоматизированных спектрофотометрических систем для исследований низкотемпературной плазмы

Железнов, Юрий Анатольевич

Разработка и создание автоматизированных спектрофотометрических систем для исследований низкотемпературной плазмы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

Железнов, Юрий Анатольевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.13 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Разработка и создание автоматизированных спектрофотометрических систем для исследований низкотемпературной плазмы»

Автореферат диссертации на тему "Разработка и создание автоматизированных спектрофотометрических систем для исследований низкотемпературной плазмы"

Железнов Юрий Анатольевич

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

01.04.13 -электрофизика, электрофизические установки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 1 ДО?

Санкт-Петербург - 2011

4844370

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте электрофизики и электроэнергетики РАН.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук Семенов А. И.

доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН Хомич В. Ю.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Баранов Г. А.

кандидат физико-математических наук Брылевский В.И.

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт общей физики им. A.M. Прохорова РАН

Защита состоится 5 мая 2011 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д.002.131.01 Учреждения Российской академии наук Института электрофизики и электроэнергетики РАН по адресу:

191186, Санкт-Петербург, Дворцовая наб., д. 18, ИЭЭ РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЭЭ РАН.

Автореферат разослан 1 апреля 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат технических наук у и—- Киселев A.A.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время во всем мире происходит стремительный рост отходов производства и потребления (промышленных, медицинских, биологических и других), что обуславливает необходимость их уничтожения или утилизации. Традиционные методы, используемые при этом (например, сжигание), сопровождаются существенным воздействием на окружающую среду, вызванным увеличением в атмосфере концентраций химически активных газовых компонентов техногенного происхождения. Причем изменение состава атмосферы происходит практически по всей ее толще. Поэтому во всех промышленно развитых странах мира с каждым годом все большее внимание уделяется поиску наиболее оптимальных научно-технических и технологических решений этой сложной проблемы.

Одним из наиболее перспективных путей уничтожения отходов на современном этапе развития науки и техники является применение плазменных технологий. Использование на практике установок по уничтожению отходов, основанных на применении таких технологий, позволяет эффективно и наиболее безопасно уничтожать вредные и токсичные вещества различного рода.

В настоящее время в области создания электрофизических установок, использующих плазмохимические технологии, наиболее важными проблемами являются задачи улучшения и оптимизации их основных технических и эксплуатационных характеристик.

К важнейшим проблемам, которые необходимо учитывать при разработке, создании и эксплуатации электрофизических установок, в первую очередь относятся повышение эффективности уничтожения отходов и общего коэффициента полезного действия. Также необходимо решать целый ряд научно-технических задач, направленных на снижение потребления электроэнергии и расходных веществ, продление срока службы, увеличение производительности, повышение безопасности, разработку методов и аппаратуры для контроля изменения состава атмосферы.

Актуальность представленной работы во многом определяется необходимостью экспериментальных исследований основных характеристик низкотемпературной плазмы, создаваемой плазмотронами в электрофизических установках, таких как пространственное распределение плотности, температуры, химического состава и других параметров.

Исследование свойств плазменных каналов бесселевых пучков также является важной и актуальной задачей. Уникальные свойства плазменных каналов бесселевых пучков открывают возможности их применений для целого ряда новых современных технологий. В связи с этим большое значение имеет исследование таких плазменных каналов с использованием разных методов и аппаратуры регистрации изображений и спектров оптического и рентгеновского излучения, генерируемого в этих каналах.

Для контроля изменения состава атмосферы весьма актуальной является разработка и создание мобильных спектрофотометрических комплексов для дистанционного зондирования ее химического состава, в том числе диагностики состояния верхних слоев атмосферы которая, вследствие своей разреженности, очень чувствительно реагирует на изменение своего состава.

Цель работы

Основные цели представленной диссертационной работы:

- разработка экспериментального метода исследования характеристик низкотемпературной плазмы, основанного на принципе синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений с последующим анализом зарегистрированных параметров;

- разработка и реализация схем экспериментов для регистрации основных физических и химических процессов, протекающих в низкотемпературной плазме, и измерение их характеристик;

- разработка и создание комплекса аппаратуры для практической реализации нового метода диагностики низкотемпературной плазмы, генерируемой плазматронами в электрофизических установках и определение оптимальных параметров отдельных компонент регистрирующего комплекса;

- разработка и создание мобильного спектрофотометрического комплекса, позволяющего осуществлять регистрацию спектров излучения молекул и атомов различных газовых компонент, а также регистрацию различных оптических явлений в верхней атмосфере в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.

Научная новизна

В диссертационной работе было впервые предложено исследовать характеристики плазмы, генерируемой плазмотронами в электрофизических установках, путем синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы. Новый метод впервые позволил определять спектральные характеристики в зависимости от координат.

На основе выбранных моделей приборов и оборудования и разработанных схем экспериментов были созданы уникальные комплексы научно-исследовательской аппаратуры на базе автоматизированных спектрографов, многоэлементных фотодетекторов и высокоскоростных цифровых камер для синхронной регистрации спектров излучения и оптических изображений низкотемпературной плазмы.

Разработаны и изготовлены мобильные спектрофотометрические комплексы для проведения лабораторных и натурных измерений яркостных и спектральных характеристик светящихся объектов в верхней атмосфере.

С помощью мобильного спектрофотометрического комплекса впервые получено спектральное распределение интенсивности собственного излучения верхней атмосферы Земли в абсолютных единицах для области спектра 620-^-1050 нм со спектральным разрешением 0,4 нм, которое может служить современной версией атласа излучения среднеширотной ночной верхней атмосферы и позволяет производить оценку абсолютной интенсивности излучения в заданных узких интервалах спектра.

Научная и практическая значимость

На сегодняшний день весьма остро стоит задача улучшения и оптимизации технико-экономических параметров электрофизических установок, предназначенных для переработки отходов. Для повышения эффективности уничтожения отходов, уменьшения выбросов вредных веществ, снижения потребления электроэнергии необходимо наиболее полно экспериментально исследовать процессы протекающие в плазме.

Для этой цели автором был предложен новый метод диагностики плазмы, состоящий в синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы, разработаны схемы экспериментов и спроектирован комплекс аппаратуры, реализующей данный метод.

С помощью созданного экспериментального комплекса проводились исследования низкотемпературной плазмы генерируемой плазмотронами в электрофизических установках, предназначенных для уничтожения отходов различного вида, в том числе опасных и высокотоксичных. Анализ полученных данных позволяет находить оптимальные режимы работы плазмохимических реакторов, оптимальное количество и пространственное расположение плазмотронов в разрабатываемых реакторах.

Одно из основных свойств плазменных каналов бесселевых пучков,

являющееся весьма перспективным для их применения в новых технологиях, связано с генерацией активной среды лазера в диапазоне вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена.

Результаты проведенных спектрофотометрических исследований могут быть использованы для разработки модели фоновой обстановки в верхних слоях атмосферы при воздействии на нее различных техногенных средств.

В процессе работы были выбраны наиболее оптимальные модели научной аппаратуры предназначенной как для регистрации спектров плазмы, генерируемой плазмотронами, так и для регистрации спектров собственного свечения верхней атмосферы, а также разработаны экспериментальные измерительные схемы для соответствующих установок.

Защищаемые положения:

- Впервые предложенный экспериментальный метод исследования характеристик низкотемпературной плазмы, основанный на принципе синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений с последующим анализом зарегистрированных параметров, позволил определять спектральные характеристики в зависимости от пространственно-временных координат и выявлять возможную корреляцию между спектрами и деталями оптического изображения.

- Разработанные схемы экспериментов и созданный комплекс аппаратуры для синхронной регистрации оптических спектров собственного излучения и изображений плазмы могут эффективно использоваться для исследования низкотемпературной плазмы, генерируемой плазматронами в электрофизических установках.

- Предложенная четырехканальная схема эксперимента и созданная экспериментальная установка позволяют проводить регистрацию оптических изображений, а также оптических и рентгеновских спектров излучения, генерируемого в плазменных каналах оптического пробоя в бесселевых пучках, получаемых при фокусировке импульсного лазерного излучения коноидными системами типа аксикон.

- Разработанные и созданные передвижные спектрофотометрические измерительные комплексы позволяют дистанционно и в реальном масштабе времени исследовать состав верхней атмосферы и его вариаций и определять содержание основных загрязняющих примесей, обусловленных техногенным воздействием на различных высотах в разное время суток.

