Ионизационная неустойчивость симметричного двухплечевого разряда в кольцевых гелий-неоновых лазерах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Устинов Сергей Владимирович

• Устинов Сергей Владимирович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Устинов Сергей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КОМПЛЕКСНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И НЕУСТОЙЧИВОСТЬ

РАЗРЯДА В ГЕЛИЙ-НЕОНОВЫХ ЛАЗЕРАХ

1.1 Особенности тлеющего разряда в гелии, неоне и их смесях

1.2 Экспериментальные исследования комплексного сопротивления разряда в гелий-неоновых лазерах

1.2.1 Методика измерений комплексного сопротивления

1.2.2 Инерционные процессы в плазме и комплексное сопротивление положительного столба

1.3 Эквивалентная схема замещения положительного столба

1.3.1 Проблема синтеза эквивалентных схем замещения и интерпретации

инерционных элементов

1.4 Неустойчивость электрической цепи разряда в гелий-неоновом лазере

1.4.1 Автоколебания при неустойчивом стационарном состоянии разряда в

гелий-неоновом лазере

1.5 Страты

1.6 Постановка задачи

ГЛАВА 2. МОДУЛЯЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ

ПАЛАЗМЫ В КОЛЬЦЕВОМ ГЕЛИЙ-НЕОНОВОМ ЛАЗЕРЕ

2.1 Экспериментальная установка

2.2 Разделение комплексных сопротивлений положительного столба и прикатодных областей разряда

2.3 Волны напряжения и тока в линии передачи «положительный столб -экран»

2.3.1 Корректировка результатов измерения комплексного сопротивления положительного столба с учетом токов смещения через си-талл

2.4 Результаты экспериментов

2.4.1 Результаты экспериментов для положительного столба

2.4.2 Результаты экспериментов для прикатодной области

2.5 Синтез эквивалентной схемы замещения положительного столба

2.6 Выводы

ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО СТОЛБА

ПРИ СЛАБОМ ГАРМОНИЧЕСКОМ ВОЗМУЩЕНИИ

3.1 Уравнения баланса электронов и метастабильных атомов в положи тельном столбе

3.2 Результаты моделирования стационарного положительного столба

3.3 Модель слабо возмущенного положительного столба

3.4 Поиск величины частоты реакции Пеннинга по экспериментальным данным

3.5 Выводы

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СИММЕТРИЧНОГО ДВУХПЛЕЧЕВОГО РАЗРЯДА В КОЛЬЦЕВОМ ГЕЛИЙ-

НЕОНОВОМ ЛАЗЕРЕ

4.1 Электрическая цепь двухплечевого разряда как система с сосредоточенными параметрами

4.2 Учет токов смещения между разрядными каналами и металлическим корпусом

4.2.1 Экспериментальные исследования температурной зависимости диэлектрической проницаемости ситалла

4.2.2 Анализ устойчивости активной линии передачи «положительный столб тлеющего разряда - металлический экран»

4.3 Граница устойчивости электрической цепи в пространстве параметров «сопротивление балластных резисторов - ток - температура»

4.4 Методика выделения границы области устойчивости электрической цепи разряда при проектировании кольцевого лазера

4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ионизационная неустойчивость симметричного двухплечевого разряда в кольцевых гелий-неоновых лазерах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Работа направлена на повышение эксплуатационной надежности и ресурса кольцевых гелий-неоновых лазеров, используемых в автономных системах инерциальной навигации как прецизионные датчики угловых перемещений, функционирующие в широком диапазоне изменения температуры.

Активная среда кольцевого лазера поддерживается симметричным двухпле-чевым разрядом постоянного тока в области условий рг = 100 - 120 Па см, 1/г < 10 мА/см, где р - давление газовой смеси г - радиус разрядного канала, I - сила тока в каждом плече. Режим ухода электронов на стенку канала является промежуточным между амбиполярной и свободной диффузией. Ионизационный баланс поддерживается прямой и ступенчатой ионизацией атомов, а также Пеннинг-ионизацией с участием посторонних примесей [1]. Развитие технологии изготовления зеркал позволило обеспечить малые потери лазерного излучения в кольцевом резонаторе и возможность в два раза уменьшить рабочий ток разряда, что многократно снижает скорость распыления холодного катода ионной бомбардировкой и увеличивает ресурс лазера. Однако, падающая вольт-амперная характеристика положительного столба и паразитные электрические емкости, шунтирующие балластные резисторы, создают опасность развития неустойчивости и самовозбуждения автоколебаний в электрической цепи, включающей двухплечевой разряд.

Исследования динамики положительного столба гелий-неонового разряда показывают, что Пеннинг-ионизация метастабильных атомов гелия и неона в случае относительного содержания легко ионизируемых примесей в разрядном канале порядка 10-3- 10-4 частично компенсирует ионизационную неустойчивость плазмы. Чтобы найти в пространстве параметров положение границы устойчивого газового разряда, необходима модель положительного столба, адекватно отражающая особенности ионизационного баланса в кольцевых гелий-неоновых лазерах. Однако в настоящее время отсутствуют методики, позволяющие количественно определить степень загрязнения гелий-неоновой смеси посторонними примесями, и теоретиче-

ские модели, адекватно описывающие влияние температуры газа на ионизационный баланс. Известно, что возмущения в положительном столбе, окруженном металлическим экраном, в рассматриваемых условиях распространяются как в активной линии передачи. Проблема анализа устойчивости электрической цепи разряда в кольцевом лазере включает также задачу учета влияния токов смещения, текущих через оптическую стеклокерамику между разрядным каналом и корпусом прибора.

Степень разработанности.

Уровень прогресса в технологии изготовления зеркал позволил уменьшить потери лазерного излучения в кольцевом резонаторе, что создает предпосылку для снижения рабочего тока разряда и увеличения ресурса кольцевого лазера. Практическая реализация такого решения дает возможность уменьшить нестабильность дрейфа выходного сигнала лазерного гироскопа вследствие ограничения изменений температуры газа и скорости выделения посторонних примесей в активную среду в процессе работы лазера. Падающий характер вольт-амперной характеристики положительного столба в сочетании с паразитными электрическими емкостями, шунтирующими балластные резисторы, способна вызвать неустойчивость стационарного состояния электрической цепи, включающей двухплечевой разряд. Область устойчивости ограничена снизу критической величиной тока, зависимости которой от температуры газа в разрядном канале и вклада реакции Пеннинга в ионизационный баланс до настоящего времени не исследованы.

Оценка критической величины тока разряда, изменяющейся в зависимости от температуры газовой смеси, давления газового наполнения и содержания в нем легко ионизируемых примесей, невозможно без модели модулированного положительного столба, адекватно описывающей особенности ионизационного баланса в кольцевых гелий-неоновых лазерах. Известно, что возмущения в положительном столбе в узком разрядном канале, окруженном металлическим экраном, распространяются как в активной линии передачи. Поэтому проблема анализа устойчивости электрической цепи разряда в кольцевом лазере включает также задачу учета

токов смещения, текущих через оптическую стеклокерамику лазерного моноблока между разрядным каналом и корпусом прибора.

