Статья: Возможности дистанционного зондирования токсичных газов с помощью СО2-лазера (2009)

Спад мощности резонансного УФ-излучения в лампах низкого давления с разрядом в парах ртути и инертных газах определяется образованием слоя адсорбированной ртути на поверхности кварца. Защитное покрытие внутренней стороны кварцевой колбы препятствует адсорбции ртути и увеличивает ресурс лампы. Предложена методика ускоренной оценки качества защитного покрытия и ресурса ламп.

Сформулировано определение мультиплицированной временной когерентности (МВК) составных внутриволоконных импульсов (СВИ). Впервые предложены концепция и схема ветрового доплеровского низкокогерентного лидара с МВК опорной и сигнальной волн. Рассмотрены одномодовые оптоволоконные топологии для формирования СВИ со свойствами МВК.

Исследованы спектр излучения, спектральная яркость и размер источника рентгеновского и вакуумного ультрафиолетового излучений на основе фемтосекундной лазерной плазмы. Мягкое рентгеновское излучение этого источника было использовано для абсорбционной и фазово-контрастной радиографии микро- и нанообъектов. Кристаллы фторида лития применялись для регистрации рентгеновских изображений с субмикронным пространственным разрешением.

Рассмотрены различные модели метеорного окружения и космического мусора. Дан прогноз метеорной активности на ближайшую пятилетку. Проанализированы методы и средства регистрации и измерения физико-технических характеристик микрометеорит-ных и техногенных частиц.

Рассмотрен метод обнаружения дефектных элементов матричных фотоприемных устройств (МФПУ) в процессе калибровок. Обнаружение дефектных элементов осуществляется по порогам показателя дрейфа, оценок временного шума и постоянной составляющей. После горячей калибровки определяют коэффициенты чувствительности, по которым также происходит обнаружение дефектов. Приведены распределения по элементам МФПУ и гистограммы значений дрейфа и частотных зависимостей шума, измеренные с помощью формирователя тепловизионного изображения на основе МФПУ формата 256x256, спектрального диапазона 8—12 мкм на фотодиодах из полупроводникового соединения кадмий—ртуть—теллур (КРТ).

Исследованы фотодиоды с p-n-переходом на основе GaP. Приведены температурные зависимости токовой чувствительности в диапазоне от -183 до +500 С. При изменении температуры в указанном диапазоне максимум спектральной чувствительности смещается от 430 до 510 нм, а токовая чувствительность возрастает от 0,044 до 0,13 А/Вт. Изменение чувствительности связано с температурной зависимостью коэффициента поглощения GaP. До температуры +200 оС в фотодиодах преобладает генерационнорекомбинационный ток, а свыше +220 оС — диффузионный ток.

Проведен анализ эффекта трехволнового параметрического резонанса пучковых волн в двухпотоковом релятивистском электронном пучке. Выяснено, что в такой модели возможна реализация пяти разных по архитектуре типов параметрических резонансных взаимодействий. Два из них соответствуют взрывной неустойчивости, два — процессу распада с повышением частоты, один — суперпозиции взрывной и двухпотоковой неустойчивости. Найдены инкременты нарастания волн и выяснены условия, когда рост волн является максимальным. Также определены условия, когда в двухпотоковом электронном пучке возможна реализация мультигармонических режимов взаимодействия.

Дан анализ движения электрона в поле интенсивного лазерного импульса релятивистской интенсивности для линейной и круговой поляризации. Анализ основан на численном решении уравнения Ньютона с силой Лоренца. Исследовано электромагнитное излучение электрона при таком движении. Показано, что это излучение состоит из очень коротких импульсов с длительностью в зептосекундном (субаттосекундном) диапазоне.

Исследованы параметры многокомпонентного пучка металлических ионов со средним зарядом Z, сепарированного с помощью системы сеток из плазменной струи импульсного вакуумно-дугового разряда и ускоренного напряжением Uacc. Показано, что ширина энергетического спектра пучка существенно увеличивается по сравнению со спектром ионов в исходной плазменной струе, а средняя энергия в спектре оказывается ниже расчетной величины εm = ZeUacc. Зондовые измерения показали, что в дрейфовом промежутке при ускоряющем напряжении более 1 кВ формируется положительный объемный заряд, что приводит к возрастанию здесь величины потенциала до нескольких сотен электронвольт. Показано также, что действием объемного заряда можно объяснить наблюдаемый вид энергетического спектра.