- Впервые полученное спектральное распределение интенсивности собственного излучения верхней атмосферы Земли в абсолютных единицах для области спектра 620-1050 нм со спектральным разрешением 0,4 нм может служить современной версией атласа излучения среднеширотной ночной верхней атмосферы, а зарегистрированные спектры позволяют производить оценку абсолютной интенсивности излучения.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы и разработанные автором экспериментально-измерительные комплексы для исследований газовых сред и низкотемпературной плазмы на основе автоматизированных спектрографов, многоэлементных фотодетекторов и высокоскоростных цифровых камер и других компонент были использованы в Учреждениях Российской академии наук: Институте электрофизики и электроэнергетики РАН, Институте физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН, Объединенном институте высоких температур РАН, Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН, Институте автоматики и процессов управления ДвО РАН, Научном центре волновых исследований ИОФ РАН, Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, а также Институте прикладной геофизики им. Е.К. Федорова Росгидромета, Научно-производственном объединении «Астрофизика», Российском Федеральном Ядерном Центре «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики».

Личный вклад автора

Все основные результаты диссертационной работы получены лично автором или при его непосредственном участии.

Автор принимал непосредственное участие в постановке конкретных задач исследований, связанных с реализацией нового экспериментального метода синхронной регистрации спектров излучения и изображений.

При непосредственном участии автора диссертации были разработаны методики измерений и схемы экспериментов, разработаны и созданы комплексы аппаратуры для практической реализации этого метода для различных применений, определены оптимальные параметры отдельных компонент регистрирующих комплексов.

Автор принимал непосредственное участие в обработке, научном анализе и интерпретации полученных экспериментальных данных.

Апробация работы и научные публикации

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах Учреждений Российской академии наук Института электрофизики и электроэнергетики РАН и Института физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН, а также докладывались на следующих всероссийских и международных симпозиумах и конференциях: PSMOS 2002 International Symposium on Dynamics and Chemistry of the MLT Region (Foz do Iguacu, Brazil, October 4-8, 2002); European Geosciences Union, 1st General Assembly (Nice, France, 25-30 April 2004); 12th International Congress of Plasma Physics (Nice, France, October 25-29, 2004); Second and Third international symposiums on non-equilibrium processes, plasma, combustion, and atmospheric phenomena (Sochi, Russia, 2005, 2007); 33rd Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods (Kiruna, Sweden, August 28 - September 1, 2006); Всероссийская конференция «Развитие системы мониторинга состава атмосферы РСМСА» (Москва, Россия, 16-18 октября, 2007).

По теме диссертации опубликована 21 научная работа, из них 5 в рецензируемых журналах по списку ВАК.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 126 страниц машинописного текста, 7 таблиц, 35 рисунков по тексту и список литературы, который состоит из 130 ссылок на публикации отечественных и зарубежных авторов.

IL СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении диссертации описывается объект исследований и производится постановка основной задачи работы. Показаны перспективы применения современных плазменных технологий и важность исследований в этой области науки и техники. Обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цели работы, ее научная новизна и отмечается научная и практическая значимость полученных в ней результатов.

Сформулированы защищаемые положения диссертационной работы, представлена реализация работы, показан личный вклад автора и приводится информация об апробации работы, научных публикациях автора по теме диссертации, объеме и структуре диссертации. Далее приводится краткая аннотация содержания работы по главам.

В первой главе содержится обзор и анализ литературы по основным методам экспериментального исследования низкотемпературной плазмы. К настоящему времени было разработано множество различных методов и создана соответствующая аппаратура для исследования целого ряда физических и химических свойств плазмы. Приводятся основные преимущества и недостатки существующих методов.

Экспериментальные методы исследования плазмы принято подразделять на четыре основные группы - пассивные, активные, силовые и методы контроля и управления плазменными технологическими процессами. Подавляющее большинство методов относятся к активным и пассивным.

Среди этих методов одними из наиболее информативных являются оптические. Они позволяют проводить измерения практически всех плазменных параметров и характеристик в наиболее полном объеме. К сожалению, для диагностики плазмы, генерируемой плазмотронами в электрофизических установках, используемые в настоящее время оптические методы не позволяют оперативно в процессе работы получать пространственно-временные распределения спектральных характеристик ее свечения.

Это обстоятельство серьезно затрудняло возможности необходимой корреляции между спектрами свечения и деталями изображения, что, в свою очередь, не позволяло получать достаточно полную информацию о протекающих в плазме процессах. Для реализации этой задачи и был разработан новый подход к исследованию свойств плазмы.

В настоящей работе автором было впервые предложено проводить диагностику плазмы путем синхронного применения двух пассивных оптических методов исследования: регистрация как спектров собственного излучения, так и изображений плазмы.

Такое синхронное измерение позволяет получить намного больше информации о параметрах плазмы по сравнению с измерением каким-либо одним из методов и выявить возможную корреляцию между спектральными параметрами и деталями изображения, что является весьма важным при оптимизации рабочих режимов электрофизических установок.

Синхронная регистрация и обработка результатов экспериментов требует намного меньше времени по сравнению с последовательным измерением двумя методами, что особенно важно при исследовании низкотемпературной плазмы в плазмохимических реакторах больших объемов.

Выбор для диагностики этих двух пассивных методов исследований определяется их универсальностью, так как они применимы для изучения практически любой низкотемпературной плазмы, отсутствием воздействия на плазму и максимальной информативностью. На основе оптических и спектральных данных можно найти пространственно-временные распределения большинства параметров плазмы в широких диапазонах их значений. Еще одним важным преимуществом этих методов является относительная простота их практической реализации.

Принципиальная блок-схема предложенного метода диагностики плазмы представлена на рис.1. Следует отметить, что данная методика может быть использована не только в двухканальном исполнении, как показано на рис.1, но в многоканальных вариантах в зависимости от поставленных конкретных задач исследований. Одним из первых конкретных применений многоканальной методики была разработка схемы эксперимента по регистрации изображений и спектров оптического и рентгеновского излучения, возбуждаемого в плазменных каналах бесселевых пучков.

Рис. 1. Блок-схема метода синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы. 1 - плазмохимический реактор, 2 - плазма, 3, 4 - диагностические окна, 5 - устройство регистрации спектров, 6 - устройство регистрации изображений, 7 - станция управления.

Для исследования физических процессов, происходящих в трубчатых плазменных каналах бесселевых пучков, создаваемых при фокусировке аксиконом излучения, генерируемого высокомощным лазером, автором предложена четырехканальная схема синхронной регистрации оптических изображений и оптических и рентгеновских спектров. Разработана и создана исследовательская установка для их регистрации.

Установка имеет два канала регистрации в оптическом диапазоне от 180 до 1100 нм (рис. 2). Первый канал предназначен для регистрации спектров в данном оптическом диапазоне и представляет собой регистрирующую систему, состоящую из спектрографа и прибора с зарядовой связью (ПЗС). Второй канал предназначен для регистрации изображения плазмы и представляет собой высокоскоростной ПЗС. Сигналы от обоих ПЗС поступают на компьютер.

Рис. 2. Установка регистрации оптических изображений и спектров.

Установка имеет два канала регистрации спектров в рентгеновском диапазоне от 0,1 до 100 нм. Эти два канала расположены в плоскости перпендикулярной плоскости расположения оптических каналов (рис.3).

Описанный принцип построения системы регистрации изображений и спектров излучения в оптическом и рентгеновском диапазонах имеет целый ряд преимуществ по сравнению с известными схемами экспериментов по изучению плазменных каналов бесселевых пучков.

Рис. 3. Установка регистрации рентгеновских спектров.

Вторая глава диссертации посвящена разработке схем экспериментов и созданию комплекса аппаратуры для практической реализации нового метода диагностики, основанного на синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений низкотемпературной плазмы, генерируемой плазматронами в электрофизических установках.

Одним из наиболее перспективных путей уничтожения отходов на современном этапе развития науки и техники является применение плазменных технологий, к которым в последнее время значительно возрос интерес во всех индустриально развитых странах мира. Использование на практике установок по уничтожению отходов, основанных на применении плазменных технологий, позволяет высокоэффективно и наиболее безопасно уничтожать вредные и токсичные вещества различного рода.

Практически во всех таких плазменных системах используются сильноточные дуговые разряды и созданные на их основе электродуговые генераторы низкотемпературной плазмы - плазмотроны. Плазмотрон является одной из основных частей сложного электрофизического комплекса, иначе называемого плазмохимической установкой.

К первоочередным задачам, которые необходимо решать при создании и эксплуатации электрофизических установок, в первую очередь относятся повышение эффективности уничтожения отходов и общего коэффициента

полезного действия, а также снижение потребления веществ, увеличение срока службы и производительности, повышение безопасности, уменьшение габаритных размеров установок, удешевление их создания и обслуживания.

Для решения вышеперечисленных задач, прежде всего, было необходимо наиболее полно экспериментально исследовать основные характеристики низкотемпературной плазмы, создаваемой плазмотронами.

При расчете конструкции и режимов работы плазмохимического реактора необходимо учитывать, что плазмотрон является локальным источником энергии. Это означает, что формирующаяся в реакторе плазма не является изотропной и пространственные распределения объемной плотности энергии и температуры, и, следовательно, скоростей и типов протекающих химических реакций, получаются неоднородными.

