Фізичні механізми керування нерівноважністю плазми в стаціонарних динамічних газорозрядних системах - Автореферат

Київський національний університет імені Тараса Шевченка Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукОфіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Кириченко Георгій Сергійович, НЦ “Інститут ядерних досліджень” НАН України, завідувач відділу фізики плазми доктор фізико-математичних наук, професор Мальнєв Вадим Миколайович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри квантової теорії поля доктор фізико-математичних наук Щедрін Анатолій Іванович, Інститут фізики НАН України, провідний науковий співробітник Захист дисертації відбудеться 23травня 2005 р. о _15_годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.31 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03127, м. З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка (01033, м.Київ, вул.Проте рівень іонізаційної нерівноважності плазми, який визначається різницею між розрахованим за формулою Саха ступенем іонізації плазми при поточному значенні температури електронів та реальним, виявляється у відомих газорозрядних системах з постійним електричним полем не достатнім для застосування плазми у ряді випадків. Це повязано з тим, що середня енергія електронів плазми в системах на базі класичних електричних розрядів (тліючий, дуговий) може змінюватись у досить вузькому діапазоні енергій. Мета роботи полягала в розробці наукових основ фізичних процесів, що протікають в плазмі газорозрядних динамічних систем і впливають на нерівноважність плазми, та визначенні фізичних механізмів можливого ефективного цілеспрямованого керування нерівноважністю стаціонарної в часі плазми при використанні її в якості активного середовища плазмових лазерів, в джерелах негативних іонів та в ряді плазмохімічних технологій. Для розвязання цих задач були застосовані спеціально розроблені або удосконалені методи дослідження низькотемпературної плазми (зондові методики вимірювань потенціалу плазми, температури електронів та позитивних іонів, концентрації зарядів і функції розподілу електронів за енергіями; мас-спектрометричні методики вимірювань іонного складу плазми та складу плазмоутворюючого газу; оптичні методики визначення температур заселення електронних збуджених станів та коливальних збуджених станів); використані спектрофотометрична методика визначення складу рідин після плазмохімічної обробки, PH-метрія, ряд реагентних хімічних методів визначення складу рідин та осадів після плазмохімічної обробки, ряд мікробіологічних методів визначення впливу плазмохімічної обробки води на життєдіяльність мікроорганізмів; біологічні методи визначення токсичності продуктів після плазмохімічної деструкції речовин. Ці результати показують можливі шляхи вирішення проблеми генерації стаціонарної в часі сильно нерівноважної плазми з керованим рівнем нерівноважності, а саме: переохолодженої високо іонізованої плазми для плазмових лазерів, плазми з “двохтемпературною” функцією розподілу електронів за енергіями для сильнострумових джерел негативних іонів, неізотермічної плазми високого тиску в плазмово-розчинних системах для плазмохімії.У вступі дисертації обгрунтовано актуальність роботи, сформульовані основна мета та задачі роботи, що розвязувалися для її досягнення, аналізується вибір обєктів та методів дослідження, викладено наукову новизну та практичне значення результатів. У підрозділі 1.1 наводиться огляд літератури по утворенню сильно переохолодженої плазми при використанні “жорсткого” іонізатора та в газорозрядних системах з рознесенням часових (імпульсні системи) і просторових інтервалів існування іонізаційної та рекомбінаційної нерівноважностей в плазмі (стаціонарні плазмодинамічні системи), або і часових, і просторових інтервалів (імпульсні плазмодинамічні системи). У підрозділі 1.2 розглядаються існуючі фізичні підходи до генерування нерівноважної плазми молекулярних газів з немаксвелівською функцією розподілу електронів за енергіями, яка складається з двох груп електронів з різними середніми енергіями, що менші середньої енергії електронів в плазмі класичних газових розрядів.У результаті розгляду ряду фізичних підходів по використанню динамічних газорозрядних систем для розвязання проблеми генерації стаціонарної в часі сильно нерівноважної низькотемпературної плазми з керованою нерівноважністю, а саме - переохолодженої сильно іонізованої плазми для плазмових лазерів, плазми з “двохтемпературною” функцією розподілу електронів за енергіями в сильнострумових газових розрядах для джерел негативних іонів, неізотермічної плазми в плазмово-розчинних системах для плазмохімії показно, що: при взаємодії плазмового струменя з нейтральним газом можна ефективно впливати не тільки на рівень нерівноважності плазми, але й змінювати характерну для газорозрядної плазми іонізаційну нерівноважність в джерелі плазмового потоку на рекомбінаційну в потоці.

2. Основний зміст роботи