Автореферат (1097946), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Объем работы - 593 страницы, 261 рисунок и 27 таблиц. Взаключение каждой главы кратко сформулированы основные результаты. Ниже приводитсякраткое изложение диссертации по главам.2. Содержание диссертацииВо введении обоснована актуальность темы исследований и перечислены задачи,решенные в диссертации. Кратко изложено содержание глав диссертации.Важными характеристиками неравновесности газовых разрядов являются ФРЭЭ и ФРКУмолекул в основном состоянии, которые могут заметно отличатся от равновесныхраспределений Максвелла и Больцмана, соответственно.

Глава 1 диссертации посвящена11развитию методов спектроскопии КАРС, ОИ и ЭС для экспресс-диагностики поступательнойтемпературы Tg и исследований кинетики ФРВУ и ФРКУ молекулы азота в основномсостоянии X 1 g азотной НТП. Разработаны согласованные физическая и математическаямодели кинетики колебательно-возбужденных молекул азота N 2  X 1g , v  и ФРЭЭ.Рис.2.ПодгонкатеоретическогоспектраКАРС(линия,Trot  X 1g  =550К,Tv  X 1g  =2500 К) к измеренному (точки) в ВЧ разряде ( p =20 Тор и мощность 200 Вт). Вправом верхнем углу: точки - ФРКУ молекулы азота, полученная из обработки спектра;линия - расчет ФРКУ по формуле Тринора при Trot  X 1g  и Tv  X 1g  , а также СИМ,развитой в диссертации.Общий недостаток большинства экспериментальных исследований механизмов обменаэнергией между степенями свободы электронов и молекулы азота в НТП состоит в отсутствиикомплексного подхода в изучении динамики нагрева газа, кинетики электронов и молекул азотав основном и возбужденных состояниях с разрешением по колебательным уровням.

Это создаеттрудности в развитии уровневой СИМ для оптической диагностики газовых разрядов.Например, для условий положительного столба (ПС) ТРПТ [16], при которых выполнены12измеренияФРЭЭзондовымиметодами,нетнадежныхэкспериментальныхданных,относящихся к прямым измерениям ФРКУ молекулы азота в основном состоянии X 1 g . Недостает экспериментальных данных о динамике нагрева азота в ПС ТРПТ при низкихдавлениях. В работах не всегда полностью представлены макропараметры, характеризующиегазовые разряды.

Особый интерес представляет безэлектродный ВЧ разряд индуктивноемкостного типа в азоте, который имеет многочисленные приложения в качестве генератораНТП. Экспериментальные данные о ФРКУ и ФРВУ молекулы азота в основном состоянииX 1 g , полученные методами спектроскопии КАРС, в безэлектродном ВЧ разряде индуктивно-емкостного типа в азоте отсутствуют.Параграфы 1.1 и 1.2 главы 1 диссертации посвящены исследованию ФРКУ и ФРВУмолекулы азота в основном состоянии и определению поступательной температуры Tgметодами спектроскопии КАРС, ОИ и ЭС: в ПС ТРПТ в азоте при низких давлениях дляусловий близких к условиям работ [16,49], в которых приведены результаты зондовыхизмерений ФРЭЭ; в безэлектродном ВЧ разряде индуктивно-емкостного типа в азоте, вконтрагированном разряде постоянного тока в азоте при средних давлениях (  15 Тор).В параграфе 1.1 описываются, созданные автором диссертации, установки дляисследований ФРВУ и ФРКУ молекулы азота в состоянии X 1 g методами спектроскопииКАРС в безэлектродном ВЧ разряде индуктивно-емкостного типа и разрядах постоянного токав азоте.

Предложен новый подход для моделирования и обработки спектров КАРС, записанныхширокополосным способом. Поскольку ФРКУ молекулы азота в основном состоянии могутзаметно отличаться от распределений, рассчитанных по формулам Больцмана, Тринора иГордиеца-Тринора, то в отличие от представленных в литературе моделей расчета спектровКАРС, модель расчета спектров КАРС, развитая в диссертации, допускает определение ФРКУмолекулы азота в основном состоянии с привлечением уровневой полуэмпирической СИМазотной НТП. Показаны преимущества способа широкополосной записи спектров КАРС дляэкспресс-измерений температур Trot  X 1g  и Tv  X 1g  .

