В последние годы наблюдается существенный прогресс в разработке методов решения уравнения переноса излучения, обеспечивающих высокую степень точности анализа, сопоставимую с методами на основе диффузионных уравнений, и притом не требующих значительных вычислительных ресурсов. Основная идея таких методов – в сопоставлении вычисленных результатов с экспериментальными данными, включая спектры пропускания или излучения. Но выполнение подобных сравнений нетривиально, т.к. плазма обычно неустойчива и пространственное неоднородна, а измеряемые спектры фактически интегральны, хоть иногда и содержат данные о времени и угловом распределении.
Изучение процессов переноса излучения в низкотемпературной разрядной плазме – неотъемлемая часть комплексного понимания светотехники и физической оптики. Предметом современных исследований и разработок при этом служат модели, описывающие рассеяние и поглощение излучения в разрядной плазме. Такое моделирование позволяет улучшать характеристики многих разрядных устройств, особенно разнообразных осветительных и специальных ламп.
В работе «Особенности решения уравнения переноса излучения в низкотемпературной разрядной плазме» авторов Будака Владимира Павловича и Железнова Игоря Игоревича представлен математической анализ механизма переноса излучения в неравновесной низкотемпературной разрядной плазме на примере модели ртутно-аргонового разряда НД. Предложен подход к решению системы уравнений кинетики и переноса излучения в разрядной плазме, основанный на кубической дискретизации источника излучения.
Для апробации подхода использована геометрия замкнутого коаксиального цилиндра с точечным источником возбуждения в его центре, имитирующим излучение ТЕМ-волны магнетрона.
В качестве объекта исследования авторы рассмотрели ртутно-аргоновый разряд НД в цилиндрической геометрии.
На основе проведённого в работе анализа разработан эффективный алгоритм для решения уравнения переноса возбуждения в неравновесной низкотемпературной ртутно-аргоновой плазме НД. Он основан на кубической дискретизации источника излучения в цилиндрической геометрии. Авторами получены выражения для случаев как однородного, так и неоднородного поглощения излучения, которые применимы при различных механизмах уширения спектральных линий.
Результаты исследований могут содействовать разработке и оптимизации различных устройств, работающих на основе низкотемпературной разрядной плазмы, и углубленному пониманию физических процессов в последней.