Автором было впервые предложено исследовать характеристики плазмы, генерируемой плазмотронами в электрофизических установках для уничтожения отходов, путем применения метода синхронной регистрации спектров излучения и изображений плазмы.

Во второй главе представлены схемы экспериментов и комплекс аппаратуры по синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы. Определены оптимальные параметры отдельных компонент регистрирующего комплекса.

Для исследований была выбрана измерительная система спектрограф-многоэлементный фотоприемник, в которой излучение, вводимое в спектрограф через входную щель или световолокно, испытывает отражения на внутренних оптических элементах спектрографа, дифрагирует на решетке и попадает на светочувствительные элементы фотоприемника. Оптическая схема спектрографа рассчитывается таким образом, что в его выходной плоскости строится изображение входной щели.

Разместив на выходе спектрографа многоэлементный фотоприемник, можно регистрировать одновременно широкий участок спектра, что значительно снижает время проведения эксперимента и позволяет регистрировать быстропротекающие процессы.

Выбор отдельных компонент регистрирующей системы представлял довольно непростую задачу, так как для этого необходимо было рассмотреть десятки моделей и модификаций, а также множество различных элементов и принадлежностей, которые производятся в настоящее время.

В работе был сделан оптимальный выбор типов аппаратуры для регистрации оптических спектров и обоснован выбор конкретных моделей многоэлементных фотоприемников, спектрографов и принадлежностей к ним, а именно щелей, дифракционных решеток, световолокон, устройств согласования светосилы световолокон и спектрографов и других элементов разработанного спектрометрического комплекса.

Были разработаны схемы экспериментов по синхронной регистрации спектров излучения и изображений плазмы. На рис. 4 представлена схема с одним диагностическим окном.

пгацмояимнчсскнн реактор

Рис. 4. Схема эксперимента с одним диагностическим окном.

Излучение выводится из реактора через окно и разделяется светоделителем на две части, одна попадает в спектрограф, а другая - в высокоскоростную камеру изображения. В выходной плоскости спектрографа установлен ПЗС, который регистрирует спектры. Сигналы с выхода ПЗС подается на вход интерфейсной платы в компьютере, а с выхода камеры подается через блок управления на компьютер.

Синхронизация работы спектральной ПЗС и высокоскоростной камеры осуществляется за счет использования запускающего электрического импульса, подаваемого с триггерного выхода интерфейсной платы спектрального ПЗС на

запускающий вход блока управления высокоскоростной камеры через устройство ввода-вывода.

Автором была предложена еще одна схема эксперимента по синхронной регистрации спектров излучения и изображений плазмы, показанная на рис. 5.

Рис. 5. Схема эксперимента с двумя диагностическими окнами.

В этой схеме вывод излучения плазмы из реактора осуществляется через два диагностических окна. Излучение, выходящее через одно из окон, регистрируется ПЗС установленной на выходе спектрографа, а через другое -высокоскоростной камерой.

Преимуществами схемы с двумя диагностическими окнами по сравнению с предыдущей схемой эксперимента является отсутствие оптических искажений, вносимых светоделителем, а также отсутствие ослабления светового потока обоих каналов вывода излучения, вызываемого его делением и поглощением света внутри светоделителя.

В третьей главе представлен разработанный и созданный мобильный спектрофотометрический комплекс (МСФК), предназначенный для одновременных исследований фотометрических и спектральных характеристик излучения различных объектов наблюдений, как в лабораторных, так и в полевых условиях (Рис. 6).

Рис. 6. Мобильный спектрофотометрический комплекс.

Необходимость создания МСФК во многом обусловлена тем, что в последние годы большое внимание уделяется исследованиям, связанным с состоянием окружающей среды. Во многом это обусловлено глобальным изменением климата, вызванным, как предполагается, увеличением в атмосфере концентраций химически активных газовых компонентов парниковой группы естественного и техногенного происхождения. Причем, изменение состава атмосферы происходит практически по всей ее толще.

Измерения концентраций различных малых газовых составляющих в приземном слое атмосферы осуществляются относительно просто химическим анализом, регистрацией спектров поглощения на горизонтальных трассах и другими известными методами.

Измерения их концентраций в верхних слоях атмосферы, которая, вследствие своей разреженности, очень чувствительно реагирует на любые изменения своего химического состава, возможны в основном только дистанционными спектрофотометрическими методами, регистрирующими излучение различных компонентов верхней атмосферы. Такие характеристики могут быть получены только с помощью специально разработанной и созданной спектрофотометрической аппаратуры.

К сожалению, на практике, при осуществлении комплексных измерений различных геофизических явлений, сопровождающих, например, эксплуатацию

различных объектов, или запуск ракетно-космической техники, а также при исследовании вариаций структурных характеристик атмосферы на разных высотах, приходится одновременно использовать большую совокупность различных оптических и спектральных приборов, что требует обеспечения оперативности проводимых измерений.

В реальных условиях такие проблемы приходится решать довольно часто индивидуально, выбирая каждый раз специализированную комплектацию необходимых приборов, которая определяется задачей исследования. Это связано с отсутствием до настоящего времени достаточно компактных промышленных образцов высококачественных оптических комплексов, позволяющих получать одновременно пространственные распределения характеристик светящихся образований при помощи фотометрических и спектральных измерений.

В состав МСФК входят следующие компоненты: фотометрические системы для регистрации светящихся объектов, спектрофотометры, система записи, хранения и обработки информации, азимутальная монтировка для установки аппаратуры.

Разработанный спектрофотометрический комплекс позволяет осуществлять регистрацию различных светящихся объектов с быстро меняющимися пространственными и спектральными характеристиками, обеспечивает возможность одновременной регистрации как изображения объекта (видеосъемка в интегральном свете и в выбранных спектральных интервалах), так и получение спектра свечения (спектральный прибор). Эти измерения обеспечены средствами калибровки.

МСФК осуществляет регистрацию изображения в интегральном и заданном интервале диапазона спектра, получение спектра светящегося объекта в видимом и ближнем ИК-диапазонах (0.54.2 мкм). Измерительный комплекс имеет возможность изменять поля зрения используемой фотометрической и спектральной аппаратуры от 1 до 45 градусов, а также возможность отслеживания и сопровождения перемещения объекта в пространстве.

Чувствительность данного прибора позволяет регистрировать излучение отдельных спектральных линий молекулярных полос с интенсивностью в диапазоне НЮ2 рэлей, что эквивалентно 106 108 фотонов в секунду на один квадратный сантиметр светящейся поверхности в телесном угле 4 л, то есть на 1 см2 светочувствительного элемента приемника излучения приходится поток

порядка 102-г104 фотонов в секунду. Прибор позволяет производить обработку данных измерений в реальном времени.

В третьей главе представлены примеры использования МСФК для проведения различных оптических и спектральных наблюдений в ряде геофизических исследований.

Четвертая глава посвящена анализу и интерпретации спектров излучения ночной срсднеширотной верхней атмосферы, полученных с помощью спектрофотометрического комплекса, с целью создания атласа спектрального распределения интенсивности свечения различных атмосферных газовых компонентов в абсолютных единицах.

На рис. 7 в качестве примера представлен спектр с экспозицией 10 минут и с разрешением 0,4 нм в диапазоне длин волн 620^820 нм и его регистрограмма.

620 640 660 680 700 720

Длина волны, нм

720 740 760 780 800 820

Длина волны, нм

Рис. 7. Спектр излучения ночной верхней атмосферы от 620 до 820 нм.

На регистрограмме для каждого участка спектра произведен учет спектральной чувствительности прибора. Спектральное распределение интенсивностей наблюдаемых эмиссий приведено к зениту и дано в рэлеях. Это распределение обусловлено эмиссиями молекул гидроксила, кислорода и континуумом (результат фотохимического процесса N0 + О), а также атома

кислорода (О('Б) 630,0^636,4 нм). Некоторый вклад в континуум возможен вследствие рассеяния в атмосфере излучения искусственных источников света. Интенсивности молекулярных и атомарных линий сведены в таблицу. Данные в ней значения в рэлеях можно легко пересчитать в энергетические единицы по формуле:

I (эрг/см2»стерад«с) = 1,98*10"9 I (рэлей)/ X (нм).

Относительная погрешность измерения интенсивности составляла 1%.

Таким образом, полученное спектральное распределение интенсивности собственного излучения верхней атмосферы Земли в абсолютных единицах (рэлей) для области спектра 620-^-1050 нм со спектральным разрешением 0,4 нм можегг служить современной версией атласа излучения среднеширотной ночной верхней атмосферы.