Рассмотрено влияние конструктивных параметров и электрического питания импульсных цезиевых источников с сапфировой оболочкой на их модуляционные характеристики при следующих сочетаниях параметров включения ламп: в спектральном диапазоне 3—5 мкм при средних частотах следования токовых импульсов до ƒi =1,0 кГц и потребляемой электрической мощности до Рl = 3 кВт; в диапазоне 0,8—0,7 мкм при ƒi =1,0—8,0 кГц и Рl — до 1,0 кВт. Даны рекомендации по дальнейшему улучшению модуляционных характеристик ламп.

Представлены результаты исследования поведения пылевых частиц в плазме, формируемой пучком протонов в инертных газах (He, Ar, Kr). Впервые в области пучка протонов получены стабильные упорядоченные пылевые структуры — “плазменно-пылевой кристалл” из пылевых частиц диаметром 1,0; 3,0, 4,8 мкм. Развита математическая модель, позволившая провести численное моделирование образования кристалла из пылевых частиц в плазме, формируемой пучком протонов.

Рассмотрен механизм увеличения концентрации свободных электронов на периферии тороидального плазменного вихря, обусловленный термоэлектронной эмиссией с поверхности аэрозольных частиц. Согласно проведенным оценкам, увеличение электронной концентрации может обеспечить захват и канализацию оптического излучения.

Рассмотрены особенности электромагнитного взаимодействия короткозамкнутых сверхпроводящих контуров с током. Показано, что в изолированной системе из двух таких объектов наблюдаются положения равновесия, которые отсутствуют в подобной системе из традиционных электромагнитов. Анализ энергии взаимодействия сверхпроводящих контуров позволяет получить условия устойчивости равновесного состояния такой системы при конечном и не равном нулю расстоянии между контурами.

Экспериментально показано, что “странное” излучение электроразряда в жидкости влияет на измеряемую величину активности источника Co57(Cr), приводя к скачкообразному изменению естественного экспоненциального распада на 1±0,1 %. Рассмотрены возможные механизмы такого отклонения. В качестве метода регистрации использовался метод мессбауэровской спектроскопии.

Теоретически и экспериментально показано, что при наличии рассеяния в кристаллах, методы расчета показателей ослабления света, основанные на законе Бугера, приводят к существенным погрешностям при оценках оптических характеристик материалов. Предложена методика оценки соотношения между вероятностями рассеяния и поглощения в оптических кристаллах.

На базе обоснованных критериев отбора линий поглощения и предложенного алгоритма расчета пропускания атмосферы разработана методика поиска информативных длин волн для лазерного газоанализа по методу дифференциального поглощения (МДП). Описанная методика поиска может быть применена в любых спектральных диапазонах при условии дополнения архивных данных о лазерных источниках. Приведены результаты поиска информативных длин волн зондирования в средней ИК-области спектра. Проведенные расчеты подтверждают перспективность применения широкодиапазонного CO-лазера для дистанционного лазерного зондирования малых газовых составляющих атмосферы по МДП.

Приведены результаты экспериментов по диагностике параметров лазерного излучения и получению 1018 Вт/см2 при использовании 0,2 ТВт лазерной системы на основе кристалла Ti: Sapphire (Ti: Sa). Так, длительность лазерного импульса составила 50 фс, контраст на наносекундном масштабе времени 106, на пикосекундном — не хуже чем 105. Для определения величины интенсивности излучения проводилось измерение средней энергии горячих электронов, которая составила (139±12) кэВ.

С помощью лазерного ускорения тонких фольг проведены эксперименты по определению механической прочности алюминиевых мишеней при больших скоростях деформирования. Для определения массы и скорости фольг после их лазерного ускорения использован метод, основанный на измерении времен пролета фольгой базовых расстояний в атмосфере воздуха.

Представлено теоретическое описание экспериментов [1—3] по генерации высоких гармоник в кластерной среде при облучении лазерным полем умеренной интенсивности (1012— 1014 Вт/см2). В экспериментах наблюдалось заметное расширение плато высоких гармоник по сравнению со случаем облучения газовой среды. Наблюдение таких эффектов возможно только в случае, если они обладают свойством когерентности. Рассмотрению этого вопроса в статье уделяется особое внимание.