Излучения и температурные поля в газоразрядной плазме

• Автор: Тухватуллин, Рафкат Сафарович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 245 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРТУРЫ ПЛАЗМЫ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
1.1. Локальное термодинамическое равновесие
1.2. Локальное термическое равновесие
1.3. Некоторые спектроскопические методы измерения температуры плазмы
1.3.1. Метод абсолютных интенсивностей
1.3.2. Метод относительных интенсивностей
1.3.3. Метод Ларенца
1.4. Методика измерения температуры в осесимметричной оптически тонкой плазме
1.5. Особенности применения электрических дуг для генерации плазмы
1.6. Некоторые схемы генераторов низкотемпературной плазмы
1.7. Пульсации в низкотемпературной плазме
1.8. Методы учета колебаний плазмы при измерении интенсивности излучения
1.8.1. Статистический метод учета колебаний плазмы
1.8.2. Метод учета колебаний плазмы, основанный на решении интегрального уравнения Фредгольма первого рода

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА
ИЗМЕРЕНИЙ
2 Л. Система электрического питания
2.2. Система газо - водоснабжения
2.3. Экспериментальный плазмотрон
2.4. Спектрометр ІСР-АЕЬ
2.5. Методика измерений
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ В ПЛАЗМОТРОНЕ
3.1. Исследование колебаний электрической дуги
3.1.1. Высокочастотные колебания при малых расходах газа
3.1.2. Высокочастотные колебания при больших расхода газа
3.2. Исследование колебаний напряжения, тока дуги и интенсивности излучения спектральной линии
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ НА ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
СПЕКТРАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ И
ТЕМПЕРАТУРЫ
4.1. Влияние пульсаций температуры на точность ее определения спектроскопическими методами
4.2. Влияние пространственных колебаний плазмы на распределение интенсивности излучения и температуры
4.2.1. Прямая задача спектроскопии
4.2.2. Обратная задача спектроскопии
4.3. Одновременное влияние пространственных колебаний дуги и пульсаций температуры на распределение спектральной интенсивности

излучения и температуры
4.4. Влияние пространственных колебаний дуги при больших расходах газа на распределение спектральной интенсивности излучения и температуры
4.4.1. Функция распределения колебаний дуги при больших расходах газа
4.4.2. Сравнение теоретических и экспериментальных функций распределения
4.4.3. Распределение спектральной интенсивности излучения и температуры
4.5. Влияние пульсаций температуры на распределение спектральной интенсивности излучения и температуры при больших расходах газа
4.5.1. Функция распределения колебаний температуры
4.5.2. Зависимость излучательной способности от температуры
4.5.3 Распределение излучательной способности и температуры вдоль радиуса плазмы
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ В НЕСТАЦИОНАРНОЙ ПЛАЗМЕ
5.1. Распределение температуры при малых расходах газа
5.2. Статистический метод определения интенсивности излучения
и температуры плазмы
5.3. Определение температуры из решения интегрального уравнения Фредгольма первого рода

Здесь Ау— вероятность перехода атома из энергетического состояния / в состояние у; Za - статистическая сумма по состояниям; - статистический вес
/-го состояния; Е - энергия /-го состояния. Значения Е, и Д находятся из схемы термов элементов. Вероятности переходов Ау приведены в литературе: для аргона [83-86], водорода [86], азота и других элементов [76-77]. Данные по 1а(Т) для различных атомов в широком диапазоне температур можно найти в [78].
Ниже рассмотрим методы измерения температуры плазмы, основанные на использовании соотношения (1.20).
1.3.1. Метод абсолютных интенсивностей
Если плазма однородна, то для определения ее температуры требуется измерить, как видно из (1.19), абсолютную интенсивность линии /„ и толщину излучающего слоя /. Для измерения абсолютного значения интенсивности линии Д. необходимо сравнить ее с интенсивностью излучения какого-либо эталонного источника, для которого известна температура и характер распределения энергии в спектре. В качестве таких источников обычно используют вольфрамовые ленточные лампы [86-88] или анодный кратер дуги постоянного тока между чистыми угольными (графитовыми) электродами [89-92].
Оценим величину возможной ошибки при измерении температуры методом абсолютной интенсивности линии. Из уравнения (1.20) с учетом (1.19) нетрудно получить следующее выражение для величины относительной погрешности [35]: