Экспериментальное исследование термической и неравновесной плазмы инертных и молекулярных газов

• Автор: Чиннов, Валерий Федорович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 261 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Вместо предисловия

Фундаментальные основы количественной спектроскопии плазмы . 9 Основные цели исследования
Часть I. Исследование потоков сильноионизованной плазмы атмосферного давления в плазмотронах с расширяющимся

анодным каналом

Глава I. Автоматизированная установка для исследования высокоэнтальпийных плазменных потоков

1.1. Описание исследуемых плазмотронов с расширяющимся каналом-анодом

1.2. Описание системы автоматизированной регистрации спектров

1.3. Система скоростной визуализации движущейся плазмы

1.4. Спектры излучения плазмы Аг и Ы2 в различных областях плазменной струи
Выводы по главе
Глава II. Автоматизированная система обработки спектров излучения плазмы
2.1. Система обработки спектрометрической информации SPEC_MCD.10G
2.2. Программы анализа контуров спектральных линий
2.3. Программа преобразования Абеля хордовых распределений интенсивностей к радиальным
2.4. Определение параметров плазмы
Выводы по главе II
Глава III. Анализ состояния плазмы аргона и азота в разряде
3.1. Анализ режима течения плазмы
3.2. Баланс энергии электронов и роль излучения в балансе энергии дуги
3.3. О роли ВУФ- излучения в исследуемой плазме
3.4. Термодинамическое состояние
3.5. Равновесный состав плазмы аргона и азота. Учет наличия паров меди в прианодной области азотной плазменной струи
Выводы по главе III
Глава IV. Параметры электронной компоненты и их пространственные распределения

4.1. Концентрация электронов плазмы
4.2. Анализ энергетического распределения возбужденных частиц с целью определения электронной температуры. Учет оптической толщины. Рекомендации по методам определения Те
4.3. Связь между локальными параметрами плазмы и излучением
4.4. Результаты измерения радиальных распределений параметров в различных зонах высокоэнтальпийной плазменной струи. Влияние тока дуги и расхода газа на параметры плазмы
4.5. Пространственные распределения пе и Те в исследуемых плазменных потоках. Влияние на них тока дуги и расхода газа
Выводы по главе IV
Глава V. Прикатодная область дуги в сильноточных плазмотронах с расширяющимся каналом как высокостабильный источник квазистационарной сильноионизованной плазмы
5.1. Анализ стабильности и воспроизводимости свойств плазмы в прилегающей к катоду области положительного столба дуги
5.2. Статистическая обработка массивов данных и достигаемая точность определения вероятностей переходов и констант штарковского уширения линий Ar I, II, III, NI, II, III
5.3. Фрагменты базы данных по излучательным свойствам и спектральным характеристикам сильноионизованной плазмы аргона и азота
5.4. Заключение к главе V
Часть II. Особенности излучательных свойств и характера неравновесности плазмы инертных, молекулярных газов и их
смесей
Глава VI. Особенности молекулярных спектров излучения высокоэнтальпийных потоков азотной плазмы в плазмотроне
6.1. Эволюция молекулярных спектров плазмы вдоль струи
6.2. Обнаружение и экспериментальный анализ “возмущений” молекулярного спектра в области полосы ( 0,0 ) Г системы иона N2+
6.3. Анализ причин наблюдаемых неоднородностей
Выводы по главе VI
Глава VII. Исследование характера неравновесности в потоке
релаксирующий азотной плазмы атмосферного давления
7.1. Вращательная и колебательная температуры в релаксирующей струе азотной плазмы

7.2. Результаты спектроскопических измерений и калориметрии
плазменной струи
7.3. Анализ процессов релаксации азотной плазмы. Характер неравновесности плазмы в зоне релаксации
7.4. Заключение к главе VII
Глава VIII. О роли малой примеси водорода в кинетике неравновесной и нестационарной плазмы инертных газов
8.1. Заряженные частицы в плазме инертных газов с примесью Н
8.2. Возбужденные частицы
8.3. Критерии малого влияния примеси Н
8.4. Квазистационарная пучковая плазма и другие типы плазмы
8.5. Плазма, образуемая наносекундным электронным пучком
8.6. О применимости метода " водородного термометра "
Выводы по главе VIII
Заключение. Основные результаты работы
Литература

из этих линий исследованы впервые, и что разброс значений Ак| разных авторов отличается на сотни процентов.
Это краткое введение является также аргументом в пользу выполнения данного исследования. В нем к достоинствам цитируемых работ [82-86] добавляются еще три:
а) расширен диапазон длин волн в УФ часть, важную для спектра ионов;
б) разработана и использована программа автоматизированной обработки спектров, значительно ускоряющая процесс обработки больших массивов экспериментальных данных и исключающая субъективные факторы;
в) исследование выполнено в различных по параметрам плазмы участках высокоэнтальпийного плазменного потока, что значительно расширяет возможности анализа влияния плазменных параметров пе и Те на атомные характеристики исследуемой плазмы.
Прикатодная область. Как и в работах [82-84], наиболее детальные спектральные исследования плазмы, создаваемой в описанных выше плазмотронах с вихревой стабилизацией и расширяющимся каналом-анодом, были выполнены нами в области дуги вблизи ее катода, на расстоянии 4-5 мм от катодного острия. Как будет показано в главе V, эта зона отличается наиболее значительными удельными энерговкладами, высокой воспроизводимостью и стабильностью электрических параметров и пространственно-временных излучательных характеристик. Спектры излучения с использованием описанных выше измерительных систем плазмотронов регистрировались десятки раз и были надежно индентифицированы с использованием авторитетных таблиц [ 87-90 ]. Исследовалось поведение спектров излучения при изменении расхода газа от 1 до 6 г/с и тока дуги от 150 до 600 А , при диаметре входного отверстия анода 3-6 мм.