В отличие от первых двух томов серии ИНТ «Физика плазмы», посвящённых непосредственно управляемому термоядерному синтезу, настоящий том состоит из обзоров по более общим разделам физики плазмы как фундаментального, так и прикладного направления. Общим для этих обзоров является то, что рассматриваемые в них проблемы связаны с элементарными актами взаимодействия частиц, входящих в состав плазмы, друг с другом или с атомами твёрдого тела.

Том открывается обзором «Атомные процессы в плазме», написанном докторами физико-математических наук В. С. Лисицей и В. И. Коганом. Атомные процессы всегда были основным элементом физики ионизованного газа. В обзоре отражена та их специфика, которая возникает при достигнутых в термоядерных установках температурах киловольтного масштаба.

Следующий обзор «Плазма для лазеров» посвящён относительно молодому направлению в физике плазмы — проблеме создания мощных источников световых пучков на основе плазменных сред. Обсуждаются возможности и перспектива использования для «накачки» лазера, т. е. создания инверсной заселённости энергетических уровней атомов, ионов, молекул в плазме, мощных источников энергии — пучков заряженных частиц. Обзор написан одним из зачинателей описываемого научного направления доктором физико-математических наук С. И. Яковленко.

Третий обзор «Взаимодействие плазмы с поверхностями», написанный одним из ведущих специалистов в этой области доктором физико-математических наук Ю. В. Мартыненко, отражает быстрое развитие исследований по воздействию энергичных частиц на поверхность тел. Интерес к этой области связан с важными практическими применениями. В проблеме управляемого термоядерного синтеза это вопрос о выборе материала первой стенки реактора.

С процессами возбуждения атомов и молекул в плазме связана тема статьи доктора физико-математических наук руководителя лаборатории А. А. Иванова «Неравновесная плазма для химии». Речь идёт об эффективных методах создания высокотемпературной среды — плазмы с энергичными электронами — обеспечивающей проведение ряда практически важных плазмохимических реакций. Рассматриваются также способы выделения продуктов реакции из плазмы.

В конце сборника помещена, предназначавшаяся для 2-го тома, статья по неоклассическим переносам в токамаке. Теория неоклассических переносов, основы которой заложили A. А. Галеев и Р. 3. Сагдеев, является одним из узловых пунктов современной теории высокотемпературной плазмы. Поэтому статья «Теория процессов переноса в магнитных ловушках», написанная доктором физико-математических наук Л. М. Коврижных, который внёс значительный вклад в развитие этой теории, представит безусловный интерес для большинства читателей.

Как и первые выпуски настоящей серии, этот том будет полезен как для ознакомления с рассматриваемыми проблемами, так и для использования в работе специалистами…

ОТ РЕДАКТОРА
В. Д. Шафранов

АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПЛАЗМЕ
В. С. Лисица, В. И. Коган

1. Введение	5
2. Структура атомов и ионов. Атом во внешних полях	8
2.1. Энергетическая структура	8
2.2. Воздействие внешних полей на атом	11
3. Вероятности и сечения элементарных процессов	15
3.1. Ионизация многозарядных ионов электронами	15
3.2. Возбуждение многозарядных ионов электронами	18
3.3. Диэлектронная рекомбинация	23
3.4. Процессы перезарядки	28
3.4.1. Резонансная перезарядка	28
3.4.2. Перезарядка атомарного водорода на многозарядных ионах	29
3.4.3. Двухэлектронная перезарядка	33
4. Интенсивность и форма спектральных линий	34
4.1. Интенсивности линий многозарядных ионов	34
4.1.1. Резонансные линии и их сателлиты	34
4.1.2. Автоионизационные линии	36
4.1.3. Запрещённые магнитно-дипольные (М1) переходы	36
4.2. Форма спектров K_α-линий в плазме	36
4.3. Механизмы уширения линий в плазме	38
4.3.1. Допплеровское уширение	38
4.3.2. Штарковское уширение	40
4 3.3. Турбулентное уширение	44
4.4. Образование запрещённых линий	46
4.4.1. Запрещённые линии He. Время жизни метастабильных
уровней	46
4.4.2. Плазменные сателлиты	46
5. Роль элементарных процессов в диагностике плазмы	47
5.1. Линейчатое изучение многозарядных ионов	47
5.1.1. Линии K_α тяжёлых примесей в плазме токамака	47
5.1.2. M1-линии в плазме токамака	49
5.2. Тормозное и рекомбинационное излучение	49
5.3. Линейчатое излучение нейтральных атомов	51
5.4. Лазерная флюоресценция в плазме	52
5 5. Лазерное рассеяние на электронах	52
5.6. Определение концентрации примесей в плазме методом инжекции
быстрых нейтралов	53