Цель диссертационной работы - обеспечить устойчивую работу кольцевого лазерного гироскопа в области малых токов разряда (1/г < 10 мА/см, I - ток в плече) при длительной эксплуатации в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды.

Объект исследования - навигационный гироскоп на основе гелий-неонового лазера.

Предмет исследования - ионизационные процессы в положительном столбе гелий-неонового лазера.

Задачи исследования:

1. Разработка экспериментальной установки для регистрации линейной реакции двухплечевого тлеющего разряда в кольцевом гелий-неоновом лазере на внешние возмущения при регулируемом изменении температуры окружающей среды.

2. Создание и экспериментальная апробация модели, отражающей влияние температуры и газового состава на ионизационный баланс положительного столба разряда в кольцевом гелий-неоновом лазере.

3. Анализ устойчивости электрической цепи, включающей симметричный двухплечевой разряд, с учетом распределенного характера возмущений в системе «положительный столб - оптическая стеклокерамика - корпус лазерного гироскопа».

4. Исследование зависимостей критического тока развития неустойчивости в электрической цепи симметричного двухплечевого разряда от температуры и газового наполнения кольцевого гелий-неонового лазера.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Разработаны экспериментальная установка для регистрации частотной зависимости комплексного сопротивления плазмы в каналах двухплечевого кольцевого лазера в диапазоне 0,1 - 70 кГц с термостабилизацией стеклокерамического моноблока кольцевого лазера в диапазоне температуры -30 ...+85 оС и методика обра-

ботки результатов измерений с учетом токов смещения между положительным столбом разряда и корпусом кольцевого лазера.

2. Синтезирована схема замещения положительного столба газового разряда в кольцевом лазере, отражающая разделение процессов в плазме по их инерционности. Экспериментально зарегистрированы температурные зависимости параметров схемы замещения, позволяющие анализировать устойчивость разряда в кольцевом лазере.

3. Разработана математическая модель, включающая систему уравнений баланса заряженных частиц и метастабильных атомов неона и гелия в плазме при слабом гармоническом возмущении газового разряда, которая учитывает влияние тока, радиуса разрядного канала, температуры, состава и давления газовой смеси, частоты реакции Пеннинга и позволяет рассчитать частотную зависимость комплексного сопротивления положительного столба.

4. Обнаружен рост отрицательной активной составляющей комплексного сопротивления плазмы для частот, превышающих 50 кГц, в результате увеличения температуры газовой смеси и идентифицирован механизм, препятствующий подавлению ионизационной неустойчивости разряда постоянного тока в кольцевом гелий-неоновом лазере вблизи верхней границы температурного диапазона.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Рост температуры смеси гелия и неона при фиксированном токе разряда в узком канале в условиях 1/г < 10 мА/см (I - сила тока, г - радиус канала) сопровождается увеличением вклада в отрицательное динамическое сопротивление плазмы составляющей, обусловленной приближением поперечной диффузии носителей заряда к свободному режиму, и уменьшением вклада процессов ионизации метаста-бильных атомов.

2. Минимизация рабочего тока позволяет увеличить ресурс кольцевого лазера до величин, превышающих 100 тысяч часов непрерывной работы, и ограничить нестабильность дрейфа выходного сигнала лазерного гироскопа в условиях сохранения эксплуатационной надежности в широком температурном диапазоне.

3. Разработанные модель положительного столба и методика измерения его комплексного сопротивления являются основой для восстановления по экспериментальным данным величины частоты реакции Пеннинга в разрядном канале, количественно характеризующей степень загрязнения посторонними примесями газовой смеси, и регистрации её изменений в процессе работы кольцевого лазера.

4. Идентификация механизма влияния температуры гелий-неоновой смеси на комплексное сопротивление положительного столба для фиксированного тока разряда при проектировании типоразмерного ряда кольцевых лазеров обеспечивает возможность анализировать риски отказа лазерного гироскопа вследствие возбуждения автоколебаний в электрической цепи двухплечевого разряда.

5. Развитая методика расчета границ области устойчивости электрической цепи, включающей разрядный промежуток, позволяет минимизировать рабочий ток разряда в кольцевом лазере в условиях сохранения эксплуатационной надежности лазерного гироскопа в широком температурном диапазоне.

Реализация и внедрение.

Результаты диссертации использованы в РГРТУ при выполнении научно-исследовательских разработок прецизионных кольцевых гелий-неоновых лазеров с вибрационной частотной подставкой, активная среда которых возбуждается двух-плечевым газовым разрядом постоянного тока. Разработаны рекомендации, по минимизации рабочего тока позволившие увеличить ресурс кольцевого лазера до величин, превышающих 100 тысяч часов непрерывной работы, и ограничить нестабильность дрейфа выходного сигнала лазерного гироскопа в условиях сохранения эксплуатационной надежности во всем температурном диапазоне. Разработаны рекомендации для совершенствования технологического процесса кольцевых лазеров. Определены критические значения тока разряда устойчивого диапазона, ограничивающего снизу область устойчивости симметричного двухплечевого разряда постоянного тока в смеси гелия и неона. Разработаны рекомендации по использованию экспериментального макета в качестве основы для разработки испытательных стендов для расширения производственной базы.

Методология и методы исследований

При решении поставленных задач использованы теория кинетики ионизации атомов в положительном столбе тлеющего разряда, методы экспериментальных исследований газоразрядной плазмы, методы цифровой и статистической обработки сигналов различных видов шумовых сигналов, а также методы математического моделирования ионизационного баланса. Для моделирования и проведения расчетов и обработки экспериментальных данных на ЭВМ применены пакеты программного обеспечения MathCad, Matlab, ComsolMultiphysics. Для реализации измерений характеристик кольцевого гелий-неонового лазера разработаны оригинальные измерительные стенды.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Увеличение температуры смеси гелия и неона при фиксированном токе разряда в узком канале при условии 1/г < 10 мА/см (I - сила тока, г - радиус канала) сопровождается ростом влияния на комплексное сопротивление плазмы релаксации концентрации электронов и подавлением вклада процессов ионизации метастабильных атомов.

2. В кольцевых гелий-неоновых лазерах переход к свободной диффузии электронов при уменьшении отношения силы тока в положительном столбе обеспечивает пространственное усиление электрических возмущений с частотами в сотни килогерц, распространяющихся вдоль разрядных каналов как в активной линии передачи.

3. Критический ток, ограничивающий снизу область устойчивости симметричного двухплечевого разряда постоянного тока в смеси гелия и неона, является монотонно возрастающей функцией температуры газового наполнения, которая увеличивается в два раза при росте температуры от -10 оС до +90оС.

