Введение
1. Применение методов лазерной спектроскопии в исследованиях плазмы и других объектов 15
1.1. Основные области использования рассматриваемой диагностики. 15
1.1.1. УТС-системы с магнитной термоизоляцией 15
1.1.2. Исследования в верхней атмосфере методом лазерной флуоресценции 21
1.1.3. Получение атомно-молекулярных данных 22
1.1.4. Плазменные технологии 26
1.2. Основные объекты исследования 27
1.3. Физические проблемы, связанные с использованием лазерной спектроскопией 28
1.3.1. Взаимодействие двухуровневого атома с лазерным излучением 28
1.3.2. Роль соударений с частицами окружающей среды 30
1.3.3. Диагностика атома водорода как пример проблем и методов их решения 31
2. Система диагностики диверторной плазмы ИТЭРа методом лазерной спектроскопии 36
2.1. Основные характеристики установки ИТЭР 36
2.2. Условия функционирования диагностик установки ИТЭР 38
2.3. Описание системы диагностики и проблемы предварительной оценки сигналов флуоресценции 42
2.4. Спектроскопические схемы и результаты расчетов 51
2.5. Значение теоретических 2Б-моделей для расчётов сигналов флуоресценции 58
2.6. Оценка локальных параметров электронной компоненты методом лазерной спектроскопии 64
3. Эксперименты на плазменных установках ИЯС РНЦ выполненные в рамках разработки методов лазерной спектроскопии для установки ИТЭР 71
3.1. Установка ГЕЛЛА - основные характеристики 71
3.2. Эксперименты, выполненные методами лазерной и эмиссионной спектроскопии 74
3.3. Анализ применимости метода ЛФ к измерению концентрации атомов гелия в диверторной плазме ИТЭРа 79
3.4. Программа измерений методами эмиссионной и лазерной спектроскопии на установке ПН-3 81
3.5. Описание плазменного нейтрализатора ПН-3 82
3.6. Спектроскопические измерения на установке ПН-3 89
3.6.1. Применение метода лазерной спектроскопии для диагностики иона Аг II 91
3.6.2. Метод обработки данных доплеровских лазерных измерений 95
3.6.3. Эффект аномального нагрева ионов 99
3.6.4. Методика оценки электронной температуры 103
3.6.5. Степень ионизации аргона в центральной области плазменного шнура ПН-3 105
3.7. Состояние разработки вариантов метода лазерной спектроскопии для диагностики диверторной плазмы ИТЭРа 110
4. Лидарное зондирование искусственных плазменных образований (ИПО) в верхней атмосфере и мониторинг газообразных загрязнителей в тропосфере 112
4.1. Типичные исследуемые объекты 112
4.2. Полевые измерения на космодроме "Капустин Яр" 115
4.2.1. Разработка ЛФ-методики и создание аппаратурного комплекса для орбитальных измерений ИПО 115
4.2.2. Лидарный комплекс для полевых измерений 123
4.3. Определение оптической плотности бариевых ИПО 128
4.3.1. Сценарий ночного эксперимента 129
4.3.2. Использование метода Монте-Карло для обработки результатов экспериментов 131
4.4. Результаты измерений в сумеречных условиях 133
4.5. Разработка мобильной лидарной системы (МЛС) для мониторинга газообразных загрязнителей в тропосфере 136
4.5.1. Метод дифференциального поглощения 136
4.5.2. Особенности конструкции и технические характеристики МЛС 145
4.5.3. Дистанционное зондирование диоксида серы и атомарной ртути в атмосфере 154
4.5.4. Дополнительные возможности применения мобильной лидарной системы 168
5. Рэлеевское рассеяние лазерного излучения вблизи резонансной частоты и его диагностические приложения 170
5.1. Физические основы метода 170
5.2. Лабораторные эксперименты 172
5.3. Возможность создания рэлеевского лидара 181
6. Использование лазерной спектроскопии для решения ряда прикладных задач 184
6.1. Фотолюминесценция образцов предварительно облученных оптических материалов принятых в качестве кандидатов для изготовления оконИТЭРа 184
6.1.1. Состав и конфигурация используемого стенда 185
6.1.2. Результаты измерений спектров фотолюминесценции возбуждаемых УФ-излучение 190
6.2. Применение лазерного возбуждения фотолюминесценции тканей организма с целью индикации границ скрытых патологических изменений на ранней стадии развития некробиоза 199
6.2.1. Краткое описание методики, схемы измерений и полученных результатов 200
6.2.2. Анализ полученных результатов и объяснение эффекта усиления вторичной люминесценции образцов биологических тканей и сред при различных формах их деградации 204
6.3. Проблема детектирования и идентификации биологических материалов (бактерии, вирусы, токсины) 212
6.3.1. Возбуждение спектров флуоресценции микроорганизмов-имитаторов токсичных биологических материалов 212
6.3.2. Создание компактного детектора основанного на применении ультрафиолетового лазера и его испытания 221
6.3.3. Создание базы данных спектров флуоресценции биологических объектов и программного обеспечения 235
Заключение 242
Литература 244
