Введение к работе
Актуальность работа
Актуальность темы связана, прежде всего, с обнаружением интересного физического явления - возникновения локализованных шарообразных (диаметром до 10 мм) долгоживущих (до 30-40 с) светящихся областей в жидком азоте после воздействия на него ультрафиолетового излучения. Впервые такие области наблюдались при исследовании взаимодействия электрических разрядов с криогенными жидкостями. В отличие от изучения люминесценции жидкостей при нормальной температуре, исследование свечения криогенных жидкостей является малоизученным направлением. Локализованные светящиеся области возникают наряду с объемной люминесценцией жидкого азота, которая имеет более резкий спад интенсивности и меньшую длительность свечения (до 10-15 с).
Для возбуждения люминесценции и ее исследования требуется наличие импульсного высокоинтенсивного источника электромагнитного излучения. Данным требованиям соответствуют эрозионные разряды, обладающие в широком диапазоне длин волн ' значительной интенсивностью излучения, особенно в области ближнего ультрафиолета (300-400) нм. Такого рода разряды применяются для создания эталонных источников излучения, а также для; накачки активных лазерных сред. Поэтому для использования эрозионного капиллярного разряда как источника возбуждения жидкого азота требуется проведение исследования по оптимизации его излучательных параметров.
Исследование взаимодействия излучения эрозионных разрядов с криогенными жидкостями является актуальным ввиду общефизического научного интереса в иследовании новых свойств / вещества и закономерностей его.самоорганизаций, а также возможного выявления новых способов аккумуляции энергии и обнаружения новых лазерных сред.
Цель работы
- Изучение оптических характеристик люминесценции жидкого азота под воздействием' излучения капиллярного разряда:
спектра люминесценции и диапазона электромагнитного излучения, вызывающего его возникновение.
- Оптимизация параметров эрозионного капиллярного разряде
для получения высокоинтенсивного источника электромагнитногс
излучения с регулируемым спектром в ультрафиолетовом диапа
зоне.
Научная новизна
Обнаружено новое физическое явление - возникновение локализованных шарообразных долгоживущих светящихся областей і жидком азоте после-воздействия на него ультрафиолетового излучения, и исследованы их основные характеристики. ".'
Проведено исследование зависимости иалучательных характеристик капиллярного разряда от материала разрядного устройства, что позволило регулировать интенсивность излучения нг различных участках спектра. , -
С целью оптимизации параметров плазмы капиллярного разряда и размеров излучающей области методом относительных ин-тенсивностей атомарных линий водорода ^и Hj получено просі ранственное распределение температуры плазмы, а по штарковс-кому уширению линии fy определено пространственное распределение электронной концентрации плазмы. В результате определены оптимальные параметры капиллярного разряда как- высокоинтенсивного источника электромагнитного излучения в ультрафиолетовом диапазоне (300-400) нм.
Установлено, что возникновение люминесценции жидкого азота определяется воздействием электромагнитного излучения диапазоне (300-360) нм.
Впервые определен спектр люминесценции жидкого азота.
Определены ойтические характеристики жидкого азота, знание которых необходимо при исследовании его люминесценции: зависимость коэффициента пропускания электромагнитного излучения жидким азотом от длины волны и величина показателя преломления жидкого азота (на длине волны ^-633 нм),
-.Для объяснения длительной люминесценции жидкого азоте предлагается синглет-триплетная схема радиационных переходов между энергетическими уровнями жидкого азота.
Научная м практическая значимость
В результате исследований и проведенной оптимизации из-
пучательных параметров капиллярного разряда создан высокоин-
генсивный источник ультрафиолетового излучения. Результаты
зроведенных исследований могут найти практическое применение
[іри создании компактных источников электромагнитного излуче-
аия. .'. v. ;''"-
Определены пространственные распределения температуры и электронной концентрации плазмы капиллярного разряда и их цинамика; во времени достаточно простыми спектральными метопами.
Определены основные свойства и характеристики люминесценции жидкого азота при ультрафиолетовом возбуждении. Установленный диапазон возбуждения люминесценции жидкого азота предоставляет возможность применять другие виды источников излучения с необходимыми спектральными характеристиками. Для объяснения длительной люминесценции жидкого азота предложена не противоречащая эксперименту синглет-триплетная схема радиационных уровней.
Данные исследования расширяют представление о механизмах аккумуляции и преобразовании энергии при взаимодействии излучения с жидкостями при низких температурах, что может быть полезно для создания источников и преобразователей энергии и длительно люминесцирующих веществ.
Вклад автора
Изложенные в работе результаты получены автором лично или в соавторстве при его непосредственном участии.
Апробация работы
Основные результаты работы были представлены на: Всесоюзной конференции по физике плазмы (г.Троицк, 1990 г.), I Всесоюзной конференции по оптическим методам исследования потоков (г.Новосибирск; 1991 г.), II Всесоюзном симпозиуме по радиационной шіазмодинамике (п.Кацивели, 1991 г.) и III и IV Межгосударственных симпозиумах по радиационной плазмоди-намике (г.Москва,1994,1997 гг.),XX Международной конференции
- б -по явлениям в ионизованных газах (Италия, т.Пиза, 1991 г.), I Европейской междисциплинарной конфереции по шаровой молнии (Австрия, Г.Зальцбург, 1993 г.), II Всесоюзном совещании-семинаре "Инженерно-физические проблемы новой техники" (г.Москва, 1992), I'll, IV, V, VI Всероссийских конференциях по долгоживущим плазменным образованиям и малоизученным формам разрядов в атмосфере (г.Ярославль, 1990, І992, 1994, 1996 гг.), Международном симпозиуме по физике плазмы PLASMA'97 (Польша, г.Ополе, 1997 г.), на научных семинарах в МИФИ, ИАЭ.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ
На защиту выносятся:
-
Результаты первых наблюдений нового физического явления - возникновения локализованных шарообразных долгоживу-щих светящихся областей в жидком азоте лосле воздействия на него ультрафиолетового излучения. .... ''".'
-
Результаты исследования по оптимизации излучательных параметров капиллярного разряда в ультрафиолетовом диапазоне спектра. * -."-'.
-
Результаты спектроскопического измерения пространственных распределений температуры и концентрации плазмы капиллярного разряда. *
4. Результаты спектроскопического определения диапазона
электромагнитного излучения, возбуждающего люминесценцию
жидкого азота..
5. Результаты определения спектра люминесценции жидкого
азота под воздействием излучения капиллярного разряда.
Структура и объем диссертации