Главное достоинство представленных спектров состоит в легко доступной возможности оценки абсолютной интенсивности излучения в заданных узких интервалах спектра. Это позволяет исключить фоновое излучение неба, для выявления слабых внеатмосферных источников излучения. Кроме того, эти данные при помощи эмпирических моделей позволяют получить абсолютные оценки характеристик различных эмиссий верхней атмосферы, а также характеристик самой атмосферы.

В пятой главе представлены результаты полевых измерений увеличения интенсивности свечения гидроксила в области мезопаузы при прохождении ракеты с работающим двигателем через эмиссионный слой, а также выполнен аналитический анализ наблюдаемого эффекта.

14 октября 2004 г. в районе г. Джезказган (47°50'58" N. 67°35'41" Е) проводились спектрофотометрические измерения эмиссии гидроксила (ОН) в ночном излучении верхней атмосферы с целью исследования возможного влияния на них выхлопных газов работающего двигателя ракеты при прохождения ее через излучающий слой.

Регистрация осуществлялась с помощью портативного светосильного дифракционного спектрографа, входящего в МСФК, в котором в качестве приемного устройства использовался матричный ПЗС 1п51азрес IV.

На рис. 8 показаны спектрограммы зарегистрированного излучения гидроксила мезопаузы до, в период и после прохождения выхлопа ракеты через эмиссионный слой.

750

I !

ОН(4,0)

длины волн, нм

I I

ОН(9.5)

800

ОН(5,1)

Рис. 8. Спектрограммы излучения гидроксила мезопаузы до (а), в период (б, в, г) и после прохождения (д, е) двигателя ракеты через эмиссионный слой.

Проведенные исследования свидетельствуют, что при прохождении ракеты с работающим двигателем в области мезопаузы происходит значительный выброс атомарного водорода (~1027), что обусловливает значительное превышение концентрации атомарного водорода над фоновым (108 см"3) в области атмосферы размером 1 К ,5 км.

Повышение концентрации атомарного водорода над фоновым вызывает возмущение излучающего слоя гидроксила на высотах около 90 км.

Длительность зарегистрированного возмущения составляет -10 минут Измеренная интенсивность свечения превышает фоновую в -5-10 раз для визируемой области атмосферы.

Полученные в пятой главе экспериментальные результаты свидетельствуют о возможностях разработанного автором диссертации мобильного спектрофотометрического комплекса осуществлять мониторинг проявлений техногенного воздействия на атмосферу.

В заключении приводятся основные результаты настоящей диссертационной работы.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Впервые предложен экспериментальный метод исследования характеристик низкотемпературной плазмы, основанный на принципе синхронной регистрации спектров собственного излучения и оптических изображений плазмы с последующим анализом зарегистрированных параметров. Данный метод диагностики плазмы позволяет определять спектральные характеристики ее излучения в зависимости от пространственно-временных координат и выявлять возможную корреляцию между спектрами и деталями изображения.

2. Предложена четырехканальная схема эксперимента, разработана и создана исследовательская установка для регистрации оптических изображений и оптических и рентгеновских спектров излучения, генерируемого в плазменных каналах оптического пробоя в бесселевых пучках, получаемых при фокусировке импульсного лазерного излучения коноидными системами типа аксикон.

3. Разработаны схемы экспериментов по синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы. Разработан и создан комплекс аппаратуры для практической реализации нового метода диагностики низкотемпературной плазмы, генерируемой плазматронами в электрофизических установках. Определены оптимальные параметры отдельных компонент регистрирующего комплекса.

4. Разработан и создан мобильный спектрофотометрический комплекс для исследования различных характеристик верхних слоев атмосферы (мезосферы и термосферы). С помощью данного комплекса впервые получено спектральное распределение интенсивности собственного излучения верхней атмосферы Земли в абсолютных единицах для области спектра 620-1050 нм со спектральным разрешением 0,4 нм, которое может служить современной версией атласа излучения среднеширотной ночной верхней атмосферы. Полученные спектры позволяют производить оценку абсолютной интенсивности излучения в заданных узких интервалах спектра, что дает возможность исключить фоновое излучение неба в данной области спектра, обусловленное в основном гидроксилом, для выявления слабых внеатмосферных источиков излучения.

5. На основании полученных экспериментальных данных проведены расчеты увеличения интенсивности эмиссии гидроксила в области мезопаузы (на высотах -90 км) в результате инжекции в атмосферу атомарного водорода,

содержащегося в продуктах сгорания ракетного двигателя. По полученным оценкам характерный размер возмущенной области составляет ~1,5 км, увеличение интенсивности происходит в 5-И 0 раз, длительность возмущения -10 мин. Данные наблюдений эмиссий гидроксила в области пролета ракеты с работающим двигателем подтверждают полученные результаты расчетов.

IV. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Ю.А. Железнов, В.А. Данилов, В.О. Дахновский, С.И. Мошкунов, В.Ю. Хомич. Разработка системы регистрации спектров излучения в оптическом и рентгеновском диапазонах возбуждаемых в плазменных каналах бесселевых пучков. Отчет НТЦУП РАН. - М.: 1999.23 с.

2.В.В. Баканас, Ю.А. Железнов, В.И. Перминов, А.И. Семенов, В.Ю. Хомич. Атлас собственного излучения ночной верхней атмосферы для средних широт в видимой и ближней ИК-областях спектра. Препринт ИФА РАН

- НТЦУП РАН. - М.: 2001.20 с.

3. В.В. Баканас, Ю.А. Железнов, А.И. Семенов, В.Ю. Хомич. Расчет статистических характеристик сезонных вариаций температуры мезосферы и нижней термосферы и ее трендов по данным многолетних измерений характеристик верхней атмосферы. Препринт ИФА РАН - НТЦ УП РАН.

- М.: 2001.19 с.

4.А.И. Семенов, В.В. Баканас, В.И. Перминов, Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Спектр излучения ночной верхней атмосферы Земли в ближней инфракрасной области. Геомагнетизм и Аэрономия. 2002. Т. 42, №3. С. 407-414.

5.V.V. Bakanas, V.l. Perminov, A.I. Semenov, Yu.A. Zheleznov, V.Yu. Khomich, V.V. Alpatov. Spectrum of the near infrared nighttime airglow observed at the middle latitude. PSMOS 2002 International Symposium on Dynamics and Chemistry of the MLT Region. Foz do Iguacu, Brazil, October 4-8, 2002. Abstracts. 2002. P. 72.

6. В.В, Баканас, Ю.А Железнов, В.Ю. Семенов, В.Ю. Хомич. Исследования геофизических характеристик верхней атмосферы на основе зарегистрированных спектров ее собственного ночного излучения. Препринт ИФА РАН - ЦНП ИПЭФ РАН. - М.: 2002.40 с.

7.Ю.А. Железнов, И.А. Семенов, В.Ю. Хомич. Расчет высотного распределения озона в среднеширотной мезопаузе в ночное время. Препринт

ИФА РАН - ЦНП ИПЭФ РАН. - М.: 2002. 25 с.

8. Ю.А. Железное, С.И. Мошкунов, В.Ю. Хомич. Экспериментальные методы и комплекс аппаратуры для исследований плазмы создаваемой плазматронами в электрофизических установках для защиты окружающей среды. Отчет ЦНП ИПЭФ РАН. - М.: 2002. 64 с.

9.Ю.А. Железное, В.Ю. Хомич. Экспериментальные методы и комплекс аппаратуры для исследований плазмы создаваемой плазматронами в электрофизических установках для защиты окружающей среды. Препринт ЦНП ИПЭФ РАН. - М.: 2002.54 с.

10.Ю.А. Железное, Н.Н. Перцев, А.И. Семенов, В.Ю. Хомич, Н.Н. Шефов. Теоретические и экспериментальные исследования геофизических характеристик верхней атмосферы на основе зарегистрированных спектров ее собственного ночного излучения. Отчет ИФА РАН - ЦНП ИПЭФ РАН. - М.: 2002. 60 с.

11.V.Yu. Khomich, A.I. Semenov, N.N. Shefov, Yu.A. Zheleznov. Long-term variations of the temperature and structure of the middle and upper atmosphere within the last century. European Geosciences Union, 1st General Assembly. Nice, France, 25 - 30 April 2004. Geophysical Research Abstracts. Vol.6, 01896. 2004. Abstract number: EGU04-A-01896. SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU04-A-01896.

12.В.И. Перминов, А.И. Семенов, B.B. Баканас, Ю.А. Железное, В.Ю. Хомич. Регулярные вариации интенсивности полосы (0-1) атмосферной системы излучения кислорода. Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44. №4. С. 541-544.

13.V.Yu. Khomich, I.I. Kumkova, Yu.A. Zheleznov. A new experimental technique for investigation of plasma generated with plasmotrons in electro-physical installations. Proceedings of the 12th International Congress of Plasma Physics. Nice, France, October 25-29, 2004. http://hal.ccsd.cnrs.fr/ ccsd-00003202/еп/.

14.V.Yu. Khomich, Yu.A. Zheleznov, Yu.V. Platov, A.I. Semenov, N.N. Shefov. Disturbance of hydroxyl emission in mesopause by combustion products of rocket engines. Nonequlibrium processes. V.2: Plasma, aerosol, and atmospheric phenomena. - Moscow: Torus Press. 2005. P. 309-318.

15.N.F. Elansky, Yu.A. Zheleznov, V.Yu. Khomich, A.V. Andronova, A.S. Kozlov, V.M. Kopeikin, S.B. Malyshkin, K.B. Moiseenko.

Monitoring of gas and aerosol pollution of the atmosphere over Russia in the TROICA international experiments. Nonequilibrium processes. V.2: Plasma, Aerosols, and Atmospheric Phenomena. - Moscow: Torus Press.

2005. P. 319-327

16. Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Реализация нового метода оптической диагностики плазмы в электрофизических установках. Письма в ЖТФ.

2006. Т.32, вып.З. С.90-94.

17. Г.С. Голицын, Н.Ф. Еланский, Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич и др. Передвижная обсерватория ТРОЙКА наблюдения состава атмосферы над Россией. - М.: Бонаэкспо. 2006.44 с.

18.Yu.V. Platov, В.Р. Filipov, V.Yu. Khomich, M.J. Kosch, A.I. Semenov, Yu.A. Zheleznov. Sublimation of solid particles condensed from rocket exhausts in the upper atmosphere. Proceedings of the 33rd Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods. Kiruna, Sweden. August 28 - September 1,2006. P. 56.

19. Ю.А. Железнов. Мобильный спектрофотометрический комплекс. Всероссийская конференция «Развитие системы мониторинга состава атмосферы (РСМСА». Москва, 16-18 октября 2007 г. Тезисы докладов. -М.: МАКС Пресс. 2007. С.132.

20. Ю.А. Железнов, Ю.В. Платов, А.И. Семенов, В.Ю. Хомич. Мобильный спектрофотометрический комплекс. Оптика атмосферы и океана. 2011. Т.24. №5.

21.Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Экспериментальный метод пассивной оптической диагностики плазмы. Прикладная физика. 2011. № 3. С.58-64.

Подписано в печать 23.03.2011 г. Формат 60x84/16. Заказ N318. Тираж 110 экз. П.л 1.5. Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Железнов, Юрий Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ.

1.1. Методы диагностики низкотемпературной плазмы обзор литературы).

1.2. Метод синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы.

1.3. Применение метода синхронной регистрации для исследования плазменных каналов бесселевых пучков.

ГЛАВА 2. ДИАГНОСТИКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ СОЗДАВАЕМОЙ ПЛАЗМОТРОНАМИ В ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ ДЛЯ

УНИЧТОЖЕНИЯ ОТХОДОВ.

2.1. Проблема оптимизации конструкции и режимов работы плазмохимического реактора.

2.2. Выбор аппаратуры для регистрации оптических спектров излучения низкотемпературной плазмы.

2.3. Выбор аппаратуры для регистрации оптических изображений низкотемпературной плазмы.

2.4. Применение метода синхронной регистрации спектров излучения и изображений для диагностики плазмы создаваемой плазмотронами в плазмохимических реакторах.

ГЛАВА 3. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ СПЕКТРОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ В ВИДИМОМ И БЛИЖНЕМ ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНАХ.

3.1. Требования к спектрофотометрическому комплексу.

3.2. Мобильный спектрофотометрический комплекс.

ГЛАВА 4. СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ НОЧНОЙ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ

ЗЕМЛИ В БЛИЖНЕЙ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ.

4.1. Современное состояние измерений спектрального состава излучения ночной мезопаузы и нижней термосферы.

4.2. Результаты измерений и их анализ.

ГЛАВА 5. ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОДУКТОВ ВЫХЛОПА РАКЕТНОГО

ДВИГАТЕЛЯ НА АТМОСФЕРУ В ОБЛАСТИ МЕЗОПАУЗЫ

5.1. Постановка задачи. Характеристика выхлопа жидкостного ракетного двигателя в области мезопаузы.

5.2. Пространственно-временное распределение атомарного водорода, инжектируемого на высотах около 90 км.

5.3. Интенсивность свечения гидроксила в следе ракеты на высотах мезопаузы.

5.4. Регистрация излучения следа ракетного выхлопа в верхней атмосфере.

Введение диссертация по физике, на тему "Разработка и создание автоматизированных спектрофотометрических систем для исследований низкотемпературной плазмы"

Одним из наиболее перспективных путей уничтожения отходов на современном этапе развития науки и техники является применение плазменных технологий. Использование на практике установок по уничтожению отходов, основанных на применении плазменных технологий, позволяет высокоэффективно и наиболее безопасно уничтожать вредные и. токсичные вещества различного рода [5-9].

В настоящее время в области создания электрофизических установок, использующих плазмохимические технологии, основными проблемами являются задачи улучшения и оптимизации их технических и эксплуатационных характеристик.

К важнейшим проблемам, которые необходимо учитывать при разработке, создании и эксплуатации электрофизических установок, в первую очередь относятся повышение эффективности уничтожения отходов и увеличение общего коэффициента полезного действия [1-3]. Также необходимо решать целый ряд научно-технических задач, направленных на снижение потребления электроэнергии и расходных веществ, продление срока службы, увеличение производительности, повышение безопасности, разработку методов и аппаратуры для комплексного контроля изменения состава атмосферы [10-15].

Важной и актуальной задачей также является исследование свойств плазменных каналов бесселевых пучков. Уникальные свойства плазменных каналов бесселевых пучков открывают возможности их применений для целого ряда новых современных технологий. В связи с этим большое значение имеет исследование таких плазменных каналов с использованием разных методов и аппаратуры регистрации изображений и спектров оптического и рентгеновского излучения [16-21].

Для контроля изменения состава атмосферы весьма актуальной является разработка и создание мобильных спектрофотометрических комплексов для дистанционного зондирования ее химического состава, в том числе диагностики состояния верхних слоев атмосферы, которая, вследствие, своей разреженности, очень чувствительно реагирует на изменение своего химического состава [22-31].

Основные цели представленной диссертационной работы:

- разработка и создание комплекса аппаратуры для практической реализации нового метода диагностики низкотемпературной плазмы, генерируемой плазматронами в электрофизических установках, и определение оптимальных параметров отдельных компонент регистрирующего комплекса;

В диссертационной работе было впервые предложено исследовать характеристики плазмы, генерируемой плазмотронами в электрофизических установках, путем синхронной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы [32-36]. Новый метод впервые позволил определять спектральные характеристики в зависимости от координат.

На основе выбранных моделей приборов и оборудования и разработанных схем экспериментов были созданы уникальные комплексы научно-исследовательской аппаратуры на основе автоматизированных спектрографов, многоэлементных фотодетекторов и высокоскоростных цифровых камер для синхронной регистрации спектров излучения и. изображений низкотемпературной плазмы.

Разработаны и изготовлены мобильные спектрофотометрические комплексы для проведения лабораторных и натурных измерений яркостных и спектральных характеристик низкотемпературной плазмы верхней атмосферы [37-41].

С помощью мобильного спектрофотометрического комплекса впервые получено спектральное распределение интенсивности собственного излучения верхней атмосферы Земли в абсолютных единицах для области спектра 620-4050 нм со спектральным разрешением 0,4 нм, которое может служить современной версией атласа излучения среднеширотной ночной верхней атмосферы и позволяет производить оценку абсолютной интенсивности излучения в заданных узких интервалах спектра [22, 37].

Анализ полученных экспериментальных данных позволяет находить как оптимальные режимы работы плазмохимических реакторов, так и оптимальное число и пространственное расположение плазмотронов в разрабатываемых реакторах [33-35].

Одно из основных свойств плазменных каналов бесселевых пучков, являющееся весьма перспективным для их применения в новых технологиях, связано с генерацией активной среды лазера в диапазоне вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена [16-20].

На защиту выносятся следующие положения:

- Разработанные и созданные передвижные спектрофотометрические измерительные комплексы позволяют дистанционно и в реальном масштабе времени исследовать состав верхней атмосферы и его вариаций и определять содержание основных загрязняющих примесей, обусловленных техногенным воздействием, на различных высотах в разное время суток.

Результаты диссертационной работы и разработанные автором экспериментально-измерительные комплексы для исследований газовых сред и низкотемпературной плазмы на основе автоматизированных спектрографов, многоэлементных фотодетекторов и высокоскоростных цифровых камер и других компонент были использованы в Учреждениях Российской академии наук: Институте электрофизики и электроэнергетики РАН, Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Объединенном институте высоких температур РАН, Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН, Институте автоматики и процессов управления ДвО РАН, Научном центре волновых исследований ИОФ РАН, Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, а также Институте прикладной геофизики им. Е.К. Федорова Росгидромета, Научно-производственном объединении «Астрофизика», Российском Федеральном Ядерном Центре «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики».