ПЛАЗМА ДЛЯ ЛАЗЕРОВ
С. И. Яковленко

1. Плазма и лазеры	58
1.1. Особенности плазмы как активной среды	59
1.1.1. Основные преимущества	56
1.1.2. Современные мощные лазеры	59
1.1.3. Преимущества видимого диапазона	60
1.1.4. Лазеры на плазме	61
1.2. Ионизационное состояние плазмы и инверсная засепённость	62
1.2.1. Ионизационный и рекомбинационный тип неравновесности	62
1.2.2. Газовые и плазменные лазеры	63
1.2.3. Заселённости рабочих уровней	64
1.2.4. Инверсная заселённость и коэффициент усиления	67
1.3. Удельные энергетические характеристики накачки	68
1.3.1. Пороговая энергонапряжённость	69
1.3.2. Критическая энергонапряжённость	71
2. Получение плазмы с сильно неравновесной степенью ионизации	11
2.1. Газовый разряд. Ионизационно-неравновесная плазма	73
2.1.1. Пробой и нарастание ионизации	73
2.1.2. Тлеющий разряд	75
2.1.3. Дуга	76
2.1.4. Контракция тлеющего разряда	77
2.2. Рекомбинационно-неравновесная плазма	79
2.2.1. Послесвечение	79
2.2.2. Механизмы охлаждения электронов	82
2.2.3. Плазма создаваемая жёстким ионизатором	84
2.2.4. Накачка электронным пучком	87
3. Лазеры на атомах и атомарных ионах	92
3.1. Инверсия в режиме ионизации	92
3.1.1. Лазеры на самоограниченных переходах	92
3.1.2. Схема «столкновительного» лазера	94
3.1.3. Накачка долгоживущими частицами	95
3.1.4. Радиационная очистка	95
3.2. Инверсия в режиме рекомбинации	96
3.2.1. Открытая двухуровневая модель	97
3.2.2. Радиационная очистка	97
3.2.3. Девозбуждение электронами	98
3.2.4. Очистка ионизующейся примесью	99
3.2.5. Инверсия при накачке жёстким источником	100
3.2.6. Не-Sr-лазер	101
4. Эксиплексные лазеры	103
4.1. Плазма, содержащая димеры инертных газов	104
4.1.1. Историческая справка	104
4.1.2. Условия усиления	105
4.1.3. Заселённость верхнего рабочего состояния	107
4.1.4. Эксперименты	108
4.2. Лазеры на моногалогенидах инертных газов	110
4.2.1. Сечение фотоперехода	110
4.2.2. Состав активной среды	111
4.2.3. Эксперименты	111
4.3. Энергетические возможности эксиплексных лазеров	112
4.3.1. Импульсная накачка	112
4.3.2. Трудности осуществления стационарной генерации	114
4.3.3. Накачка модулированным электронным пучком	114
5. Заключение	116

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЫ С ПОВЕРХНОСТЯМИ
Ю. В. Мартыненко

1. Виды взаимодействия плазмы с твёрдым телом в реакторах
термоядерного синтеза	119
2. Физические основы взаимодействия атомных частиц с твёрдым телом	124
3. Распределение по глубине проникновения внедрённых ионов
и дефектов, созданных ионами	128
4. Отражение ионов от поверхности и зарядовый состав отражённых
частиц	136
5. Выделение газов, внедрённых при облучении материалов ускоренными
ионами	143
6. Распыление	149
7. Блистеринг	162
8. Изменение поверхности твёрдого тела при взаимодействии с плазмой	170
Литература	173

