«Спектроскопия плазмы твердых и газообразных сред, а также свободных атомов и их многозарядных ионов»

В рамках темы Государственного задания ИСАН «Спектроскопия плазмы твердых и газообразных сред, а также свободных атомов и их многозарядных ионов» выполнен ряд комплексных теоретических и экспериментальных исследований. Проведено исследование плазмы быстрых разрядов, обнаружено усиление излучения в плазме аргона на длине волны 10.8 нм. В спектре плазмы малоиндуктивной вакуумной искры (МВИ) в области 15-25 нм на начальной стадии (менее ~300 нс) зарегистрировано интенсивное излучение ионов железа до седьмой кратности ионизации. Это может быть использовано для создания «чистого» источника излучения в ЭУФ области путем обрыва разряда после ~300 нс. Впервые зарегистрирована генерация практически монохроматичных по энергии 100 – киловольтных электронов в разряде МВИ с начальным напряжением около 10 кВ. В одноканальном методе измерения коэффициента отражения при скользящем падении разработана методика, позволяющая достигнуть погрешности измерения коэффициента отражения порядка 1% в ВУФ области спектра. Эта методика применена для обработки результатов эксперимента по измерению коэффициента отражения от кремниевого образца. Изучены ЭУФ спектры и пространственное распределения интенсивности излучения Лаймановской серии водородоподобных ионов Li III, возбуждаемых в лазерно- индуцированной плазме. Исследована возможность использования мембран из одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) в качестве дополнительной защиты элементов коротковолновой оптики, входящих в состав плазменных источников излучения. Определена вероятность проникновения жидкометаллических микро- и нано капель через мембрану; показано, что 40 и 90 нм ОУНТ мембраны позволяют эффективно подавлять потоки паров плазмы – в 18 и 140 раз, соответственно; разработана методика очистки мембран от загрязнений. Предсказана возможность создания эффективного рентгеновского лазера в фемтосекундном масштабе времени (короче 300 фс) в ионе никеле - подобного криптона Kr8+, как на основном переходе при λ = 32,8 нм так и на переходе с оптической самонакачкой при λ = 44,4 нм. Идентифицировано более 1300 новых спектральных линий в спектрах Fe VII, Fe IX, Ge VII, Pt III и Nd III. Найдены соответствующие уровни энергии и рассчитаны вероятности переходов. Уточнены энергии ионизации иона Nd3+ и ионов изоэлектронных последовательностей меди и никеля. Разработаны различные варианты абсорбционной спектроскопии с диодными лазерами (ДЛАС) для определения параметров горячих газовых сред. Разработаны оптимальные конструкции ДЛАС-сенсора и алгоритмы обработки экспериментальных спектров для случая высокого уровня мультипликативных и аддитивных шумов и для случая пространственно неоднородной среды. Для случая высокого уровня шумов предложена новая двухлучевая дифференциальной схема с логарифмическим преобразованием сигналов и регистрацией поглощения на первой гармонике частоты модуляции. Разработанный вариант ДЛАС позволил определять температуру газа с точностью лучше 40 К для диапазона температур 700-1100 К, что полностью удовлетворяет требованиям разработчиков новых двигателей. Для случая пространственно неоднородной среды проведены расчеты минимального набора линий поглощения тестовой молекулы, регистрация которых позволит определить максимальную температуру неоднородной среды. Создан новый вариант конструкции ДЛАС-сенсора и методика измерений для диагностики неоднородной среды. Разработаны методики определения примесей хлора и фтора в чистом графите и графитовой фольге. Методика основана на использовании нового атомно-эмиссионного спектрометра с источником постоянного тока (ИПТ-АЭС). Возбуждение эмиссии галогенов осуществлялось как в режиме постоянного дугового, так и импульсного искрового разряда. Реализованы пределы обнаружения в сверхчистом графите хлора 0.8 мкг/г и фтора 5 мкг/г для режима дугового разряда и 20 мкг/г для режима искры. Обнаружены 9 новых линий серы в разряде нашего спектрометра и в индуктивно связанной плазме (ИСП). Определены положения центров линий с точностью 0.004 нм и их относительная интенсивность.