Все основные результаты диссертационной работы получены лично автором или при его непосредственном участии. Автор принимал непосредственное участие в постановке конкретных задач исследований, разработке методик измерений и схем экспериментов, разработке, создании и оптимизации параметров комплексов аппаратуры, а также обработке, научном анализе и интерпретации полученных экспериментальных данных.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах Учреждений Российской академии наук Института электрофизики и электроэнергетики РАН и Института физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН, а также докладывались на следующих всероссийских и международных симпозиумах и конференциях: PSMOS 2002 International Symposium on Dynamics and Chemistry of the MLT Region (Foz do Iguacu, Brazil, October 4-8, 2002); European Geosciences Union, 1st General Assembly (Nice, France, 25-30 April 2004); 12th International Congress of Plasma Physics (Nice, France, October 25-29, 2004); Second and Third international symposiums on non-equilibrium processes, plasma, combustion, and atmospheric phenomena (Sochi, Russia, 2005, 2007); 33 Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods (Kiruna, Sweden, August 28 - September 1, 2006); Всероссийская конференция «Развитие системы мониторинга состава атмосферы РСМСА» (Москва, Россия, 16-18 октября, 2007).

По теме диссертации опубликована 21 научная работа [21-41], из них 5 публикаций в рецензируемых журналах по списку ВАК [35-39].

Заключение диссертации по теме "Электрофизика, электрофизические установки"

Основные результаты настоящей диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Впервые предложен экспериментальный метод исследования характеристик низкотемпературной плазмы, основанный на принципе синхронной регистрации спектров собственного излучения и оптических изображений с последующим анализом зарегистрированных параметров. Данный метод диагностики плазмы позволяет определять спектральные характеристики ее излучения в зависимости от пространственно-временных координат и выявлять возможную корреляцию между спектрами и деталями изображения.

4. Разработан и создан мобильный спектрофотометрический комплекс для исследования различных характеристик верхних слоев атмосферы (мезосферы и термосферы). С помощью данного комплекса впервые получено спектральное распределение интенсивности собственного излучения верхней атмосферы Земли в абсолютных единицах для области спектра 62СН-1050 нм со спектральным разрешением 0,4 нм, которое может служить современной версией атласа излучения среднеширотной ночной верхней атмосферы. Полученные спектры позволяют производить оценку абсолютной интенсивности излучения в заданных узких интервалах спектра, что дает возможность исключить фоновое излучение неба в данной области спектра, обусловленное в основном гидроксилом, для выявления слабых внеатмосферных источников излучения.

5. На основании полученных экспериментальных данных проведены расчеты увеличения интенсивности эмиссии гидроксила в области мезопаузы (на высотах ~90 км) в результате инжекции в атмосферу атомарного водорода, содержащегося в продуктах сгорания ракетного двигателя. По полученным оценкам характерный размер возмущенной области составляет ~1,5 км, увеличение интенсивности происходит в 5—10 раз, длительность возмущения ~10 мин. Данные наблюдений эмиссий гидроксила в области пролета ракеты с работающим двигателем подтверждают полученные результаты расчетов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Железнов, Юрий Анатольевич, Санкт-Петербург

1. Ph.G. Rutberg. Physics and technology of high-current discharges in dense gas media and flows. — New York: Nova Science Publishers. 2009. 214 p.

2. Waste Incineration and the Environment. Edited by RE.Hester, R.M. Harrison. Manchester: Royal Society of Chemistry. 1994. 158 p.

3. Recommendations for the Disposal of Chemical Agents and Munitions. Washington, D.C.: National Academy Press. 1994. 204 p.

4. V.Yu. Khomich, A.I. Semenov, N.N. Shefov. Airglow as an Indicator of Upper Atmospheric Structure and Dynamics. Berlin: Springer. 2008. 739 p.

5. Ph.G. Rutberg, A.A. Safronov, A.N. Bratsev, V.E. Popov, S.D. Popov, A.V. Surov, V.V. Schegolev, M. Caplan. Plasma furnace for treatment of solid toxic waste. // High Temp. Materials Processes. 2001. Vol.5, № 1. P.51-57.

6. Ph.G. Rutberg, A.N. Bratsev, A.A. Safronov, A.V. Surov, V.V. Schegolev. The technology and execution of plasmachemical disinfection of hazardous medical waste. // IEEE Trans. Plasma Sc. 2002. Vol. 30, № 4. P. 1445-1448.

7. Ph.G. Rutberg. Plasma pyrolysis of toxic waste. // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2003. Vol. 45. P. 957-969.

8. A.N. Bratsev, V.E. Popov, S.V. Shtengel, Ph.G. Rutberg. Some aspects of development and creation of plasma technology for solid waste gasification. // High Temperature Materials Processes. 2006. Volume 10, issue 4. P.549-556.

9. A.H. Братцев, B.E. Попов, А.Ф. Рутберг, C.B. Штенгель. Установка для плазменной газификации различных видов отходов. // Теплофизика высоких температур. 2006. Т.44, № 6. С.832-837.

10. G.W. Carter, A.V. Tsangaris. Plasma gasification of biomedical waste. Proceed, of Intern. Symposium on Environ. Technologies: Plasma Systems and Applications. 8-11 Oct. 1995, Atlanta, Georgia, USA. V.l. P.239-250.

11. V. Yargeau et al. Treatment of a Water-Based Toxic Waste Using Induction Plasma Technology. // Plasma Chem. And Proc. 1999. Vol.19, № 3. P.327-340.

12. G. Soucy, E. Bergeron, M. I. Boulos. Design of an Induction Plasma Reactor for the Reforming of Aromatic Liquid Wastes. // High Temperature Materials Processes. 1998. Vol. 2, № 2. P.195-206.

13. L. Fortin, G. Soucy, V. Kasireddy, J.-L. Bernier, M.I. Boulos, F.M. Kimmerle. The Use of Thermal Plasma for Wastewater Treatment. 14th Intern. Symposium on Plasma Chemistry ISPC'14, Prague. 1999. P. 2387-2392.

14. V. Yargeau, G. Soucy, M.I. Boulos. Decomposition of Aqueous Liquid Wastes Using an Induction Thermal Plasma. 14th International Symposium on Plasma Chemistry ISPC'14, Prague (Czech Republic). 1999. P. 2519-2524.

15. C.-C. Tzeng, T.-M. Hung, L.-F. Lin. Plasma destructor. //Nuclear Engineering International. July 2004. P.30-32.

16. H.E. Андреев, С.С. Бычков, В.В. Котляр, Л.Я. Марголин, JI.H. Пятницкий. Формирование трубчатых бесселевых пучков света высокой мощности. // Квантовая электроника. 1996. Т.23(2). С. 130-134.

17. С.С. Бычков, С.В. Горлов, Л.Я. Марголин, JI.H. Пятницкий, А.Д. Тальвирский, Г.В. Шпатаковская. Формирование плазменного канала при оптическом пробое газа в трубчатых бесселевых пучках. // Квантовая электроника. Т.26(3). 1999. С.229-236.

18. С.С. Бычков, С.В. Горлов, А.В. Макаров, Л.Я. Марголин, Л.Н. Пятницкий, А.Д. Тальвирский. Динамика периодических структур в протяженной лазерной искре. // Квантовая электроника. Т.26(3). 1999. С. 243-245.

19. S.S. Bychkov, M.Yu. Marin, L.N. Pyatnitsky. X-ray laser medium on the base of long optical discharge. Ill Intern. Colloq. on X-ray lasers. Shliersee. Inst. Phys. Conf. Ser. 125: Sec. 9. IOP Publishing Ltd. 1992. P. 439 442.

20. В.В. Баканас, Ю.А. Железнов, В.И. Перминов, А.И. Семенов, В.Ю. Хомич. Атлас собственного излучения ночной верхней атмосферы для средних широт в видимой и ближней ИК — областях спектра. Препринт ИФА РАН НТЦ УП РАН. - М. 2001. 20 с.

21. В.В. Баканас, Ю.А. Железнов, В.Ю. Семенов, В.Ю. Хомич. Исследования геофизических характеристик верхней атмосферы на основе зарегистрированных спектров ее собственного ночного излучения. Препринт ИФА РАН ЦНП ИПЭФ РАН. - М.: 2002. 40 с.

22. Ю.А. Железнов, И.А. Семенов, В.Ю. Хомич. Расчет высотного распределения озона в среднеширотной мезопаузе в ночное время. Препринт ИФА РАН ЦНП ИПЭФ РАН. - М.: 2002. 25 с.

23. Ю.А. Железнов. Мобильный спектрофотометрический комплекс. Всероссийская конференция «Развитие системы мониторинга, состава атмосферы (РСМСА». Москва, 16-18 октября 2007 г. Тезисы докладов. М.: МАКС Пресс. 2007. С. 132.

