Оптический пробой газов

Лекция 16. ОПТИЧЕСКИЙ ПРОБОЙ ГАЗА [c.190]

Вт/см происходит оптический пробой газов ность атмосферы существенно снижает пороговые условия пробоя. При промежуточных значениях плотности мощности лазерного излучения наблюдается большое разнообразие нелинейных эффектов взаимодействия мощного лазерного излучения с атмосферой. Наиболее полно эффекты рассмотрены в монографиях [И, 12, 16]. [c.33]

Малый объем и длина измерительной камеры представляют большие преимущества при исследовании нелинейных эффектов, требующих высокой плотности мощности по сечению лазерного пучка. В короткой ячейке сравнительно легко (например, с помощью длиннофокусной линзы) можно получить интенсивности вплоть до значений, вызывающих оптический пробой исследуемого газа. [c.197]

Отсюда и из (2.4.9) получаем, что в импульсе с длительностью 7р = 10 не, Л = 1 мкм оптический пробой, сопровождающийся полной ионизацией газа атмосферного давления, наступает при интенсивности лазерного излучения в фокусе [c.110]

Распространение оптических разрядов в газах. Если импульс лазера, инициировавший пробой газа в фокусе линзы, не заканчивается после полной ионизации и нагрева газа в фокальной области, линзы, то наступает следующий этап оптического пробоя, связанный с распространением оптического разряда в близлежащие области нейтрального холодного газа, напряженность светового поля в которых недостаточна для инициирования самостоятельной лазерной искры. При этом граница области, занятой плазмой, начинает двигаться вдоль лазерного луча (обычно навстречу ему), захватывая все новые массы холодного газа и переводя их в плазменное состояние. Можно провести аналогию с обычным горением [17, 18] она базируется на том обстоятельстве, что скорость термической ионизации газа и/ описывается по формуле Саха экспоненциальной зависимостью от температуры [c.112]

Температура измерялась оптическим пирометром. Для удаления из трубки дыма в нее вводили инертный газ, а через другой патрубок в трубке измеряли давление и брали пробы газа. [c.40]

При определении в газе только ЫОг отбор проб проводят без окислительного сосуда 1 и ловушек 2. При раздельном определении N0 и N02 перед окислительным сосудом 1 ставят дополнительно еще два поглотительных сосуда 4, в каждый из которых наливают по 10 мл индикаторного реактива. Перед отбором проб газа с неизвестными концентрациями окислов азота для установления объема пробы и времени отбора пробы следует проводить предварительное определение. Для этого в поглотительный сосуд 4 наливают 10 мл индикаторного реактива и отбирают газ в таком количестве, чтобы было заметно изменение окраски реактива. После определения оптической плотности, исходя из полученных предварительных данных о концентрации окислов азота, устанавливают объем и время отбора пробы анализируемого газа. При использовании этого метода для анализа продуктов горения, естественно, требуется многократное разбавление пробы. [c.231]

Если Еп = Е , где , — энергия ионизации, то когда энергия суммы фотонов Nhv достигнет величины, превышающей произойдет ионизация атома, т. е. оптический электрон оторвется от атома. Это явление носит название многофотонной ионизации. Так, например, наблюдалась ионизация атома гелия (потенциал ионизации 24,58 эВ) в результате поглощения 21 фотона излучения неодимового лазера (5. = 1,06 мкм), В такого рода опытах применяется сфокусированное излучение мощных импульсных лазеров. При этом напряженность электрического поля составляет 10 —10 В/см. Если ионизация происходит в газе или конденсированном диэлектрике, то при очень большой плотности энергии может возникнуть искровой пробой среды электрическим полем излучения лазера. [c.312]

При действии мощного лазерного излучения на вещество появляются дополнит, механизмы оптич. генерации звука. Они связаны с возможными фазовыми переходами, и в частности с изменением агрегатного состояния вещества. Так, при облучении поверхности конденсированной среды может развиться интенсивное испарение, к-рое вследствие реактивной отдачи приводит к образованию ударной волны, переходящей по мере её распространения в акустическую. Аналогичное явление возникает и при оптич. пробое в газах (см. Оптические разряды) под действием света возникает сильно поглощающая свет плазма, к-рая быстро разогревастся до высоких темп-р, вследствие чего в окружающей среде возникает ударная волна, а затем и акустическая. [c.341]

Отсосную трубку перед перестановкой ее в новую точку следует тщательно очистить от пыли (проволокой диаметром 5 мм и сжатым воздухом). При отборе проб пыли и газа из топки во время балансовых испытаний котла необходимо дополнительно измерять (через каждые 20— 30 мин) температуру в топке /т оптическим пирометром (через все отверстия в топке, не занятые трубками для отбора проб). [c.330]