НЕРАВНОВЕСНАЯ ПЛАЗМА ДЛЯ ХИМИИ
А. А. Иванов

1. Введение	176
2. Физические основы плазменно-пучкового разряда	181
2.1. Линейная и квазилинейная стадии пучковой неустойчивости	181
2.2. Влияние модуляционной неустойчивости на релаксацию
электронного пучка в плазме	189
2.3. Условия зажигания разряда и возможные конфигурации	199
2.4. Эксперименты по взаимодействию электронного пучка с плазмой	202
3. Плазменно-пучковый разряд в химически активной плазме	205
3.1. Плазменно-пучковый разряд в молекулярных газах	205
3.2. Области возможного использования в плазмохимии	216
4. Плазма в скрещенных электрическом и магнитном полях	220
4.1. Теория стационарной плазменной центрифуги	220
4.2. Эксперименты с вращающейся плазмой	227
4.3. Области использования плазменных центрифуг	232
5. Заключение	233
Литература	234

НЕОКЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В ТОРОИДАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ЛОВУШКАХ
Л. М. Коврижных

1. Введение	239
2. Краткая история вопроса	241
3. Постановка задачи и исходные уравнения	244
3.1. Дрейфовое кинетическое уравнение	244
3.2. Интеграл столкновений	247
4. Расчёт коэффициентов переноса в аксиально-симметричных магнитных
ловушках	249
4.1. Процессы переноса в слабых полоидальных полях	260
4.1.1. Малые частоты соударений («банановая» область)	263
4.1.2. Средние частоты соударению (область «плато»)	265
4.2. Процессы переноса в системах с очень малыми полоидальными
полями	266
4.3. Процессы переноса в сильных полоидальных полях	268
4.3.1. Малые частоты соударений	268
4.3.2. Средние частоты соударений	269
5. Уравнения баланса частиц и энергий (сводка окончательных
результатов)	271
5.1. Малые частоты столкновений	272
5.2. Средние частоты столкновений	275
6. Заключение	278