24. Ю.А. Железнов, С.И. Мошкунов, В.Ю. Хомич. Экспериментальные методы и комплекс аппаратуры для исследований плазмы создаваемой плазматронами в электрофизических установках для защиты окружающей среды. Отчет ЦНП ИПЭФ РАН. М.: 2002. 64 с.

25. Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Экспериментальные методы и комплекс аппаратуры для исследований плазмы создаваемой плазматронами в электрофизических установках для защиты окружающей среды. Препринт ЦНП ИПЭФ РАН. М.: 2002. 54 с.

26. Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Реализация нового метода оптической диагностики плазмы в электрофизических установках. Письма в ЖТФ. 2006. Т.32, вып.З. С.90-94.

27. Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Экспериментальный метод пассивной оптической диагностики плазмы. Прикладная физика. 2011. № 3. С. 60-66.

28. А.И. Семенов, В.В. Баканас, В.И. Перминов, Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Спектр излучения ночной верхней атмосферы Земли в ближней инфракрасной области. Геомагнетизм и Аэрономия. 2002. Т. 42, № 3. С. 407-414.

29. В.И. Перминов, А.И. Семенов, В.В. Баканас, Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич. Регулярные вариации интенсивности полосы (0-1) атмосферной системы излучения кислорода. Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44. №4. С. 541-544.

30. Ю.А. Железнов, Ю.В. Платов, А.И. Семенов, В.Ю. Хомич. Мобильный спектрофотометрический комплекс. Оптика атмосферы и океана. 2011. Т.24. №5.

31. Г.С. Голицын, Н.Ф. Еланский, Ю.А. Железнов, В.Ю. Хомич и др. Передвижная обсерватория ТРОЙКА наблюдения состава атмосферы над Россией. М.: Бонаэкспо. 2006. 44 с.

32. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том II. Под ред. В.Е. Фортова.- М.: Наука. 2000. 634 с.

33. JI.А. Луизова. Оптические методы диагностики плазмы. Петрозаводск: ПетрГУ. 2003. 148 с.

34. Физическая энциклопедия. Том 1. Под.ред. A.M. Прохорова. М.: Советская энциклопедия. 1988.704 с.

35. Л.М. Биберман, B.C. Воробьев, И.Т. Якубов. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М.: Наука. 1982. 378 с.

36. В.Б. Вурдель, Л.С. Полак. Химические процессы в плазме и плазменной струе. В сб. «Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме». М.: Наука. 1965.

37. Л.Т. Бугаенко, М.Г. Кульмин. Химия высоких энергий.// М.: Наука. 1988.

38. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Том V-1: Диагностика низкотемпературной плазмы. Под ред. В.Е. Фортова. М.: Янус-К. 2006. 648 с.

39. В.Н. Очкин. Спектроскопия низкотемпературной плазмы. М.: Физматлит. 2010.

40. В.К. Животов, В.Д. Русанов, A.A. Фридман. Диагностика неравновесной химически активной плазмы. М.: Энергоатомиздат. 1985. 216с.

41. A.A. Овсянников, B.C. Энгелыпт, Ю.А. Лебедев, А. А. Абдразаков. // Диагностика низкотемпературной плазмы. Низкотемпературная плазма Т.9. Новосибирск: Наука. 1994. 485 с.

42. M. I. Boulos. Diagnostics of Thermal Plasmas. // Workshop on Frontiers in Low Temperature Plasma Diagnostic Ш. 1999. Saillon, Switzerland. P.7-8.

43. M.I. Boulos. Induction Plasma Torch Development and Diagnostics. // United Thermal Spray Conference & Exposition, Düsseldorf. 1999.

44. M. I. Boulos. Visualization and Diagnostics of Thermal Plasma Flows. // Journal of Visualization. 2001. V. 4 (1), p. 19-28.

45. T.T. Карашева, Д.К. Оторбаев, В.Н. Очкин. Доплеровское уширение спектральных линий и распределения возбужденных атомов и молекул по скоростям в неравновесной плазме. // Труды ФИАН. М.: Наука. 1985. Т.157. С.124-186.

46. Ю.А. Захаренков, О.Н. Крохин, Г.В. Склизков. Исследование возмущений профиля плотности лазерной плазмы методом высокоскоростной интерферометрии. // Квантовая электроника. 1976. Т.З, № 5. С.1068-1079.

47. J. Amorim, G. Baravian, J. Jolly. Laser-induced resonance fluorescence as a diagnostic technique in non-thermal equilibrium plasmas. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2000. Vol.33, issue 9. P. R51-R65.

48. Marco van de Sande. A triple spectrograph system for low stray light Thomson scattering measurements. // Workshop on Frontiers" in Low Temperature Plasma Diagnostics IV. March 25-29, 2001. Rolduc, Hie Netherlands.

49. A. Kono, K. Nakatani. Efficient multichannel Thomson scattering measurement system for diagnostics of low-temperature plasmas. // Review of Scientific Instruments. 2000. Vol.71, issue 7, p. 2716-2721.

50. M. Sorokine, D. Hayashi. Voltage, current and electron density measurements in air radio-frequency plasma. // Workshop on Frontiers in Low Temperature Plasma Diagnostics IV. March 25-29, 2001. Rolduc, The Netherlands

51. B.B. Пикалов, T.C. Мельникова. Томография плазмы. Низкотемпературная плазма. Т. 13. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. 1995. 228 с.

52. Ю.Н. Днестровский, Е.С. Лядина, П.В. Саврухин. Пространственно -временная томографическая задача диагностики плазмы. // Физика плазмы. 1992. Т.18, № 2. С. 201-204.

53. М.Ф. Жуков, Т.С. Мельникова, В.В. Пикапов. Томография низкотемпературной плазмы. // Известия СО АН СССР, серия технических наук. 1984. № 10, вып.2. С. 39-46.

54. Н.В. Денисова, С.С. Кацнельсон, Г.А. Поздняков. Визуализация быстропротекающих плазмохимических процессов на основе метода компьютерной томографии. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. №11. С.1042-1047.

55. Г.В. Островская. Топографическая диагностика плазмы. // Журнал технической физики. 2008. Т.78, вып.9, с. 1-28.

56. А.Н. Зайдель. Применение топографической интерферометрии для диагностики плазмы. Успехи физических наук. 1986. Т.49, выпуск 1. С.105-138.

57. V. Leveille, D.V. Gravelle, M.I. Boulos. Diagnostic study of super sonic plasma flows using enthalpy probe, schlieren and high speed photography. // International Thermal Spray Conference (ITSC 2003), Orlando (Florida). 2003.

58. Л.Н. Пятницкий. Лазерная диагностика плазмы. М.: Атомиздат. 1976. 426 с.

59. С. Maurice, F. Н. R. Feijen, G.W.M. Kroesen. Langmuir probe measurements in an ICP. // Workshop on Frontiers in Low Temperature Plasma Diagnostics IV. March 25-29, 2001. Rolduc, The Netherlands.

60. P. Bryant, A. Dyson, J.E. Allen. Langmuir probe measurements of weaklycollisional electronegative RF discharge plasmas. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2001. Vol. 34, issue 1. P. 95-104.

61. Ю.А. Лебедев. Введение в зондовую диагностику плазмы пониженного давления. М.: МИФИ. 2003. 56 с.

62. М. Tichy. et al. Langmuir probe diagnostics for medium pressure and magnetized low-temperature plasma. // J. Phys. (France). Colloque C4. 1997. V7. P. C4-397.

63. А.П. Шевелько. Методы фемтосекундной диагностики плазмы. Препринт. М.:ФИАН. 2006. 48 с.

64. А.Н. Долгов, А.С. Савелов. Применение спектрометрического комплекса аппаратуры для рентгеновской диагностики плазмы импульсных установок. // Прикладная физика. 2008. № 5. С. 103-107.

65. А.С. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет. М.: Машиностроение. 1993. 295с.

66. И.А. Глебов, Ф.Г. Рутберг. Мощные генераторы плазмы. М.: Энергоатомиздат. 1985. 152 с.

67. Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов. М.: Машиностроение. 1989. 360 с.

68. Ю.Р. Носов, В.А. Шилин. Основы физики приборов с зарядовой связью. -М.: Наука. 1986.362 с.

69. W. L. Wolfe. Introduction to Imaging Spectrometers. Bellingham: SPIE Optical Engineering Press. 1997. Vol. TT25

70. S. F. Ray. High Speed Photography and Photonics. SPIE Press Book. 2000. Vol. PM120.424 p.

71. B.B. Артемьев. Фотоэлектронные счетчики фотонов. // Оптико-механическая промышленность. 1979. № 1. С. 62-68.

72. Л.Н. Капорский, И.И. Николаева. Оптические приборы. Каталог. Отв. ред. В.А. Никитин. М.: Машиностроение. 1969. Т. 4. 305 с.