Достоверность результатов диссертационного исследования подтверждается:

- соответствием результатов аналитических расчетов, результатов математического моделирования и результатов экспериментов;

- оценкой точности аналитических расчетов и результатов математического моделирования.

Апробация работы. Осуществлена в публикациях, докладах и выступлениях на следующих конференциях: межвузовской научно-практической конференции «Современная наука глазами молодых ученых: достижения, проблемы, перспективы» г. Рязань - 2014; Международной конференции «Актуальные проблемы современной науки», РГРТУ, г. Рязань,- 2019; XXXII международной конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова, г. Санкт-Петербург - 2020; XVI конференции Всероссийской молодежной научно-инновационной школы «Математика и математическое моделирование» г. Саров -2022; 51 Международная Тулиновская конференция по Физике Взаимодействия Заряженных Частиц с Кристаллами (МТК-51) г. Москва - 2022; XVII конференции Всероссийской молодежной научно-инновационной школы «Математика и математическое моделирование» г. Саров - 2023; 52 Международная Тулиновская конференция по Физике Взаимодействия Заряженных Частиц с Кристаллами (МТК-52) г. Москва - 2023.

По материалам диссертации опубликованы 18 работ, в том числе две статьи -в журналах, входящих в перечень ВАК. Получен патент на изобретение «Холодный катод газоразрядного прибора» № 2786417 от 21.12.2022г.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения, включает 156 страниц основного текста, содержит 76 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 103 наименования.

ГЛАВА 1. КОМПЛЕКСНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И НЕУСТОЙЧИВОСТЬ РАЗРЯДА В ГЕЛИЙ-НЕОНОВЫХ ЛАЗЕРАХ

1. Особенности тлеющего разряда в гелии, неоне и их смесях

Тлеющий разряд в протяженных трубках широко используется в газоразрядных лазерах для создания активной среды и является нелинейным элементом электрической цепи. Семейство типичных экспериментальных вольт-амперных характеристик (ВАХ) разряда в гелий-неоновых лазерах и(1), где и - напряжение на разрядном промежутке, I - ток разряда, при разных давлениях газовой смеси р [4] приведено на рисунке 1.1,а. Стационарное состояние электрической цепи разряда постоянного тока, необходимого для работы лазера, задается с помощью подбора сопротивления балластного резистора, включенного последовательно с разрядным промежутком. Однако, падающая ВАХ разряда, характеризующаяся в окрестности выбранной рабочей точки отрицательным дифференциальным сопротивлением р= ёи/ё1 < 0, оставляет открытым вопрос об устойчивости электрической цепи, содержащей разрядный промежуток [4,5].

Рисунок 1.1,б отражает влияние температуры окружающей среды на напряжение горения разряда, поддерживаемого в одном из плеч кольцевого гелий - неонового лазера [6]. Для тлеющего разряда в смеси гелия и неона специфичен быстрый рост напряжения горения с увеличением температуры при фиксированном токе, причина которого не идентифицирована. Следует отметить, что в условиях поставленного в [6] эксперимента неизменной остается концентрация газа, поскольку измерения выполнены для отпаянного прибора.

Более полная информация о свойствах разряда, необходимая для анализа устойчивости стационарного состояния его электрической цепи, может быть получена при изучении его линейной реакции на слабое внешнее возмущение. Такой подход позволяет изучить явления, обеспечивающие баланс рождения и гибели заряженных частиц в разрядном промежутке. Удобной характеристикой для таких исследований является комплексное сопротивление по переменному току.

I, мА

а)

б)

Рисунок 1.1 - а) - Вольт-амперные характеристики разряда постоянного тока в гелий-неоновом лазере для смеси гелия и неона № : № = 5:1 [4]. Радиус и длина разрядного канала: г = 3,25 мм, I = 130 мм, соответственно. Давления газа (р) указаны на поле рисунка; б) - Реакция напряжения горения разряда в плече кольцевого гелий-неонового лазера на изменения температуры окружающей среды. Давление смеси 5,4 Торр, № : № = 14:1, радиус разрядного канала 1,25 мм [6]

Теоретически нестационарные процессы в модулированном положительном столбе (ПС) тлеющего разряда удовлетворительно описываются системой уравнений, состоящей из уравнения баланса заряженных частиц и уравнения непрерывности тока, на основе которых можно получить дифференциальное уравнение, отражающее динамику тока и напряжения [7]. Модель положительного столба основана на совместном решении уравнения Пуассона для поперечного электрического поля, кинетического уравнения Больцмана для электронов и уравнений баланса для ионов и метастабильных атомов [3,8], в которых учтены:

- диффузия и дрейф заряженных частиц поперек разрядного канала,

- прямая и ступенчатая ионизация атомов электронным ударом,

- хемоионизация в результате столкновений возбужденных атомов,

Не* + Не* Н + + е + Не,

Не + + е

Не * + Не * Н + + е + Не, (1.1)

Не + + е

- Пеннинг-ионизация

Не*+Х ^ Х+ + е + Не, (1.2)

X - атом посторонней примеси.

Основные результаты теоретические результаты для линеаризованной динамической ВАХ ПС слаботочного разряда изложены в работах [7, 9, 10-12]. На рисунках 1.2, 1.3 представлены типичные частотные зависимости комплексного сопротивления 2 ПС в неоне в форме годографов на комплексной плоскости (Яе 2, 1т 2). Для расчета комплексного сопротивления использовано представление напряженности продольного электрического поля Е и концентрации электронов № в форме:

Е = Ео (1 + Хе ехр(Ш^\ Не = Не01 + хНе )] , (1.3)

где хЕ, Хме - комплексные амплитудные коэффициенты модуляции электронов и напряженности электрического поля, модули которых намного меньше единицы.

Теория импеданса ПС в работах [6,9,12] направлена на расширение области

частот до 10 Гц, для чего была проанализирована кинетика электронов в переменном электрическом поле, описываемая уравнением Больцмана, совместно с уравнениями баланса для концентраций в плазме свободных электронов и возбужденных атомов. В процессе расчетов учтена инерционность формирования функции распределения электронов по энергиям [10]:

1

1

2 I

2 Г Уев Р 0

аж аж хЕ ¿ж

¡а

1 +

УМ

аж,

(1.4)

где уе0 - средняя дрейфовая скорости электрона, Ж - энергия электрона, , ^ -

частота и сечение упругих столкновений электронов с атомами газа, х^е, хЕ - комплексные коэффициенты модуляции электронов и напряженности электрического поля, /1е - составляющие функции распределения электронов по энергиям,

отражающие проводимость ионизированного газа по постоянному току, а также вследствие модуляции подвижности и концентрации электронов, соответственно, ¡ - мнимая единица. В результате сформулированы законы подобия импеданса ПС разрядов в инертных газах:

г

Р

^ {¡а) = сот1

(1.5)

в условиях

I

сот1, рг = сотХ

( а

— = const, / = —. р 2п

(1.6)

В области высоких частот (1000 кГц и более) годограф комплексного сопротивления ПС содержит участок, на котором проявляется инерционность установления функции распределения электронов по энергиям (правая часть кривой на рисунке 1.2). В области средних частот (полуокружность в центре) существенна инерционность установления концентрации электронов, а в области низких частот (полуокружность слева) - концентрации метастабильных атомов. По мере увеличения тока и давления газа времена релаксации метастабильных атомов и электронов сближаются. Объяснение структуры годографа и ее изменений по мере роста

г

тока (см. рисунок 1.3) дает совместный учет прямой и ступенчатой ионизации при столкновениях электронов с атомами неона.

(г/р) Тт2, смкОм/Торр

30

20

10

102

/104

1,5-10® I 7 •

7104

310^ ¡3105

0 10 20 30 40 3

(г/р) Я^, смкОм/Торр

Рисунок 1.2 - Годограф комплексного сопротивления положительного столба разряда в неоне: рг =1,5Торрсм, 1/г =10-4 А/см. Частотные метки соответствуют отношениям частоты к давлению //р (Гц/Торр) [12]

(г/р)Тт1, кОм /Торр

(г/р)Кв1, см-кОм/Торр

Рисунок 1.3 - Годограф комплексного сопротивления (импеданса) положительного столба в неоне при условиях рг = 1,5Торрсм, 1/г, А/см: 1 -10-4 (масштаб 1:1), 2 -10-3 (масштаб 1:10), 3- 10-2 А/см (масштаб 1:100) [11]

В тлеющем разряде, кроме положительного столба, существуют прикатод-ные области со своей спецификой ионизационных и эмиссионных процессов, отражающихся как на величине падения напряжения на прикатодных областях , так и влияющих на частотную зависимость комплексного сопротивления. Величина напряжения горения U определяется суммой падений напряжения на прикатодных областях ^К) и в ПС (^с): U =UК +иПС. С учетом того, что в узких протяженных разрядных капиллярах, используемых в лазерах с накачкой тлеющим разрядом, продольный градиент потенциала в ПС E = UпС/L находится в диапазоне 60 ^ 70 В/см, большая часть полного падения напряжения приходится на положительный столб. При слабом возмущении результаты измерений содержат отклик всего разряда: ПС и прикатодных областей. В гелий-неоновых лазерах, как правило, используются холодные катоды из алюминия, на поверхности которых для снижения скорости распыления, а, следовательно, увеличения срока службы и обеспечения эффективности вторичной ионно-электронной эмиссии формируется защитное эмиссионное окисное покрытие. Динамический электрический заряд поверхности покрытия, сформированный под действием газового разряда, после прекращения разряда постепенно стекает [13].

Процессы в прикатодной области разряда удобно разделить на три группы: релаксация объемного заряда в прикатодном слое [14, 15-20], установление баланса электронного и ионного токов на поверхности катода [21,22, 23-28] и генерация заряженных частиц в катодном слое и отрицательном свечении. Время релаксации объемного заряда характеризуется отношением Q/J, где J - ток разряда, Q - объемный заряд в катодном слое. Результаты работы [29, 24-28] позволяют оценить его величину (~0,5 мкс). К инерционным процессам второй группы относятся:

- перезарядка окисной пленки на поверхности катода, электрическое поле в которой влияет на вероятность эмиссии электронов (оценка снизу времени релаксации заряда покрытия в условиях разряда составляет 10 мс);

- эмиссия электронов из катода в результате девозбуждения метастабильных атомов, диффундирующих через катодный слой (в условиях эксперимента, выполненного в [30, 17-20], время диффузии порядка 0,5 мс);

- фотоэмиссия электронов из катода под действием резонансного излучения (время распространения резонансного излучения из области отрицательного свечения до катода около 15 мкс).

1.2 Экспериментальные исследования комплексного сопротивления разряда в гелий-неоновых лазерах

Одним из проблемных вопросов динамики низкотемпературной плазмы положительного столба является ионизационная неустойчивость, развитие которой способно привести к самовозбуждению ионизационно-диффузных волн (страт) или к пространственно однородным колебаниям (реактивным колебаниям). Колебания в разряде постоянного тока, обусловленные падающим характером вольтамперной характеристикой активного элемента газового лазера и реактивностями внешней электрической цепи, изучены в [12, 32-36]. Уточнение условий развития неустойчивости в электрической цепи разряда и самовозбуждения в ней колебаний требуют анализа частотной зависимости комплексного сопротивления разряда, полученной в результате анализа его линейной реакции на внешнюю гармоническую модуляцию.

1.2.1 Методика измерений комплексного сопротивления

В работах [37-45] использованы различные способы измерения величины комплексного сопротивления положительного столба. В [37] возмущения стационарного состояния осуществлено путем модуляции гармоническим сигналом напряжения на аноде разрядной трубки. Реакция плазмы на возмущение изучалась двумя способами: по колебаниям тока разряда или по сигналам с двух зондов, введенных в плазму положительного столба. В методике, описанной в [46] ток разряда модулировался путем наложения на постоянное анодное напряжение (1 ^ 1,2 кВ) небольшой переменной составляющей (до 5 В) от внешнего генератора. Комплексное сопротивление разряда для фиксированной частоты модуляции определялось по измеренным значениям переменных составляющих тока разряда и напряжения на выходе генератора, а также фазового сдвига между колебаниями тока и напря-

жения. Диапазон тока разряда, в котором производились измерения комплексного сопротивления, ограничен сверху пороговым током возбуждения в плазме бегущих страт, а снизу током возбуждения реактивных колебаний. Для увеличения порогового тока возбуждения страт конец разрядного капилляра перед плоским анодом имел плавное расширение внутреннего диаметра, что обеспечивало подавление дополнительной обратной связи за счет отражения ионизационно-диффузионных волн от поверхности анода [47]. Чтобы выделить комплексное сопротивление единицы длины ПС приходится использовать трубку с подвижным анодом и проводить измерения комплексного сопротивления дважды: при большей и меньшей длинах ПС.

Использование для измерений разнесенных зондов позволило избежать необходимости в механическом перемещении анода. Однако на результаты измерений зондовым методом влияет величина входной емкости усилителя, на который подавались сигналы с зондов (рисунок 1.4, кривые 1, 2) [37]. Если частота модуляции превышает 1 кГц, зондовый метод непригоден.

В случае регистрации колебаний тока импеданс положительного столба определялся с помощью градиентного метода, требующего использование трубки с подвижным анодом. Метод позволяет, вычитая комплексные амплитуды колебаний напряжения на аноде, измеренные при различных длинах разрядного канала, разделить реакцию плазмы и приэлектродных областей. Результаты измерений для положительного столба в неоне приведены на рисунке 1.5, кривая 3. Погрешность измерений с помощью градиентного метода в диапазоне частот 0 ^ 50 кГц в данном случае не превышает 10%. Экстраполяция годографа импеданса к действительной оси при частоте модуляции, стремящейся к нулю, соответствует динамическому сопротивлению, равному наклону ВАХ. Структура годографа близка к кривой 2 на рисунке 1.3, что подтверждает идентификацию процесса ступенчатой ионизации метастабильных атомов неона в качестве причины отрицательного динамического сопротивления ВАХ разряда.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Устинов Сергей Владимирович, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Распределение температуры вдоль активного элемента He-Ne лазера/ С.А. Золотов, В.Е. Привалов// Квантовая электроника. - 2015. - Т. 164, №11. - С. 79-80.

2. Стабилизация мощности излучения лазеров тлеющего разряда и их применение (обзор)/ В. Е.Привалов, Е. А. Смирнов// Оптико-механическая промышленность. -1986. -№ 11, С. 52-60.

3. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Научное издание. - 3-е изд., испр. и доп. - Долгопрудный: Издательский дом "Интеллект", 2009. - 736 с.

4. Исследование динамического сопротивления тлеющего разряда/ В. Е. Привалов, Е. А. Смирнов// Электронная техника. Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. - 1987. -№ 1. С. 34-39.

5. Исследование импеданса плазмы лазеров тлеющего разряда/ Е. А. Смирнов, С. С. Морозов, А. А. Тимошичев// Петерб. журн. электроники. - 2008. № 2-3. -С. 79-85.

6. Немагнитная составляющая смещения нуля зеемановского лазерного гироскопа/ Ю. Ю. Колбас, М. Е. Грушин, В. Н. Горшков// Квантовая электроника. -2018. - Т. 48, №3. - С. 283-289.

7. Грановский В.Л. Электрический ток в газах. Установившийся ток. М.: Наука, 1971, 544 с.

8. Динамика пространственно однородной плазмы разряда в инертных газах/ Л. С.Александров, В. А. Перебякин, М. В. Чиркин, В. А. Степанов// Физика плазмы. - 1989. - Т. 15, № 4. - С. 467-473.

9. Исследование электрических параметров активного элемента He-Ne лазера/ Т.А. Заборцева и др.// Оптика и спектроскопия. - 1978. - Т. 44, №2. - С. 332335.

10. Theorie des dynamischen Verhaltens der positiven Saule stromschwacher Edelgasentladungen im Bereich instationarer Elektronkinetik/ S.Pfau, R.Winkler Zur linearen// Deitr. Plasmaphys. - 1973. - Bd. 13, № 5. - S. 297-340.

11. Типы ошибок в инерциальных навигационных системах и методы их аппроксимации/ М.А.Литвин, А.А. Малюгина, А.Б. Миллер, А.Н. Степанов, Д.Е. Чикрин// Информационные процессы. - 2014. Т. 14, № 4. С. 326-339.

12. Исследование пространственно однородных колебаний в разряде неон-гелиевых лазеров/ В.П. Абрамов С.Л. Кленов// ЖТФ. - 1988. - Т. 58, № 7. - С. 1311-1317.

13. Механизмы проводимости оксидного покрытия холодных катодов газоразрядных приборов/ О.Н. Крютченко, А.Ф. Маннанов, А.А. Носов, В.А. Степанов, М.В. Чиркин// Поверхность. - 1994. - №6. - С. 93-99.

14. Unterschungen von ganenladungen mit rucksicht auf ihre dynamischen eigenschaften und ihre stfbilitet/ Van Geel C.// Physica. - 1939. - Bd. 6, № 8. - P. 806814.

15. Определение потенциала поверхности диэлектрического слоя на мишени, бомбардируемой ионным пучком/ Г.Г.Бондаренко, А.И.Бажин, А.П.Коржавый, В.И.Кристя, Р.Д. Аитов// Журнал технической физики. - 1998. - Т. 68, № 9. - С. 126-128.

16. Влияние оксидирования поверхности на структуру и свойства металлических холодных катодов/Г.Г. Бондаренко, А.П. Коржавый// Известия вузов. Физика. - 2007. - Т. 50, № 2. - С. 27-34.

17. Эмитирующие наноструктуры «металл-оксид металла»/ Д.К.Никифоров, А.П.Коржавый, К.Г. Никифоров// Физика и применение. - Москва, 2009.

18. Зажигание двухплечевого разряда в кольцевом лазере/ О.Н. Крютченко, А.В.Молчанов, Д.А.Морозов, М.В. Чиркин// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2011. - № 36. - С. 71-75.

19. Деградация поверхности холодных катодов гелий-неоновых лазеров/ О.Н. Крютченко, А.Ф. Маннанов// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2012. - № 42-1. - С. 67-69.

20. Моделирование влияния диэлектрической пленки на поверхности электрода на переход тлеющего разряда в дуговой/ В.И.Кристя, Й.Н. Тун// Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2014. - Т. 78, № 6. - С.

21. Impedance/freguency characteristics of glow discharges/ F.A. Benson, M.W. Bredschaw// Proc. IEE. - 1966. - Bd. 113, №1. - Р. 62-72.

22. Impedance/freguency characteristics of glow discharges tubes in frequency range 200 C/S - 70 MC/S/ F.A. Benson, M.W. Bradschaw// Radio Electronic Eng. -1965. - V. 29. №5. - Р. 313-324.

23. Влияние оксидной пленки на поверхности катода на энергитические распределения ионов и быстрых атомов в тлеющем разряде/ В.И. Кристя, Йе. Н. Тун// Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2015. -№ 3. С. 74.

24. Влияние неравномерности толщины поверхности диэлектрической пленки на распыление катода в тлеющем разряде/ Г.Г. Бондаренко, В.И. Кристя, Н.Т. Йе// Известия вузов. Физика. - 2015. - Т. 58, № 9. - С. 99-104.

25. Моделирование влияния толщины диэлектрической пленки на поверхности катода на его эффективный коэффициент электронной эмиссии в слаботочном газовом разряде/ В.И.Кристя, Ха М.Ти., М.Р. Фишер// Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2019. - № 4. - С. 79-83.

26. Моделирование влияния термополевой электронной эмиссии из катода с тонкой диэлектрической пленкой на его нагрев в тлеющем разряде/ Г.Г. Бондаренко, В.И. Кристя, Ха М.Ти., М.Р. Фишер// Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2022 . -№ 8 .- С. 25 - 29.

27. Моделирование влияния полевой электронной эмиссии из катода с тонкой диэлектрической пленкой на вольт-амперную характеристику и устойчивость слаботочного газового разряда/ В.И.Кристя, Мьо Ти Ха.// Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2020. - № 5. - С. 63-67.

28. Моделирование влияния диэлектрической пленки на поверхности катода на вольт-амперную характеристику тлеющего газового разряда/ В.И. Кристя, Ха М. Ти, М.Р. Фишер// Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2020. -Т. 84. № 6. - С. 846-850.

29. Current balance at the surface of a cold cathode/ D.R. Doughty, Den Hartog,

J.E. Lowner// Phys. Rev. Lett. - 1987. - V.58, №25. - Р. 2668-2671.

30. Елецкий А.В., Смирнов Б.М., Физические процессы в газовых лазерах. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 152 с.

31. Способ изготовления активного элемента газового лазера с холодным катодом/ Л.И. Киселева, О.Я. Косымскова, О.Н. Крютченко, А.Ф. Маннанов, А.А. Носов, М.В. Чиркин// Патент РФ № 2012943. - Опубл. 15.05.1994 г. - Бюллетень изобретений. - № 9.

32. Исследование выходной характеристики вращающегося кольцевого газового лазера/ Ю. В. Филатов, В. Е. Привалов// Квантовая электроника. - 1977. -Т. 4, №7. - С. 1418-1425.

33. Флуктуации в газовых лазерах/ В.В. Тучин// Генераторы квантовые газовые. - Ч. 2. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. - 1981. - С. 164.

34. Колебания в разряде газового лазера (обзор)/ В. Е. Привалов// Квантовая электроника. - 1977. - Т. 4, № 10. -С. 2085-2119.

35. Пространственно-однородные колебания в разряде газового лазера/ В. П. Абрамов, Б. С. Кернер, Б.В. Удальцов// ЖТФ. - 1986. - Т. 56, №8. - С. 15301535.

36. Влияние емкости внешней электрической цепи на реактивные колебания в симметричном разряде He-Ne лазера/ И.П. Мазанько, Б.В. Удальцов, В.А. Царьков// Радиотехника и электроника. - 1996. - Т. 31, - №10. - С. 2042-2045.

37. Измерение дисперсии в разряде неона и смеси гелий-неон постоянного тока/ В.И. Виноградов, А.В. Елецкий// Опт. и спектр. - 1973. - Т. 35. - С. 627-635.

38. Дрейф возбужденных атомов неона в разряде постоянного тока/ В.И. Виноградов, А.В. Елецкий// Опт. и спектр. - 1974. - Т. 37. - С. 838-850.

39. Скорость дрейфа возбужденных атомов неона в разряде постоянного тока/ В.И. Виноградов, А.В. Елецкий// Опт. и спектр. - 1987. - Т. 62. - С. 51-67.

40. About the development of a nonlinear equivalent circuit for a neon gas discharge in the oscillating regime/ K. -D. Weltman, H Under, H. Deutsch, J. Wesch// Contrib. Plasma Phys. - 1993. - V. 33, № 4. - P. 265-274.

41. Impedanz und Erzatzschaltbild der positive Niederdrucksaule bei kleinen Entladungsstromstarken/ H. Deutsch// Beitr. Plasmaphys. - 1968. - Bd. 8, № 3. - S. 329339.

42. Die Impedanz der positive Saulen stromschwacher Edelgasentladungen / S. Pfau, Rutscher A.// Beitr. Plasmaphys. - 1970. - Bd. 10, № 5. - S. 329-345.

43. Zur Dynamik des Saulenplasmas. Anomales Verhalten des Säulenplasmas von Edelgasentladungen im longitudinalen Magnetfeld/ H. Deutsch, S. Pfau// Wissentsschauftliche Zeitschrift. - 1976. - Bd. 23, № 1/2. - S. 9-17.

44. Theoretical and experimental investigations concerning the influence of the gas temperature on the dynamics of the positive column of a neon glow discharge/ K. -D. Weltman, H Under, H. Deutsch// Contr. Papers of 12-th European Sectional Conference on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases. Noordwijkerhout, The Netherlands, 1994. - P.222-223.

45. Equivalent circuit modeling - one way to simulate the behavior of the positive column of a non glow discharge/ K. -D. Weltman, H Under, H. Deutsch// Contr. Papers of 22-th International Conference on Phenomena in Ionized Gases. - Hoboken, NJ, USA, 1995. - V. 4. - P. 179-180.

46. Исследование электрических параметров положительного столба модулированного разряда в гелии и гелий-неоновой смеси/ М.Ф. Данилов, Ю.М. Каган, В.М. Меленин, А.Х. Мурадов// Журнал технической физики. - 1975. - Т. 45. - С. 2417- 2424.

47. Мак-Даниель И. Процессы столкновений в ионизированных газах. - М.: Мир, 1967. - 832 с.

48. Динамические свойства положительного столба разряда при средних давлениях/ Г.Дейч, Ю.Б. Голубовский// Радиотехника и электроника. - 1978. Т. 23, № 6 - С. 1206-1211.

49. Кольцевой газовый лазер/ В.Е. Привалов, С.А. Фридрихов//УФН. - 1969. - Т. 97. - С. 377-402.

50. The diffusion of charged particles in collisional plasmas: free and ambipolar diffusion at low and moderate pressures/ A.V. Phelps// Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. - 1990. Vol. 95, № 4, pp. 407-430.

51. Динамика пространственно однородной плазмы разряда в инертных газах/ Л.С. Александров, В.А. Перебякин, В.А. Степанов, М.В. Чиркин// Физика плазмы. - 1989. - Т. 15, - №4. - С. 467-476.

52. Друкарев Г.Ф. Теория столкновений электронов с атомами. - М.: Физмат-гиз. - 1963. - 220 с.

53. Н.В. Коненков, Г.В. Мелехин, В.А. Степанов// Электронная техника. -Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. - 1985. - №5. - С. 47-51.

54. Ю.П. Райзер. Основы современной физики газоразрядных процессов. М.: Наука. - 1980. - С. 415.

55. Динамические свойства положительного столба разряда при средних давлениях/ Г. Дейч, Ю.Б. Голубовский// Радиотехника и электроника. - 1978. - Т. 23, №6. - С. 1206-1211.

56. Экспериментальное исследование динамических характеристик разряда Не-Ые лазера/ В.Е. Привалов, Е.А. Смирнов// Оптика и спектроскопия. - 1979. -Т. 46, №1. С. 34-39.

57. Измерение низкочастотного импеданса СО2 разряда/ Н.В. Коненков и др. // Электронная техника. Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. ЦНИИ «Электроника». - 1982. - №5. - C. 144-156.

58. Импеданс разряда в молекулярном газе при средних давлениях/ Н.В. Коненков, А.Н. Корольков, Г.В. Мелехин, В.А.Степанов// Радиотехника и электроника. - 1985. - Т. 30, №12. - С. 2416-2421.

59. Self-excitation of the fast ionization waves under the interaction of plasma with electrical network/ M.V. Chirkin, D.A. Morozov, V.A. Stepanov// Proc. of 12th International Conference on Gas Discharges & Their Applications. Vol. 1. pp. 248-251. Greifswald, Germany. 1997.

60. Частотные характеристики тлеющего разряда в смеси гелий-неон/ Н.В. коненков, В.А. Кошельков, Г.В. Мелехин, М.А. Павлов, В.А. Степанов// ЖТФ -1978. - Т.48, №7. - С. 1540-1541.

61. О модулированном режиме положительного столба разряда/ Ю.М. Каган, Р.И. Лягущенко, М.В. Миленин// ЖТФ. - 1975. - Т. 45, № 5. - С. 1019-1025.

62. Разрушение метастабильных уровней неона в разряде низкого давления/ Ю.З. Ионих, Н.П. Пенкин, А.В. Самсон// Оптика и спектроскопия. - 1977. - Т. 43, №5. - С. 831-834.

63. Electrical characterization of SiO2 LiNbO3 glass and glass-ceramics using dc conductivity диэлектрики/ M.P.F. Graç, Sergio Som, M. A. Valente, M. G. Ferreira da Silva// Journal of Non-Crystalline Solids 353(47-51):4390-4394. - 2007. - V. 353, № 47-51. - P. 4390-4394.

64. Амплитудная модуляция излучения волноводных СО2 -лазеров с поперечным ВЧ возбуждением/ С.П. Вольская, А.Ф. Целыковский// Квантовая электроника. - 1989. - Т. 16, №3. - С. 442 - 446.

65. Two dielectric relaxation mechanisms observed in lanthanum doped barium strontium titanate glass ceramics/ Yong Zhang, Tao Ma, Xiangrong Wang, Zongbao Yuan, Qian Zhang// Journal of Applied Physics. - 2011. - V. 109, № 3. -P. 169-182.

66. Исследование комплексного сопротивления и структурнопараметриче-ский синтез схем замещения конденсаторов/ В.Ф. Дмитриков, Д.В. Шушпанов, А.Е. Кобелянский, С.Л. Иванов// Приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы»: Тез. и докл. конф. «Физика и технические приложения волновых процессов». - Самара, 2008.- С. 366-368.

67. Кобелянский А.Е. Исследование и разработка высокоэффективных импульсных преобразователей напряжения с ШИМ и систем электропитания на их основе: Дис. канд. техн. наук: 05.12.04 - «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения». - СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2010.- 217 с.

68. Synthesis of Equivalent Circuits for Chokes and Capacitors in a Wide Range of Frequencies Taking into Account Dynamic Processes in Dielectric and Magnetic Materials/ V.F. Dmitrikov, L.E. Frid, A.E. Belyaev, A.Y. Petrochenko, Z.V. Zaytseva// 20th In-

ternational Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM-2019). - Novosibirsk State Technical University, IEEE Russia Siberia Section.- 2019.- С. 532-540.

69. Разработка высокочастотных электрических схем замещения 24 конденсаторов и дросселей с учетом частотных свойств диэлектрической и магнитной проницаемости диэлектриков и магнетиков/ В.Ф. Дмитриков, А.Ю. Петроченко, Л.Е. Фрид, А.Е. Беляев, З.В. Зайцева// Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2020.- Т. 23, №2.- С. 55-69.

70. Поплавко Ю.М. Физика диэлектриков: учеб. пособие для вузов.- Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1980.- 400 с.

71. Рез И.С., Поплавко Ю.М. Диэлектрики: основные свойства и применения в электронике.- М.: Радио и связь, 1989.- 288 с.

72. Гусев Ю.А. Основы диэлектрической спектроскопии: Учебное пособие.-Казань, 2008.- 112 с.

73. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей: Справочная книга/ 3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986.- 488 с.

74. Generation of fast ionization wave in a positive column of a nonsteady gas discharge/ D.A. Morozov, V.A. Stepanov, M.V. Chirkin// Plasma Physics Reports. - 1998. -Vol. 24, № 7. - P. 606-611.

75. Эквивалентная схема замещения дросселя, намотанного на феррите, в широком диапазоне частот (0 Гц - 500 МГц)/ В.Ф. Дмитриков, Д.В. Шушпанов// Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2021.- Т. 24, №4.- С. 25-45.

76. Влияние насыщения усиления на затягивание частот генерации линейного и кольцевого Не—Ne-лазеров/ В.Е. Привалов, Ю. В. Филатов// Квантовая электроника. - 1975. - Т. 2. - №7. - С. 1489.

77. Г.В. Мелехин, И.Ю. Москвичева, В.А. Степанов, М.В. Чиркин// Электронная техника. - Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. - 1985. -№5. - С. 3.

78. Новый подход к прогнозированию ресурса кольцевого лазера при изготовлении лазерного гироскопа/ А.В. Молчанов, М.В. Чиркин// Приборы. - 2007. -№ 11 (89). - С. 15-23.

79. Страты/ А.В. Недоспасов// УФН. - 1968. - №7. - С. 439-462.

80. Способ определения скорости деградации активной среды в кольцевом гелий-неоновом лазере/ А.В. Молчанов, Д.А. Морозов, И.В. Осетров, А.Г. Сауриди, М.В. Чиркин// Патент на изобретение RU 2402833 C1, 27.10.2010. Заявка № 2009118860/07 от 20.05.2009.

81. Ю. Г. 3ахаренко. Исследование регулярных колебаний в разряде He-Ne лазера. Кандидатская диссертация. Л., ЛЭТИ, 1974.

82. Ионизационные волны (страты) в разрядной плазме/ Л. Пекарек// УФН. -1968. - №7. - С. 463.

83. Evolution from Linear to Nonlinear Saturation of Instabilities and Change in Zeroth-Order Conditions/ М. Sato// Phys. Rev. Letts. - 1970. - V. 24. Р. 998.

84. Кольцевой газовый лазер в режиме модуляции усиления/ М. Н. Бурнашев, В. Е. Привалов// Квантовая электроника. - 1976. - Т.3. - №12. - С. 2581-2590.

85. Исследование устойчивости разряда и частотных характеристик реактивных колебаний в гелий-неоновых лазерах с трубками малого диаметра Ю. Г. Захаренко, Е. Н. Покровский, В. Е. Привалов// Квантовая электроника. -1974. Т.1. - №12. С. 2580-2584.

86. Propagation of ionizing waves in glow discharge/ Т. Suzuki. Japan. J// Appl. Phys. - 1977. - V. 48, №12. - Р. 5001-5007.

87. Страты в гелий-неоновых лазерах/ Г.А. Куршев, В. E. Диванов, Я.А. Фофанов// Киев Наук Думка. - 1986. Т. 85. - №1. С. 20.

88. Протасов Ю.С., Чувашев С.Н. Физическая электроника газоразрядных устройств. Ч. 1. - М.: Высшая школа. - 1993. 240с.

89. Смирнов Б.М. Возбужденные атомы. - М.: Энергоиздат. - 1982. - 232 с.

90. A new method for the development of a nonlinear equivalent cirquit for a gas discharge/ H Under, K. -D. Weltman// Contrib. Plasma Phys. - 1993. - V. 33, № 3. -P. 169-182.

91. Glow discharge monitoring with self-oscillation exciting in the discharge circuit/ M.V.Chirkin, A.V. Molchanov, D.A. Morozov, I.V. Osetrov// X International Conference on Gas Discharges and their Applications. - 2004. Toulouse, France. - P. 447450.

92. Нестационарный ионизационный баланс в двухплечевом разряде и нестабильность дрейфа лазерного гироскопа/ Х.Н. Дао, В.В. Климаков, А.Е. Серебряков,

B.Ю. Мишин, А.В. Молчанов, М.В. Чиркин// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2018. - № 66-2. - С. 82-89.

93. Динамика газа в активной среде и нестабильность дрейфа сигнала лазерного гироскопа/ Х.Н. Дао, В.В. Климаков, А.В. Молчанов, М.В. Чиркин// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2017. - № 59. - С. 136-144.

94. Исследование теплового режима навигационной системы на кольцевых газоразрядных лазерах/ В.В. Климаков, А.В. Молчанов, А. И. Улитенко, Чиркин М.В.// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. -2012. - № 39-2. -С. 48-52.

95. Исследование динамического сопротивления газоразрядных лазеров тлеющего разряда/ В.Е.Привалов, Е.А. Смирнов// Оптика и спектроскопия. - 1980. - Т. 48, № 5. - С. 949-957.

96. Прецизионный лазерный гироскоп для автономной инерциальной навигации/ А.Г. Кузнецов, А.В. Молчанов, М.В. Чиркин, Е.А. Измайлов// Квантовая электроника. - 2015. - Т. 45. № 1. - С. 78-88.

97. Модуляционные исследования газоразрядной плазмы в гелий-неоновом лазере/ А.В. Молчанов, Д.А. Морозов, С.В. Устинов, М. В. Чиркин// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2015. - № 54. Ч.2 -

C. 115-120.

98. Частотные характеристики прикатодной области разряда в гелии/ О.Н. Крютченко, А.Ф. Маннанов, В.А. Степанов, М.В. Чиркин// ЖТФ. - 1994. - Т. 64, №11. - С. 42-52.

99. Чиркин М.В. Волновые процессы в плазме разряда низкого давления: диссертация доктора физико-математических наук: 01.04.04 - «Физическая электроника». - РГПУ им. С. А. Есенина. Рязань, 1999. - 268 с.

100. Дао Х. Н. Возмущения ионизационного баланса в газоразрядной плазме кольцевых гелий-неоновых лазеров: Дис. кан. тех. наук: 05.27.02 - «Вакуумная и плазменная электроника». - РГРТУ им. В. Ф. Уткина. Рязань, 2019. - 134 с.

101. Ионы и возбужденные атомы в плазме// Е.А. Смирнов, М.: Атомиздат. -1974. - С. 47-59.

102. Физико-химические свойства оптического ситалла СО 115М (АстроситаллЯ)/ А.В. Самуйлов, В.В. Румянцев, В.И. Молев, С.И. Аннушкин// Сб. «Контенант». - 2002. - № 4, Ч.2 - С. 24-31.

103. Дао Х.Н., Климаков В.В., Серебряков А.Е., Мишин В.Ю., Молчанов А.В., Чиркин М.В. Нестационарный ионизационный баланс в двухплечевом разряде и нестабильность дрейфа лазерного гироскопа // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2018. № 66-2. С. 82-89.

ПРИЛОЖЕНИЕ

«Утверждаю»

# институт и »помптики»

Кузнецов Л-Г.

2023 г.

АКТ

внелрения результатов диссертационной работы Устинова Ccpie* Владимировича на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.2.1 «Вакуумная и плазменная электроника* на тему «Ионизационная неустойчивость симметричного двухплечевого разряда в кольцевых гелий-неоновых лазерах».

Научно-техническая комиссия в составе: заместителя главного конструктора А.В. Молчанова, ведущего научного сотрудника ДМ Голубев:., составила нестоящий акт о том, что в разработки НЛО «Московский институт электромеханики и автоматики»» внедрены новые научно-технические результаты, изложенные в диссертационной работе Сергея Владимировича Устинова и состоящие в следующем:

1. Развитый оригинальный метод намерения комплексного сопротивления положите -ьного столба симметричного двукплечевого разряда а кольцевых гелий-неоне uvx лазерах.

2. Модель слабо во jmviucмного положительного столба и новая методика оптимизации d параметров, которые позволяют по измеренным значениям комплексного сопротивления в диапазоне частот 4-40 кГц определять количестве it ну ю характеристику степени загрязнения посторонними примесями с шй-ксоиоаой смеси в разрядном канале и ее изменения в процессе фуны. не и ¡»рыкании кольцевого лазера.

Внедрение перечисленных выше результатов диссертации СВ. Устинов;» в аппаратно-программный комплекс для контроля качества электровакуумной обрабо:>:<' при изгого&зении кольцевых лазеров для бесплагформенных инерциил,нчх навигационных систем авиационного Применения позволяет своезременно выявить отклонения от заданных технологических режимов н увеличить иыхо;: продукции, соответствующей установленным требованиям.

Члены научно-технической комиссии:

Зам. Главного конструктора, к.т м., доцент

Ведущий научный сотрудник,

К.Т.Н., с.н.с.

«Утверждаю»

Проректор по учебной работе ФГБОУ ВО «Рязанский государственный

^эфСиотёхнический университет

^Е5*яанр«гЛ>_______

. Корячко

2023 г.

об использовании результатов диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук на тему «Ионизационная неустойчивость симметричного двухплечевого разряда в кольцевых гелий-неоновых лазерах» аспиранта кафедры «Электронные приборы» ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина» Устинова Сергея Владимировича

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук на тему «Ионизационная неустойчивость симметричного двухплечевого разряда в кольцевых гелий-неоновых лазерах» Устинова Сергея Владимировича используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина»:

- при подготовке бакалавров по направлению 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» в курсе лекций «Численные методы в задачах электроники» и магистров по направлению 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» в курсе лекций «Инерциальные датчики» использованы материалы диссертационной работы Устинова C.B. о способах анализа устойчивости электрической цепи разряда в кольцевом лазере и математическое моделирование газоразрядной плазмы в форме системы уравнений баланса для электронов и метастабильных атомов неона и гелия.

Заведующий кафедрой ЭП д.ф.-м.н., профессор