Предложен гибридный подход к моделированию переноса резонансного ультрафиолетового излучения в оптически плотной газоразрядной плазме, объединяющий микрофизическую строгость формализма неравновесных функций Грина Келдыша с вычислительной эффективностью, достигаемой за счёт адаптивной вокселизации расчётной области, предварительного табулирования микроскопических параметров и GPU-ускорения трассировки лучей методом обратной трассировки. В отличие от классических моделей (профиль Фойгта, геометрическая оптика), игнорирующих корреляции механизмов уширения спектральных линий и дифракционные эффекты, разработанный метод позволяет из первых принципов рассчитать коэффициенты поглощения и перераспределения, а также приближённо описать огибание конструктивных элементов за счёт модификации ядра переноса с помощью функции Вигнера. Верификация выполнена для ртутно-аргоновой лампы (253,7 нм) и эксимерных ламп KrCl (222 нм) и XeBr (283 нм). Показано снижение средней абсолютной ошибки описания спектральных профилей с 40–60 % (модель Фойгта) до 9–16 % при использовании предложенного микрофизического описания. Учёт волновых поправок через модифицированное ядро переноса позволяет описать дифракционное проникновение излучения в область геометрической тени за внутренним экраном с отклонением от классической модели до 20 %. Применение адаптивной сетки сокращает число вокселей в 2–4 раза по сравнению с равномерной при сохранении точности на уровне 1–2 %. GPU-реализация обеспечивает ускорение в 18–26 раз относительно параллельного CPU-кода, что делает предложенный метод привлекательным для инженерного проектирования. Предложенный метод ориентирован на условия, где число Френеля 1 F N  и преобладают корреляции механизмов уширения (давления газовой смеси свыше 0,5 Торр), тогда как для 1 F N  допустимо использовать классические модели. 1. Griem H.R. Principles of Plasma Spectroscopy. Cambridge University Press, Cambridge. 1997. http://dx.doi.org/10.1017/CBO9780511524578.
2. Roston G.D., Obaid F.S. Exact analytical formula for Voigt spectral line profile. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. Volume 94. Issue 2. 2005. pp. 255–263, ISSN 0022‑4073, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2004.09.007
3. Ferri S., Calisti A., Mossé C., Talin B., Gigosos M.A., González M.A. Line shape modeling in warm and dense hydrogen plasmas. High Energy Density Physics. Volume 3. Issues 1–2. 2007. pp. 81–85. ISSN 1574‑1818. https://doi.org/10.1016/j.hedp.2007.02.034.
4. Sosnin E.A., Oppenländer T., Tarasenko V.F. Applications of capacitive and barrier discharge excilamps in photoscience. // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. – 2006. – Vol. 7, № 4. – P. 145–163.
5. Iglesias C.A. Ion-dynamics effects on the line shapes of hydrogenic emitters in plasmas. Phys. Rev. A 1986. 34. pp. 4144–4152
6. Dufty J.W., Boercker D.B., Iglesias C.A. Models for spectral line shapes from ions in strongly coupled plasmas. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. Volume 44. Issue 1. 1990. pp. 115–122. ISSN 0022‑4073. https://doi.org/10.1016/0022‑4073(90)90089-O
7. Born M., Wolf E. Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference, and Diffraction of Light. Cambridge University Press, London. 1999. http://dx.doi.org/10.1017/CBO9781139644181
8. Apresyan L.A., Kravtsov Yu. A. Radiation Transfer: Statistical and Wave Aspects. – Gordon and Breach, 1996. – 248 p.
9. Keldysh L.V. Diagram technique for nonequilibrium processes // Soviet Physics JETP. – 1965. – Vol. 20, No. 4. – pp. 1018–1026.
10. Rammer J. and Smith H. Quantum Field-Theoretical Methods in Transport Theory of Metals. Review of Modern Physics. Vol. 58. No. 2. 1986. pp. 323–359. doi:10.1103/RevModPhys.58.323.
11. Wigner E.P. On the Quantum Correction for Thermodynamic Equilibrium // Phys. Rev. 1932. Vol. 40. Pp. 749–759.
12. Bastiaans M.J. Wigner distribution function and its application to first-order optics. J. Opt. Soc. Am. 69, nr. 12, 1979, pp. 1710–1716.
13. Будак В.П., Железнов И.И. Микроскопическая теория переноса резонансного излучения в газоразрядной плазме // Вестник МЭИ. 2026. № 3. С. 160–170. DOI: 10.24160/1993‑6982‑2026‑3‑160‑170.
14. Kielkopf J.F. New approximation to the Voigt function with applications to spectral-line profile analysis. J. Opt. Soc. Am. 63. 1973. pp. 987–995 https://opg.optica.org/josa/abstract.cfm? URI=josa‑63‑8‑987
15. Грим Х.Р. Уширение спектральных линий в плазме / пер. с англ.; под ред. Р.Э. Ровинского. М.: Мир, 1978. 326 с.
16. Budak V.P., Veklenko B.A. Boson peak, flickering noise, backscattering processes and radiative transfer in random media. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 2011, vol. 112, pp. 864–875.
17. Goodman J.W., Introduction to Fourier Optics, 3rd Edition, Roberts & Company, Englewood, 2005.
18. Berger M.J., Oliger, J. Adaptive Mesh Refinement for Hyperbolic Partial Differential Equations. Journal of Computational Physics. 53.1984. pp. 484–512. https://doi.org/10.1016/0021‑9991(84)90073‑1
19. Foley T., Sugerman J. KD-tree acceleration structures for a GPU raytracer. Proc. Graphics Hardware, 2005, pp. 15–22
20. Yang C.-H., Scovazzi G., Krishnamurthy A., Ganapathysubramanian B. Octree-based adaptive mesh refinement and the shifted boundary method for efficient fluid dynamics simulations. Advances in Computational Science and Engineering. 2025, 4: 57–84. Doi: 10.3934/acse.2025012
21. Budak V.P., Zheleznov I.I., Grigoryev A.A. Features of solving the radiation transfer equation in low-temperature gas discharge plasma //Light & Engineering. 2024. Vol. 32. No. 3. pp. 4–10.
22. Будак В.П., Железнов И.И. Комплексное исследование безэлектродных СВЧ-эксиламп KrCl и XeBr для бактерицидного обеззараживания // Успехи прикладной физики. 2026. Том 14. No 3. DOI: 10.51368/2307‑4469‑2026‑14‑3‑233‑247

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• перенос излучения
• газоразрядная плазма
• формализм Келдыша
• функция Вигнера
• адаптивная вокселизация
• GPU-вычисления
• обратная трассировка лучей
• уширение спектральных линий
• дифракция Френеля
• источники УФ-излучения