Математическое моделирование спектра неравновесной лазерной плазмы

Предложен метод расчета спектра неравновесной лазерной плазмы, базирующийся на неравновесной столкновительно-радиационной модели, включающей в себя основные механизмы уширения линий (естественное, под влиянием давления, доплеровское и квадратичный эффект Штарка) и дополненной уравнениями баланса энергии электронов и ионов. Неравновесные населенности основных и возбужденных состояний нейтральных атомов и ионов для произвольного момента времени находятся из решения уравнений кинетики. Форма каждой спектральной линии определяется центральным ядром, рассчитанным в ударном приближении до частотной границы применимости ударного уширения, где производится "склейка" ядра с крыльями, рассчитанными из квазистатического приближения. Обоснованием адекватности предлагаемой теоретической модели послужили результаты моделирования ряда экспериментов по исследованию спектров излучения в условиях локального термодинамического равновесия. Сравнение результатов показало хорошее совпадение данных вычислительного и натурного экспериментов для линий основного состояния первого иона углерода и нейтральных атомов гелия и аргона. Выполнен расчет неравновесного спектра оптического пробоя аргона. Математическое моделирование показало, что интенсивности неравновесных линейчатых спектров могут быть заметно (в несколько раз) меньше интенсивностей равновесных.