Формирование лазерно-индуцированного плазменного канала в парах бария

Научная библиотека Комментариев к записи Формирование лазерно-индуцированного плазменного канала в парах бария нет

Косарев Н.И. // Журнал Физико-математические науки, № 10 (29) ч 1, с: 10-15

Аннотация
Рассчитана кинетика формирования плазменного канала в оптически плотных парах бария, облучаемых лазерным излучением, резонансным атомному переходу с длиной волны λ=553.5нм. Затравочные электроны образуются благодаря ассоциативному механизму ионизации, которые затем набирают энергию в сверхупругих процессах и вызывают лавинную ионизацию атомов электронным ударом. Исследовано влияние переноса резонансного излучения в цилиндрически-симметричном газовом объеме на расширение плазменного канала в форме ореола.

Описание на английском языке:

LASER-INDUCED PLASMA CHANNEL FORMATION IN BARIUM VAPOR. Kosarev N. I.
Abstract
Computational study of plasma channel formation kinetics in optically dense barium vapor irradiated by pulsed laser light tuned to the Ba I resonance transition at λ=553.5nm has been performed. Seed electrons are produced due to the mechanism of atoms associative ionization, which then gain energy in superelastic collisions and initiate the avalanche ionization of atoms by electron impact. We have studied the influence of radiative transfer effects in cylindrically symmetric gas volume on the plasma channel expansion in the form of a halo.

В настоящее время формирование протяженных плазменных каналов с контролируемым положением в пространстве имеет значительное практическое приложение для эффективной транспортировки энергии [1] и пучков заряженных частиц [2] через плотные газовые среды. Механизмы лазерного пробоя, приводящие к формированию протяженных каналов в атмосфере обсуждались в работе [3]. В представленной работе предлагается использовать метод формирования лабораторной плазмы, основанный на сверхупругом нагреве электронов [4-6]. В нейтральном газе свободные электроны могут образовываться благодаря ассоциативному механизму ионизации. Электроны набирают энергию в столкновениях с возбужденными атомами, что приводит к лавинной ионизации среды электронным ударом.
В работе представлены результаты численного исследования кинетики формирования плазменного канала в парах бария при воздействии лазерным лучом на резонансный переход в атоме с длиной волны λ=553.5нм. Бариевые пары заполняют цилиндрически-симметричную кювету, одна из сторон которой облучается лазерным излучением с гауссовой зависимостью интенсивности в поперечном сечении луча. Количество атомных уровней, учитываемых в модели, выбиралось на основе опыта построения многоуровневых моделей для решения задачи о фотоионизации и свечении искусственных бариевых облаков под действием солнечного света.

Процесс формирования плазменного канала демонстрируется поверхностями на рис. 1a), b) и c). Сначала в среде рождаются свободные электроны в канале лазерного луча, которые набирают энергию в сверхупругих столкновениях, рис. 2 а). С течением времени концентрация электронов растет на облученной границе среды, где и формируется электронная лавина, рис.1 b), поскольку энергия электронов достаточно высокая для ионизации атомов ударным путем, рис.2 b). Волна ионизации со временем распространяется к теневой границе цилиндра и к моменту времени t=25мкс наблюдается формирование ионизованного канала практически на протяжении всей кюветы с парами бария, рис.1с). При этом температура электронов достигает наибольшего значения в канале луча равного примерно Т=1,2Эв . Следует отметить, что ионизованный объем шире объема лазерного луча. Это вызвано переносом излучения из области лазерного пучка на периферию среды. В результате чего там рождаются затравочные электроны, которые также нагреваются в сверхупругих процессах и вызывают лавинную ионизацию атомов электронным ударом.
Таким образом, получено расширение ионизованного канала в форме ореола. Этот эффект вызван процессами переноса излучения из области накачиваемой лазерным лучом на её периферию, благодаря чему там рождаются ассоциативные электроны. Эти электроны и вызывают лавинную электронную ионизация той части среды, где интенсивности первичного (лазерного) излучения нет.

Полное содержание статьи: http://research-journal.org/wp-content/uploads/2014/11/10-1-29.pdf#page=15

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top