Опыты [65—72] показывают, что под действием светового потока достаточно большой интенсивности в газах, обычно прозрачных для соответствующего излучения, происходит пробой, т. е. образуются свободные электроны ). Для пробоя нужны очень большие потоки лучистой энергии, и при мощностях современных оптических генераторов (с модулированной добротностью) такие потоки удается получить только путем фокусировки лазерного луча линзой (рис. 5.33). Порог для пробоя, обычно исключительно резкий, принято характеризовать напряженностью электрического поля световой волны. На рис. 5.34 в качестве примера показаны измеренные в работе [65] пороговые поля для пробоя в аргоне и гелии при разных давлениях. [c.289]

Оба дополнительных условия связаны с необходимостью учета нелинейного взаимодействия оптического излучения с веществом. При большой мощности оптического потока (10 Вт/см ) возникают многофотонные эффекты, приводящие к пробою в газах спектроскопические эффекты насыщения, вызывающие частичное просветление газов эффекты самофокусировки оптических пучков, вызываемых зависимостью коэффициента преломления среды от мощности потока излучения и др. При малой длительности оптических импульсов (10 с) либо изменяются условия для проявления нелинейных эффектов, либо возникают новые явления, приво дящие к отклонению ослабления от закона Бугера. [c.149]

При отборе проб (ПЫЛИ и газа из топки во время балансовых испытаний котельного агрегата необходимо дополнительно измерять (через каждые 20—30 мин) температуры в топке Гт оптическим пирометром (через все отвер- [c.246]

Б у НК и н Ф. В., С а в р а н с к и й В. В. Оптический пробой газов, инициируемый тепловым взрывом взвешенных макроскопических частиц.—ЖЭТФ, [c.248]

Если говорить о взаимодействии лазерного излучения с плазмой в широком смысле этого термина, то речь должна идти об очень широком круге вопросов. Это, во-первых, различные процессы, приводящие к образованию плазмы в газах, жидкостях и прозрачных телах,— оптический пробой газов (лекция 16), опти-ко-акустпческий зффект (лекция 17), оптический пробой про-зрачны. диэлектриков (лекции 18). Во-вторых, это различные лазерные методы диагностики плазмы, теневое фотографирование, интерферометрия, голография, томсоновское рассеяние, спектроскопия (о некоторых из этих методов речь шла в лекции 21). В-третьих, это различные источники плазмы и мотоды поддержания и распространения разрядов [1]. Наконец, это проблема нагревания плазмы и, в первую очередь, ее термоядерный аспект. [c.260]

Вводные заме шния. Оптический пробой газа (лазерную искру в воздухе) впервые наблюдали в 1962 г. Р. Терхьюн с сотр. [16] в фокусе линзы, собирающей лучи рубинового лазера с модулированной добротностью. Как вьгяснилось, оптический пробой может иметь место не только в газообразных, но и в жидких и твердых прозрачных диэлектриках. Он сопровождается образованием плотной светящейся плазмы, поглощающей излучение лазера, повреждением твердых диэлектриков, генерацией очень сильных акустических ухшрных волн и т.п. [c.106]

Наиболее, важной особенностью эффекта Керра, обусловившей широкое его применение, является весьма малая инерционность. Это свойство ячейки Керра проверялось в остроумных опытах (схема опытов изображена на рис. 3.11), а в последующем детально исследовалось в большом количеспве экспериментов. Источник света (конденсированная искра) и конденсатор Керра получают напряжение от одного источника тока. Как только произошел пробой газа между электродами (искра) и возник связанный с этим пробоем импульс света, начинает постепенно исчезать эффект Керра, что вызвано релаксацией дипольных моментов. молекул. Системой зеркал можно удлинить путь от источника света до ячейки Керра. Опыты показали, что, пока свет проходит расстояние 400 см, все следы двойного лучепреломления успевают исчезнуть. Отсюда была найдена инерционность процесса, характеризуемая средним временем х 10 с. В последующих прецизионных опытах было учтено время пробоя газа и была установлена еще меньшая инерционность эффекта (г Г 10 с). Таким образом, открылась возможность создания практически безынерционного оптического затвора и тем самым были заложены основы физики очень быстрых процессов ( нано-секундная техника 1 не = 10 с).. За последнее время эта техника приобрела особое значение в связи с возможностью получения очень больших мощностей светового потока в лазерах. Действительно, если возбудить в твердотельном лазере импульс света с энергией 10 Дж и продолжительностью 10" с, то мощность такого импульса составит 10 кВт. Если же с помощью какого-либо быстродействующего устройства (например, ячейки Керра) заставить высветиться эту систему за время порядка 10 с, то мощность импульса составит уже 1 ГВт. Такие гигантские импульс обладают некоторыми совершенно новыми физическими свойствами. Использование подобных сверхмощных световых потоков играет большую роль в области бурно развивающейся нелинейной оптики, а также при решении различных технических задач. [c.123]

