Введение к работе
Актуальность темы. Явление ионизационной релаксации за сильными ударными волнами (УВ) интенсивно изучается в течении последних десятилетий. Большой интерес и практическая важность исследования структуры течения за сильными УВ объясняется большой информативностью объекта исследования, а результаты имеют широкий спектр приложений. В частности, при таких исследованиях были определены сечения многих элементарных процессов и выявлены важные механизмы в кинетике ионизации.
В последнее время изучение кинетики элементарных столкноЕительных и радиационных процессов в инертных газах связано с исследованием лазерной генерации в эксимерных лазерах, где требуется знание различных сечений и констант скоростей реакций. Интенсивные теоретические и экспериментальные исследования в этой области сталкиваются- с определенными трудностями в описании процессов в лазерах, включая эффекты давления и фотопроцессы. Изучение кинетики ионизации инертных газов интересно также в связи с проблемой создания источников мощного ультрафиолетового излучения, особенно в приложениях к лазерной фотохимии, для накачки химических лазеров и быстрого нагрева вещества.
В этой связи исследование кинетики ионизации инертных газов в сильной УВ, для которой характерны иысокие значения температуры и давления, представляет особый интерес, так как при таких условиях наиболее отчетливо проявляются основные механизмы ионизации. Известно, что ионизационная релаксация за фронтом сильней УВ протекает в дез этапа: I) -
образование затравочных электронов 2) -лавинная ионизация электронным ударом. В отношении первого этапа существует некоторая неопределенность. Обычно полагают, что на начальном этапе атом-атсмше столкновения являются осноеяым ионизационным механизмом (в широком диапазоне интенсивносей УВ, а излучение не играет большой роли. Однако, ;такое представление о роли атом-атомных столкновений не всегда оправдано в связи с адиабатичностью этих процессов, в которых электронные переходы осуществляются в малой окрестности точек пересечения соответствующих молекулярных потенциалов взаимодействия сталкивающихся частиц (термоЕ).
С другой стороны, при высоких температурах (^ 1-5 |эВ) и еысоких давлениях (% 0.5 - 5 атм) за фронтом сильной УВ фотоЕозбувдение может быть весьма эффективным источником начальной ионизации благодаря "эксимерному" механизму поглощения излучения. Но излучение может быть таким источником, если зона равновесной ионизации достаточной оптической толщины уже сформировалась. Поэтому здесь возникает также вопрос об установлении стационарной структуры через распространение радиационно-столкноЕительной волны ионизации, распространяющейся по неравновесному (неионизоЕанному) газу, нагретому прошедшей ударной волной.
Целью данной работы было количественное исследование различных ионизационных процессов, выявление наиболее важных механизмов ионизации и проведение численного моделирования стационарной структуры сильной ударной волны в инертных газах (аргон и ксенон). Рассматривался, также и- процесс распространения волны ионизации по неравновесному (неионизованному) газу, нагретому ударной волной. '
v і
- 2 - [
Практическая ценность и новизна ее результатов заключается в:
1) вычислении молекулярных термов никних возбужденных
состояний эксимерных молекул Аг* и Хе* на малых расстояниях;
-
количественном доказательстве на основе оценок положения точек пересечения термов неэффективности атом-атомных столкновений при энергиях, меньших 5 эВ;
-
вычислении спектрального коэффициента поглощения излучения в ультрафиолетовой области в Аг и Хе с учетом "эксимерного" механизма на основе квазистатической теории уширения спектральных линий;
-
рассмотрении радиационно-столкновительного механизма начальной ионизации в ударной волне в инертных газах на основе "эксимерного" механизма фотопоглощения;
-
математическом моделировании ионизационной релаксации за сильными ударными волнами в Аг и Хе;
-
вычислении скорости распространения волны ионизации по неравновесному газу;
-
разработке и написании пакета программ для решения задач ионизационной кинетики.
Апробация работы. Результаты работы систематически докладывались на теоретических семинарах ЮСФ РАН. Основные результаты были доложены на 3 Всесоюзном совещании "Физика и газодинамика ударных волн" (Владивосток, 1989), на Всесоюзной школе " Современные проблемы механики жидкости и газа" (Иркутск,1990), на XX Мезвдународной конференции по явлениям в ионизированных газах (Пиза, Италия, 1991) , на конференции Американского Физического Общества по ударному сжатию конденсированного вещества (Виллиамсбург, США, 1991),
на I южноевропейской школе " Динамические процессы з Молекулярной физике" (Авила, Испания 1991).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав , заключения, содержащего основные выводы, и списка цитируемой литературы из % наименований.