73. О.Д. Докучаева. Астрономическая фотография. Материалы и методы. -М.: Физматлит. 1994. 480 с.

74. A.L. Broadfoot, K.R. Kendall. The airglow spectrum 3100-10000 A. // Journal Geophys. Res. 1968. V. 73. P. 426-428.

75. Д. Бартон, Д. Басс, А. Тэш, В. Косоноский, К. Зэйнингер, Д. Барт, Д. Мак-Коуэн, Чунг Ки Ким. Приборы с зарядовой связью. Отв. ред. М. Хоувз, Д. Морган. М.: Энергоиздат. 1981. 374 с.

76. A.B. Харитонов, Е.А. Глушкова, А.Н. Князева, H.H. Морозова, В.Т. Ребристый, Т.В. Сокодовников, В.Н. Терещенко. Спектрометрические стандарты для наблюдения планет и комет и некоторые вопросы звездной спектрофотометрии. Алма-Ата: Наука. 1972. 193 с.

77. V.l. Krassovsky, V.l. Shefov, V.l. Yarin. Atlas of the airglow spectrum A, 3000-12400 Â // Planet. Space Sei. 1962. V.9. № 12. P. 883-915.

78. A.L. Broadfoot, K.R. Kendall. Airglow spectrum 3100-10000 Â // Journal Geophys. Res. 1968. V. 73. № 1. P. 426-428.

79. B.B. Власюк, О.И. Спиридонова. Спектр излучения ночного неба в диапазоне 3100-7700 Â, полученный на эшелле-спектрометре умеренного разрешения 6-м телескопа. // Астрон. журн. Т. 70. № 4. 1993. С. 773-791.

80. А.И. Семенов, Ю.В. Платов. Собственное свечение верхней атмосферы Земли. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Том 1-3 "Ионосферная плазма". Часть 1. Глава 2. М.:ЯНУС-К. 2008. С. 165-176

81. H.A. Питерская, H.H. Шефов. Распределение интенсивности во вращательно-колебательных полосах ОН. // Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Наука. 1975. № 23. С. 69-122.

82. А.И. Семенов, H.H. Шефов. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 2. Температура // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 3. С. 143-147.

83. А.И. Семенов, Н.Н. Шефов. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 1. Высота излучающего слоя // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 4. С.105-111.

84. Н.Н. Шефов, А.И. Семенов, О.Т. Юрченко. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 630 нм в ночное время.

85. Интенсивность // Геомагнетизм и Аэрономия. 2006.Т. 46, № 2. С. 250-260.

86. Н.Н. Шефов, А.И. Семенов, О.Т. Юрченко. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 630 нм в ночное время.

87. Температура. // Геомагнетизм и Аэрономия. 2007. Т. 46, № 5. С. 692-701.

88. Н.Н. Шефов, А.И. Семенов. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 630 нм в ночное время. 3. Высота излучающего слоя. // Геомагнетизм и Аэрономия. 2007. Т. 47, № 6. С. 792-797.

89. Н.Н. Шефов, А.И. Семенов, О.Т. Юрченко. Эмпирическая модель вариаций эмиссии гелия 1083 нм. 1. Интенсивность. // Геомагнетизм и Аэрономия. 2009. Т.49. № 1. С.100-110.

90. Н.Н. Шефов, А.И. Семенов, О.Т. Юрченко. Эмпирическая модель вариаций эмиссии гелия 1083 нм. 2. Температура. // Геомагнетизм и Аэрономия. 2009. Т.49. № 5. С. 700-709.

91. N.N. Shefov, A.I. Semenov, and О.Т. Yurchenko. Empirical model of variations in 656.3-nm hydrogen emission. // Geomagnetism and Aeronomy. 2010. V. 50. №4. P. 526-535.

92. W.W. Kellogg. Pollution of the upper atmosphere by rockets. // Space Sci. Rev. 1964. V. 3. № 2. P. 275-316.

93. R.C. Whitten, W.J. Borucki, I.G. Poppoff, R.P. Turco. Preliminary assessment of the potential impact of solid-fueled rocket engines in the stratosphere. // Journal Atmos. Sci. 1975. T.32. N 3. P. 613-619.

94. В. Д. Карлов, С. И. Козлов, Г.Н. Ткачев. Крупномасштабные возмущения в ионосфере, возникающие при полете ракеты с работающим двигателем

95. Обзор). //Космические исследования. 1980. Т. 18. № 2. С. 266-277.

96. М. Mendillo. Ionospheric holes: a review of theory and recent experiments. // Adv. Space Res. 1988. V. 8. № 1. P. 51-62.

97. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду. Справочное пособие. М.: Издательство «Анкил». 2000. 640 с.

98. М.Н. Фаткуллин. Физика ионосферы. В книге: Итоги науки и техники. Серия: Геомагнетизм и высокие слои атмосферы. М.: ВИНИТИ. 1982. Т.6. С. 4-224.

99. А.Н. Дмитриев, A.A. Плаксин, A.A. Семенов, H.H. Шефов. Техногенная стимуляция свечения верхней атмосферы. // Оптика Атмосферы. 1991.1. Т. 4. № 5. С. 546-554.

100. Ю.В. Платов, А.И. Семенов, Б.П. Филиппов. Сублимация ледяных частиц в условиях верхней атмосферы. // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44. №3. с. 419-423.

101. Ю.В. Платов, А.И. Семенов, H.H. Шефов. Увеличение интенсивности эмиссии гидроксила в мезопаузе, обусловленное выбросом продуктов сгорания ракетных двигателей. // Геомагнетизм и Аэрономия. 2002. Т. 42. №4. С. 522-528.

102. JI.M. Фишкова. Ночное излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли. Тбилиси: Мецниереба. 1983. 272 с.

103. D.R. Bates, М. Nicolet. The photochemistry of atmospheric water vapor. // Journal Geophys. Res. 1950. V. 55. N 3. P. 301-327.

104. Э.С. Казимировский, В.Д. Кокоуров. Движения в ионосфере. -Новосибирск: Наука. 1979. 344 с.

105. JI.A. Андреева, О.Ф. Клюев, Ю.И. Портнягин, A.A. Хананьян. Исследование процессов в верхней атмосфере методом искусственных облаков. Л.: Гидрометеоиздат. 1991. 174 с.

106. Л.А. Андреева, Л.А. Катасев, Т.И. Щука. Особенности поведения ветра в полярной термосфере в спокойных и возмущенных условиях. //

107. Геомагнетизм и Аэрономия. 1978.Т. 18. № 2. С. 286-293.

108. JI.A. Андреева и др. Дрейф облаков бария и электрическое поле над Волгоградом. // Геомагнетизм и Аэрономия. 1983.Т. 23. № 2. С. 330-332.

109. D.M. Anderson et al. Modeling the effects of an H2 gas release on the equatorial ionosphere. // Journal Geophys. Res. 1978. V. 83. № A10. P. 4777-4790.

110. J.W. Duff, L.S. Bernstein. Monte Carlo scattering of sunlight by high altitude rocket plumes. // Journal Quant. Spectr. Radiat. Transf. 1981. V. 26. №2. P. 85-102.

111. J.S. Pickett et al. Effects of chemical releases by the STS-3 orbiter on the ionosphere. // Journal Geophys. Res. 1985. V. 90. № 90. P. 3487-3497.

112. B.A. Александров и др. Ракеты-носители. М.: Воениздат. 1981. 315 с.

113. А.Е. Hedin. A revised thermospheric model based on mass spectrometer and incoherent scatter data: MSIS-83. // Journal Geophys. Res. 1983. V. 88. № A12. P. 10170-10188.

114. P.A. Bernhardt. Three-dimensional, time-dependent modeling of neutral gas diffusion in a non-uniform, chemically reactive atmosphere., //. Journal Geophys. Res. 1979. V. 84. № A3. P. 793-802.

115. P. Уиттен, И. Поппов. Основы аэрономии. JI.: Гидрометеоиздат. 1977. 408 с.

116. А.Д. Данилов, Э.С. Казимировский, Г.В. Вергасова. Метеорологические эффекты в ионосфере. JL: Гидрометеоиздат. 1987. 272 с.

117. А.Д. Данилов, М.Н. Власов. Фото-химия ионизованных и возбужденных частиц в нижней ионосфере. JL: Гидрометеоиздат. 1973. 192 с.

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

119. В.Н. Кондратьев, Е.Е. Никитин. Химические процессы в газах. М.: Наука. 1981.264 с.

120. G. Moreels, D. Chahrokhi, J.E. Blamont. OH emission intensity measurements during the 1969 NASA airborne auroral expedition. // Journal Geophys. Res. V. 81. № 31. 1976. P. 5467-5478.