Физические явления в Л. п. Во всех разновидностях Л. п. нач. стадия образования плазмы связана с оптическим пробоем, возпикновенио к-рого объясняется двумя механизмами ионизацией электронным ударом с последующим образованием лавины электронной и жногофотопной ионизацией. С первым механизмом связан пробой газов (р 1 атм) при f/ 10n Вт/см и пробой паров при воздействии на твёрдые мишени лазерного излучения с li lO —10 Вт/см . [c.552]

Пробой газа может произойти за счёт высокой напряжённости эл.-магн. волн при прохождении сфокусиров. лазерного излучения через газ — лазерный пробой (см. Оптические разряды). Н. п., образовавшаяся при газовом пробое, распадается в результате рекомбинации и диффузии заряж. частиц. Такую плазму паз. распадающейся плазмой или плазмой в послесвечении и используют для измерения скоростей рекомбинации и коэф. диффузии заряж. частиц. [c.352]

ОПТИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ — газоразрядные явления, аналогичные электрическим разрядам в газе, возникающие в воздухе или др. газе под действием мощных световых (лазерных) полей. До изобретения лазеров изучались и использовались газовые разряды в полях более низких частот, чем оптические в пост, электрич. поле, в ВЧ-, в СВЧ-полях. Лазерная техника открыла физике газового разряда оптич. диапазон. Различают два осн. типа О, р. 1) л а э е р н а я искра — оптич. пробой газа, т. е. бурное нарастание ионизации ранее не ионизированного газа 2) непрерывный О. р.— поддержание в газе уже имеющегося ионизов, состояния под действием светового излучения. [c.448]

Инициирование с похмощью мощных лазеров плазменных образований в воздушной среде представляет большой интерес для решения задач дистанционного атомного анализа вещества аэрозолей и инертных газов, оптико-акустического зондирования атмосферы с целью определения некоторых метеопараметров [24] и использования ионизованных каналов, например, в качестве управляемых антенн, переотражателей электромагнитного излучения, направляющих стриммеров разрядов грозового электричества и сильноточных коммутаторов [43]. Кроме этого, оптический пробой вызывает нелинейное энергетическое ослабление, которое накладывает принципиальные ограничения на пиковые плотности мощности лазерного излучения, которые выдерживает атмосфера как среда распространения [23]. [c.151]

Оптический пробой, возникающий в прозрачных средах — в газах, плазме, жидкостях, кристаллах и стеклах, представляет собой качественно единое явление, в основе которого лежит процесс превращения прозрачной среды в сильно поглощающую среду под действием мощного лазерного излучения. Явление оптического пробоя в газообразных, жидких и твердых прозрачных средах обсуждается в этой, а также в двух последующих лекциях. Однако прежде чем обратиться к явлению пробоя, кратко рассмотрпм обилие закономерности процесса поглощения лазерного излучения в веществе. [c.190]

Оптический пробой в жидкости. Явление оптического пробоя в газе детально обсуждалось в лекции 16, а в прозрачных твердых телах — обсуждается пиже, в лекции 18. Из материала этих лекции следует, что одной из основных причин оптического пробоя прозрачных конденсированных сред являются локальш.1е поглощающие нримесп. Это в полной мере относится и к жидкостям, в частности, к воде. По этой причптге оптический пробой жидкостей является наиболее с.тожиым для исследования процессом. [c.212]

Разрушения, возникающие в прозрачных твердых телах нод действием лазерного излучения, паибо.тее целесообразно разделить на разрушения, возникающие в идеально чистых средах, и разрушения, обусловленные примесями. В этих случаях различны механизмы, приводящие к разрушению. В чистой среде это оптический пробой, качественно аналогичный пробою в газе, обсуждавшемуся в лекции 16 в средах с при.месями — разрушения, связанные с нагревом примесей при поглощении излучения. Соответственно возникает разделение и но режимам генерации лазеров, и по определяющим характеристикам излучения с точки зрения их влияния на процессы, приводящие к разрушению. Пробой, являясь нелинейным эффектом, зависит от мотц-ности излучения, а нагрев нримесей — в основпом от энергии излучеиия. [c.216]

