Экспериментальное исследование спектров испускания и поглощения плотных паров натрия

• Автор: Руденко, Артем Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ И ИСПУСКАНИЯ ПЛОТНЫХ ПАРОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
1.1. Резонансное свечение плотного неоднородно нагретого газа.
1.2 Типы уширения и основные методы исследования профилей
спектральных линий.
1.3. Уширение спектральных линий щелочных металлов
1.4. Влияние молекулярных полос на структуру спектров поглощения и испускания плотных паров щелочных металлов
1.5. Выбор рабочей среды для проведения экспериментальных исследований 46 ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1. Введение
2.2. Нагреваемая кювета типа “тепловая труба”.
2.3. Нагреваемые кюветы с однородным столбом паров натрия.
2.4. Диагностический комплекс для спектральных измерений.
2.5. Методика измерения спектров поглощения паров натрия
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ТЕПЛОВОГО СВЕЧЕНИЯ ПЛОТНЫХ ПАРОВ НАТРИЯ.
3.1. Введение
3.2. Результаты измерений спектров теплового свечения плотных паров натрия и сравнение экспериментальных данных с результатами модельных расчетов.
3.3. Зависимость интенсивности свечения паров натрияв ИК-области
спектра от сорта и давления буферного газа.
3.4. Контур спектральной линии в области больших отстроек от резонанса.
3.5. Заключение к главе 3.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ПЛОТНЫХ ПАРОВ НАТРИЯ.
4.1. Введение.
4.2 Результаты измерений спектров поглощения плотных паров натрия.
4.3. Оценки влияния тримеров натрия на поглощение в ИК области спектра.
4.4. Влияние кластерной и микрокапельной компоненты паров натрия на поглощение в ИК области спектра.
4.5.Анализ возможных причин наблюдаемых особенностей спектров поглощения и испускания плотных паров натрия.
4.6. Заключение к главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Исследования механизмов формирования и структуры спектров испускания и поглощения плотной резонансной среды представляют значительный интерес с точки зрения физики газового разряда, оптической диагностики плазмы, физики газовых лазеров и ряда других задач. Важным аспектом этих исследований является необходимость адекватного описания процессов переноса резонансного излучения в газовой или плазменной среде. Теория переноса резонансного излучения в газах и плазме включает в себя разнообразные физические [1-3] и математические [4,5] проблемы. В зависимости от условий задач, охватывающих перенос излучения как в разреженных средах, так и в плотной горячей плазме, необходимо рассматривать различные механизмы поглощения и рассеяния резонансных фотонов на атомах или многозарядных ионах с учетом влияния окружающих частиц на контур спектральной линии и функцию перераспределения фотонов по частотам [3]. Однако к настоящему времени наиболее подробно изучен предел сравнительно низких газовых плотностей, для которого разработан современный аппарат, позволяющий выводить основные уравнения переноса резонансного излучения [6-11], и достигнуто хорошее согласие теории с экспериментом [11,12].
В последние годы все большее внимание уделяется проблеме формирования спектров плотной резонансной среды и процессам переноса резонансного излучения в газовых и плазменных средах высокой плотности [13-19]. Во многом это связано с развитием исследований по изучению радиационных процессов в плотной плазме многозарядных ионов, создаваемой лазерным излучением или различными типами разрядов, а также с работами по созданию рентгеновских лазеров. Значительный прогресс в этой области показал настоятельную необходимость существенного пересмотра некоторых устоявшихся представлений в стандартной теории переноса резонансного излучения [

ботах [65,67] определялись параметры разностного потенциала Ван-дер Ваальса Се для рубидия и калия.
В работе [68] был измерен профиль D - линий натрия при уширениии атомами ксенона при температурах до 1850 К в низкотоковой дуге натриевой лампы высокого давления. Процессы уширения D - линий натрия атомами неона и ксенона подробно изучались соответствено в работах [69,70], а уширению тех же линий атомами аргона и различными молекулами (N2, О2, СО2, Н2О) посвящены более ранние работы [71-73]. Здесь эксперименты с инертными газами проводились в кювете, содержащей пары натрия, а в случае молекулярных газов в качестве уширяющей среды использовались пламена соответствующего химического состава, получаемые с помощью специальной горелки. Методом регистрации спектров возбуждения в ходе этих экспериментов были исследованы центральная часть контура (уширение, ассиметрия и сдвиг линий), так называемая "промежуточная область" и крылья линии в интервале температур 500 -2000 К. Максимальная отстройка от резонанса составляла 1100 см'1. В схожих экспериментальных условиях (пламена при температуре ~ 2050 К) был выполнен цикл экспериментов [51,74-77] по исследованию уширения D - линий щелочных металлов различными молекулярными газами в диапазоне отстроек до 4000 см’1. По эмиссионным спектрам пламен восстанавливался профиль спектральной линии и определялись спектральные границы применимости ударного и квазистатического приближения, определялись параметры эффективных модельных потенциалов взаимодействия атома натрия с молекулами N2, О2, СО2, ЩО. Однако теоретический анализ полученных профилей был затруднен ввиду сложности состава уширяюшей среды.
Подобных трудностей не возникало в ходе проведения экспериментов по исследованию спектров поглощения паров различных щелочных металлов в ближней инфракрасной области в кюветах типа “тепловая труба” [24-26,28]. В [24] регистрировал-