Введение к работе
Актуальность теми диссертации. Длл исследований в области физики взаимодействия излучения с веществом, б фотохимии, а также для оптической накачки лайеров необходимы импульсные облучающие электроразрядные источники ceqts бнсокой интенсивности. Причем
' современное развитие отих направлений науки и техники требует создания облучающих источников света с высокой интенсивностью излу-
"лучения, особенно в УТ> области спектра, соответствующей яркостной температуре 20CC0-JC000 К, имокгцих при этом_ большую .поверхность свечения -10 см'', длительность есгмкки I0"D-I0~4c, малое время включеїтая ~ПГ6с к обеспечивпнаих високую однородность Фронта облучения, В этом случае наиболее подходящи* вариантом облучаїс-ще-го источнике света, из различшх типов кспшх'открытых излучаюдітс мзрядов представляется-использование елейного імпульсного разряда (СИР). Он инициируется электгкчосю'.м взрывом фольги и является
-Т7 Т' —^ нестационарном разрядом с плотной плавней с n8~IQ -10 см ", состав которой определяется, в основном, материалом фольги. Конфигурация фольги задает и. Форму плазменного слоя. Влияние окружающей-газовой среда на поведение разряда обусловлено, главным образок, инерциальшми свойствами втой среда.. Достижение высокой яркости источника света при значительной позе~хности снечения воз-можно только в условиях мощного электропитания СИР при токах 10"'-Юь А и запасаемой энергии 10-10 Да. В этом случае белькне преимущества в постановке эксперимента создает гибкая управляемость конденсаторного электропитания, позволяющего в широких пределах регулировать длительность, энергию и mcv.cht включения разряда.
Благодаря большой поверхности плазменного слоя и одномерности его расширения величина и временной ход облученности, создаваемой СЛР на обьекте, определяется только зеличиной и формой импульса яркости плазмы. Поэтому вахтам направлением в исследовании СИР как источника езета для интенсивного облучения является изучение его свойств и поиск методов, обеспечивающих возможность управлешя величиной и формой импульса яркости плазмы.
Для мощных высокотемпературных плазменных источшков света гарзктерной является..проблема экранировки УФ и ВУФ излучения в периферийных зонах плазмы этих источников. В связи с этим необходимость получения выхода 'излучения в коротковолновой области спектра выдвигает задачу формирования СИР. и его .исследования в условиях, обеепечиващих" снижение' возможной экранировки из-
лучения тіарами металла инициирующей фольги в оболочке разряда. Перспективным в этом направлении представляется формирование разряда электрическим взрывом фольг малых толщин, а также использование для этой цели фольг из металлов с высоким потенциалом ионизации. Существенней рост выхода излучения СЙР в коротковолновой области делает реальной перспективу исследования дополнительной экранировки УФ излучения в воздухе, обусловленной его фотолизом при мощном коротковолновом облучении.
3 СйР практически неизученной остается стадия послесвечения, интерес к которой вызван тем, что при инициировании разряда з воздухе заметный вклад в излучение может давать горение продуктов взрыва инициирующей фольги. Поэтому выяснение перспектив создания облучающего источника свата на ссноне горения электрически взрываемой фольги требует детального исследования этой стадии разряда.
Целью работы являлось установление рабочих характеристик СИР как источника света для интенсивного облучения. Достижение этой цели обеспечивалось исследованиями, направленнцмн на совершенствование техники СИР и углубление представлений по его физике. Программа исследований предусматривала решение следующих задач:
-
Разработка принципов- создания высокоиктенсивного облучающего источника света с большой поверхностью свечения на основе СИР и поиск методов управления его излучательными свойствами.
-
Построение физической модели стадии формирования и полу-эмпкрической модели высокотемпературной стадии СИР, разработка методов расчета его характеристик.
3. Исследование излучателькго: сеойств подлесвечения СИР.
Основные защищаемые положения и их научная- новизне.
-
Установлено подобие, яркостной температуры и плотности внутренней энергии СИР по величине удельной плотности разрядного тока на стадии нарастания тока до максимума в диапазоне от ? до 45 кА/ск. Яркостная температура в УФ области спектра при этом изменяется от 12000- до 29000 К. -Показано наличке максимума яркостной температуры при вариации толщины инициирующей фольги.
-
Разработан и- реализован' метод управления параметрами импульса излучения СИР на основе индуктивно-емкостного режима электропитания. Благодаря этому способу электропитания достигнуто формирование однородного разряда с большой излучающей поверхностью ~103см2 при использовании в качестве-плазмообразуищего ма-трриала фольги из металла с высоким потенциалом ионизации (цинк).
-
Достигнуто формирование и изучены электрические и свето-Ене характеристики СИ? в режиме электропитания -с паузой тока, возникающей при увеличении длины разрядного промежутка.Разработана физическая модель начальной стадии разряде в этих условиях.
-
Разработан метод численного расчета параметров СИР на основе полуэмпирического моделирования.
-
Определены пороговые рекимк закипания электрически взрываемых алюминиевых фолы: в воздухе. Установлено, что яркостная температура пламени горения достигает значений, *370С К, близких к предельному, определяемому температурой' кипения АІ^Со. я слабо зависит от реэ:йма зажигания. Разработан метод расчета оптимальных режимов инициирования горения электрически взрываемых фодьг.
6. Сонарукен эффект дополнительной акракировкп воздухом
ультрафиолетового излучения. СИ? в діапазоне длин волн короче 260
нм, обусловленный активным фотолизом кислорода воздуха мощным
излучением разряда в полосе непрерывного поглощения Зіумапа-Рунге.
Практическая .ценность работы.
-
Разработанный на основе полу эмпирической модели СИР метод расчета позволяет определять характеристики разряда при вариации в широких диапазонах параметров электрической цепи и геометрических размеров источника светв.'Метод внедрен в практику инженерных расчетов разрядов с требуемыми пзлучательнпмп характеристикам-!.
-
Сведения по дополнительной экранировке воздухом УФ излу-іения, возникающей вследствие фотолиза кислорода, необходимы" при. зассмотрешм переноса излучения и оценки спектрального состава )0лучения от высокотемпературных явлений (сильные ударные волны, жльноточные импульсные разряда,-высокотемпературные взрывы).
-
Результата исследования. излучателышх свойств горения ілектрически взрываемых фсльг к метод расчета оптимальных режимов тжигания и горения целесообразно использовать - для создания "ермохимических источников оптического излучения.
-
Информация о формировании разряда в условиях с паузой ока при увеличении длины разряда и метод управления его изучением .в индуктивно-емкостном режиме электропитания сущест-екно расширяют возможности использования СИР для. оптической акачки газовых лазеров.
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладква-ись и обсуждались на V Всесоюзной конференций по физике низко-эмпературной плазмы(Киев, 1979г. >, на VI Всесоюзной конференции динамика излучающего Газе" (Москва, 198? г.), на VIII Всесоюзной
липциранции по физике вакуумного ультрафиолета и его взаимодействия с веществом (Иркутск, 1989г.)', кэ VIII Всесоюзной конференции по физике низкотемпературно?, нла&мы (Минск, 1991г.), на II Всесоюзном еишоузкме по радиационной шіазмодиномике (п.Кациьели Крымской обл., 1991г.).
Основное содержание диссертации отражено в 8 статьях.
Личный вклад автора. Все основные теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работа получены лично автором. Участие руководителя при постановке работ и анализе результатов, а также сотрудников лаборатории в проведении измерений отражено в совместных публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения к списка цитированной литературы. Изложена на 198 машинописных страницах, включая 44 рисунка, 2 таблицы и список литературы, содержащей 146 наименований.