Ионизация паров лазерным излучением происходит аналогично тому, как происходит ионизация газа при оптическом пробое (лекция 16). Свободные электроны поглощают энергию от поля излучения при столкновениях с нейтральными частицами. При энергии порядка потенциала иоиизации нейтральных частиц происходит их ионизация электронным ударом. Для описания процесса ионизации паров и, в частности, для оценки характерного времени ионизации можно использовать соотношения, пр1[всдеи-ные в лекции 16. Следует отметить, что ионизация паров происходит относительно быстро, так как плотность паров очень велнка, она на один-два порядка величины превышает плотпость воздуха при атмосферном давлении. [c.248]

Чтобы закончить обсуждение случая небольшой интенсивности лазерного излучения, надо еще кратко остановиться па возможности возникновения оптического пробоя в облаке испаренного вещества. Порог пробоя в паре значительно пиже, чем в чистом нейтральном газе при эквивалентной п.тотпости. Дело в том, что в облаке пара имеется значительное чис.то ионов и электронов, а кроме того, в ряде случаев (например, при испарении металлов) потенциалы ионизации атомов примерно в два раза пиже, чем потенциал ионизации воздуха (азота). Наиболее интересно, что пробой паров вб.тизи мишени мо кет носить пе только импульсный (как пробой газов, лекция 16), но и стационарпый характер при непрерывном облучении мишеюг лазерным излучением. [c.248]

Возникновение лазерной плазмы в газе происходит в результате оптического пробоя. Пробой наступает, когда интенсивность лазерного излучения / достигает пороговой величины Еп, пропорциональной /со /(тро), где / — потенциал ионизации молекулы газа, (1) — частота излучения лазера, т — длительность импульса лазера (импульс предполагается прямоугольным), ро — начальное давление газа [29]. Для воздуха при атмосферном давлении в случае рубинового лазера порог оптического пробоя составляет —10 Вт/см , а в случае СОз-лазера — 10 Вт/см . Впервые явление оптического пробоя в газах исследовали Мейкер, Терхун и Сэвидж в 1963 г. [55]. Интересно отметить, что аналогичные процессы наблюдаются при меньших значениях величины Р в газе вблизи твердой преграДы (так называемой низкопороговый пробой) для СОг-лазера интенсивность излучения при этом может быть снижена до значения Енп 10 Вт/см2. Явление низкопорогового пробоя было впервые установлено А. М. Прохоровым с сотрудниками в 1973 г. [5]. [c.102]

Для изучения механизма образования отложений, как правило, следует отобрать пробу летучей золы при условии изокинетичпости (см. 2.2), измерить температуру газов (оптическим пирометром, отсосной или жезловой термопарой в зависимости от температуры газов в изучаемом газоходе), определить состав газов, так как наличие полувос-становительной среды снижает плавкостные характеристики золы. Золу подвергают ситовому и химико-минералогическому анализам, оценивая ее шлакующие свойства. Определяют содержание горючих в летучей золе, склонность золы к спеканию. [c.137]

Наибольшим оптическим совершенством обладают газовые активные среды. Молекулы газа значительно слабее взаимодействуют друг с другом, чем в жидкостях или твердых телах и поэтому обладают наиболее узкими спектральными линиями. Именно газовые мазеры и лазеры используют для наиболее прецизионных измерений, например, в эталонах длинв и времени. Преимуществом газовых лазеров также является их электрическая накачка — ток, протекающий через газ при его пробое, переводит молекулы в возбужденное состояние, а затем [c.252]

Контроль плавки осуществляется отбором проб на усадку и определением температуры нагрева оптическим пирометром. Проба металла, чрезмерно насыщенного газом, дает большую усадку, которая по ыере охлаждения заполняется жидким металлом. Проба металла, дающая небольшую усадку и не дающая роста по мере охлаждения, свидетельствует о плотном металле, пригодном для получения отливок. [c.301]

Поскольку в практике эксплуатации нашли применение дымномеры ДМП-250М, их использование для определения аопт при сжигании мазута по оптической плотности уходящих газов во время испытаний не рекомендуется без газового анализа и отбора проб на <74. В период проведения опытов по определению аопт необходимо руководствоваться следующими показателями по изменению температуры перегрева пара [40] (для оборудования, выпускаемого по техническим условиям, согласованным в 1986 г. и в последующие годы) для барабанных котлов [c.58]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...