Книги на ту же тему

Вопросы теории плазмы. Выпуск 16, Кадомцев Б. Б., ред., 1987
Медленные атомные столкновения, Никитин Е. Е., Смирнов Б. М., 1990
Вопросы теории плазмы. Выпуск 5, Леонтович М. А., ред., 1967
Химия плазмы. Вып. 10, Смирнов Б. М., ред., 1983
Вопросы теории плазмы. Выпуск 13, Кадомцев Б. Б., ред., 1984
Процессы столкновений в ионизованных газах, Мак-Даниель И., 1967
Элементарные процессы в плазме щелочных металлов, Ключарев А. Н., Янсон М. Л., 1988
Химические лазеры, Гросс Р., Ботт Д., ред., 1980
Газовые лазеры, Мак-Даниель И. У., Нигэн У. Л., ред., 1986
Перестраиваемые лазеры на красителях и их применение, Копылов С. М., Лысой Б. Г., Серегин С. Л., Чередниченко О. Б., 1991
Лазерная физика: рентгеновские лазеры, ультракороткие импульсы, мощные лазерные системы, Боровский А. В., Галкин А. Л., 1996
Рентгеновские лазеры, Элтон Р., 1994
Полупроводниковые инжекционные лазеры. Динамика, модуляция, спектры, Тсанг У., ред., 1990
Лазеры на окиси углерода, Алейников В. С., Масычев В. И., 1990
Пучки убегающих электронов и разряды на основе волны размножения электронов фона в плотных газах, Яковленко С. И., ред., 2007
Взаимодействие сильных электромагнитных полей с плазмой, Геккер И. Р., 1978
Основы лазерной обработки материалов, Григорьянц А. Г., 1989
Кинетика и термодинамика быстрых частиц в твёрдых телах, Кашлев Ю. А., 2010
Механизмы вторичной электронной эмиссии рельефной поверхности твёрдого тела, Новиков Ю. А., ред., 1998
Низкотемпературная плазма. Т. 18: Высокоэнергетические процессы обработки материалов, Солоненко О. П., Алхимов А. П., Марусин В. В., Оришич A. M., Рахимянов Х. М., Салимов Р. А., Щукин В. Г., Косарев В. Ф., 2000
Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твёрдого тела, Экштайн В., 1995
Распыление под действием бомбардировки частицами. Вып. III. Характеристики распыленных частиц, применения в технике, Бериш Р., Виттмак К., Легрейд Н., Мак-Кланахан Э., Сандквист Б., Хауффе В., Хофер В., Ю М., 1998
Химия плазмы. Вып. 1, Смирнов Б. М., ред., 1974
Химия плазмы. Вып. 11, Смирнов Б. М., ред., 1984
Высокочастотный ёмкостный разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения: Учебное пособие: Для вузов, Райзер Ю. П., Шнейдер М. Н., Яценко Н. А., 1995
Физика СВЧ вакуумно-плазменных нанотехнологий, Яфаров Р. К., 2009
Искусственные пучки частиц в космической плазме, Гранналь Б., ред., 1985
Физика химически активной плазмы, Русанов В. Д., Фридман А. А., 1984
Плазмохимические реакции и процессы, Полак Л. С., ред., 1977
Частично ионизованные газы, Митчнер М., Кругер Ч., 1976
Физика и химия газовых разрядов в пучках СВЧ-волн, Коврижных Л. М., ред., 1994
Физика высокотемпературной плазмы, Саймон А., Томпсон У., 1972
Лекции по физике плазмы, Синельников К. Д., Руткевич Б. Н., 1964
Итоги науки и техники: Физика плазмы. Том 2, Шафранов В. Д., ред., 1981
Стеллараторы, 1991
Вопросы теории плазмы. Выпуск 2, Леонтович М. А., ред., 1963
Вопросы теории плазмы. Выпуск 9, Михайловский А. Б., ред., 1979
Вопросы теории плазмы. Выпуск 8, Леонтович М. А., ред., 1974
Вопросы теории плазмы. Выпуск 7, Леонтович М. А., ред., 1973
Вопросы теории плазмы. Выпуск 17, Кадомцев Б. Б., ред., 1989
Вопросы теории плазмы. Выпуск 18, Кадомцев Б. Б., ред., 1990
Введение в нелинейную физику: От маятника до турбулентности и хаоса, Заславский Г. М., Сагдеев Р. З., 1988
Коллективные явления в плазме. — 2-е изд., испр. и доп., Кадомцев Б. Б., 1988
Теория многих частиц, Власов А. А., 1950
Основы электродинамики плазмы: Учебник для физических специальностей университетов. — 2-е изд., перераб. и доп., Александров А. Ф., Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А., 1988
Известия высших учебных заведений. Радиофизика: Нелинейные волны, 1976
Введение в физику плазмы, Смирнов Б. М., 1975
Электродинамика плотных электронных пучков в плазме, Кузелев М. В., Рухадзе А. А., 1990
Введение в физику плазмы, Чен Ф., 1987
Плазменная электроника: Сборник научых трудов, Курилко В. И., ред., 1989
Неравновесные и резонансные процессы в плазменной радиофизике, Ерохин Н. С., Кузелев М. В., Моисеев С. С., Рухадзе А. А., Шварцбург А. Б., 1982
Вычислительные методы в физике плазмы, Олдер Б., Фернбах С., Ротенберг М., ред., 1974
Управляемый термоядерный синтез, Киллин Д., ред., 1980
Численное моделирование методом частиц, Хокни Р., Иствуд Д., 1987
Математическое моделирование плазмы. — 2-е изд., перераб. и доп., Днестровский Ю. Н., Костомаров Д. П., 1993
Неустойчивости плазмы в магнитных ловушках, Михайловский А. Б., 1978

elapsed time 0.020 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему