Программа курса по выбору

«Радиационная диагностика плотной плазмы»
(преподаватель – к.ф.-м.н., с.н.с. ОИВТ РАН Пикуз Сергей Алексеевич, 3 курс, 6 семестр)
1. Общие вопросы физики плазмы (6 часов). Физические модели, критерии существования, параметры плазмы. Релаксационные и радиационные процессы в плазме, характерные времена существования плазмы и протекающих в ней процессов. Условия, необходимые для создания плотной плазмы. Общие теоретические методы и подходы описания вещества в экстремальных условиях.

2. Методы и оборудование для создания плотной плазмы (4 часа). Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Импульсная техника. Экспериментальные установки. Фемто- и пико-секундные лазерные импульсы. Мощные электрические разряды. Потоки ускоренных заряженных частиц. Наилучшие достигаемые параметры и перспективные возможности.

3. Методы радиационной диагностики (4 часа). Зондирующее излучение, теневая диагностика, интерферометрия, томсоновское рассеяние. Собственное излучение плазмы. Диапазоны собственного излучения. Спектроскопия. Построение изображений плазмы. Ограничения для плотной плазмы. Измерения с временным разрешением.

4. Измерения в диапазоне мягкого рентгеновского излучения (4 часа). Преимущества и недостатки. Механизмы и времена излучения рентгеновских квантов. Прозрачность и оптическая толщина плотной плазмы. Пределы разрешающей способности по пространству. Обеспечение временного разрешения. Построение теневых изображений, пределы разрешающей способности по пространству. Рентгеновская микроскопия со спектральной селекцией.

5. Рентгеновская спектроскопия плотной плазмы (6 часов). Образование многозарядных ионов с вакансиями на внутренних оболочках. Релаксационные процессы в многозарядных ионах. Излучение многозарядных ионов, изоэлектронные последовательности в спектре. Диэлектронные сателлиты. Радиационная кинетика. Профили спектральных компонент. Влияние эффектов Доплера, Штарка и Зеемана. Применение методов численного расчета для определения параметров плазмы. Измеряемые параметры плотной плазмы. Диагностика процессов релаксации в плазме.

6. Рентгеновское диагностическое оборудование (2 часа). Streak-камеры. Кристаллические спектрометры. Достигаемое спектральное разрешение, точность измерений. Доступный спектральный диапазон. Детекторы рентгеновского излучения, квантовая эффективность и чувствительность детекторов. Источники рентгеновского излучения для калибровки аппаратуры. Методы защиты от жесткого рентгеновского и гамма-излучений.

7. Особенности обработки результатов спектральных измерений (2 часа). Ограничения на чувствительность диагностики. Источники помех, методы увеличения соотношения сигнал-шум. Увеличение шумов для сверхкоротких воздействий. Применение алгоритмов Фурье- и вейвлет-преобразований. Статистика измерений в одинаковых условиях.

8. Актуальные приложения в физике плотной плазмы (6 часов). Фундаментальные физические задачи. Современные экспериментальные установки, примеры постановок экспериментов и диагностических комплексов. Перспективы технологического применения.
Список литературы:

Обзоры по результатам современных исследований в Rev. Sci. Instrum, Rev. Mod. Phys., App. Phys., УФН, Laser Part. Beams и др, в том числе:

B.L. Henke, P.A. Jaanimagi, Rev. Sci. Instrum, vol.56, p.1537, 1985

D.D. Ryutov et al., Rev.Mod. Phys., vol.72, p.167, 2000.

B.A. Remington et al., Rev. Mod. Phys., vol.78, p.755, 2006.

D.H.H. Hoffmann et al., NIM A, vol.577, p.8, 2007.

W. Hogan et al., Nucl. Fusion, vol. 41, p.567, 2001.

W.F. Hening. NIM B, vol. 204, p.725, 2003

А.М. Митерев, УФН, том 172, с.1131, 2002.

V.P. Gavrilenko et al., Phys. Rev. A, vol.73, 013203, 2006.

А.В. Виноградов и др., УФН, том 129, с. 179, 1979.

A.Ya. Faenov et al, Phys. Scripta, vol. 50, p.333, 1994.

F.B. Rosmej et al., ЖЭТФ, том 121, с.73, 2002.
А.З. Грасюк. Взаимодействие излучения с веществом. М: Изд-во ФИАН, 2004.

Р. Хаддлстоун, С. Леонард. Диагностика плазмы. М: Мир, 1967.

Г. Грим. Спектроскопия плазмы. М: Атомиздат, 1969.

Д.А. Франк-Каменецкий. Лекции по физике плазмы. М: Атомиздат, 1968.

И.И. Собельман. Введение в теорию атомных спектров. М: Физматгиз, 1963.

В.А. Бойко, А.В. Виноградов и др. Рентгеновская спектроскопия лазерной плазмы. (Итоги науки и техники, том 27), М: ВИНИТИ, 1980.

Л.А. Васильев. Теневые методы. М: Наука, 1968.

Ю.В. Коломийцов. Интерферометры. Л: Машиностроение, 1976

Л.Н. Пятницкий. Лазерная диагностика плазмы. М: Атомиздат, 1976

С.А. Ахманов, С.Ю. Никитин. Физическая оптика. М: Изд-во Моск.ун-та, 1998.

Слушателям курса для самостоятельного изучения будут выдаваться печатные копии статей в научных журналах и интересующих глав книг, включенных в список литературы.