Этот способ записи и предложенный вдиссертации подход в обработке спектров КАРС позволяют сократить время измерения иопределения температур Tg , Trot  X 1g  и Tv  X 1g  молекулы азота в газовом разряде вдесятки раз по сравнению с соответствующим сканирующим способом записи спектров КАРСи их обработки. В данном параграфе созданы базы данных измеренных ФРКУ молекулы азота всостоянии X 1 g и Tg в различных газовых разрядах, спектроскопических констант молекул восновном состоянии.13Таблицаp,ТорR,смNe,см-31.71.51.510111.01.09.010101.01.0Pabs,Вт/см3E/N,ТдЭкспериментТеорияСсылкаРазряд1300150SДаннаяработаСВЧРВ вазоте3500S40046050SДаннаяработаСВЧРР вазоте<74500S50055050SДаннаяработаЭСВЧРЭв азоте810100.13600S40046050SДаннаяработаЭСВЧРСв азоте1.31.510100.825352300R600R3.51.83.51090.32803790Cs4004000S4007.01.81.210100.48454320Cs4004100S4509.51.861090.56604270Cs4004150S450151.82101070<2200301.85101067<2200151.86.810970<2200201.84101068<22002.01.021010705300Cs40054030Cs120.71092850Cs10039512Cs2013.910101517201.621.58.02d1.61.6Tv, KTg, K4500S5000.41.3101110<348040Cs46025246030S53040 Cs51025254030S52050OI60040Cs58030258035S57050OI1000100Cs110060B1140110OI1350130Cs1300350OI77560Cs76050B1200110Cs1230120OI2400 400540403400 5402700Cb42033020Cs540120Cb75050CbCbCbTg, K26003000[63]3475370047051242004255530545424060561011351300123042504960261527901150-1200OI6011Tv, KCb<2000310027004204703604001170ТРПТ вводородеДаннаяработаДаннаяработаТРПТ вазотеДаннаяработаДаннаяработаДаннаяработа[64][65][66]ДаннаяработаИЕВЧР вазотеДаннаяработаEВЧР вводородеПримечание.

Верхние индексы Cs, Cb, 2λ, S, OI и B обозначают: Cs - спектроскопияКАРС, сканирующий способ регистрации спектров (коллинеарная схема сведения лазерныхпучков); Cb - спектроскопия КАРС, широкополосный способ регистрации спектров(коллинеарная схема сведения лазерных пучков); 2λ - двухволновая спектроскопия КАРС(коллинеарная схема сведения лазерных пучков); S - эмиссионная спектроскопия; OI -14оптическая интерферометрия; B - спектроскопия КАРС, сканирующий способ регистрацииспектров (Planar BOXCARS); R - комбинационное рассеяние света. СВЧРВ обозначает СВЧразряд в открытом волноводе. СВЧРР - СВЧ разряд в прямоугольном резонаторе.

ЭСВЧР электродный СВЧ разряд. ТРПТ - тлеющий разряд постоянного тока. Tv  Tv  X 1g  и Tg колебательная (основное состояние молекулы) и поступательная, соответственно, температуры.p - давление газа. R - радиус трубки. N e - концентрация электронов. 2d - реактор сплоскопараллельными электродами (расстояние между электродами d=2 см). ЭСВЧРЭ иЭСВЧРС обозначают приэлектродную и сферическую область, соответственно, ЭСВЧР.Впервые приводятся результаты исследований ФРВУ и ФРКУ молекулы азота всостоянии X 1 g методом спектроскопии КАРС в безэлетродном ВЧ разряде индуктивноемкостного типа (рис.2). Установлено, что ВЧ разряд при 20 Тор характеризуетсянеоднородным распределением поступательной Tg , вращательной Trot  X 1g  и колебательнойTv  X 1g  температур по сечению разрядной кюветы.

Температуры Tv  X 1g  и Tg , измеренныев ВЧ разряде в пристеночной области кюветы (  4 – 6 мм), составляют 2500200 К и 55045 К,соответственно. Стационарная ФРКУ молекулы азота в состоянии X 1 g описывается формулойТринора (рис.2). Стационарная ФРВУ молекулы азота в состоянии X 1 g подчиняетсяраспределению Больцмана.Для исследований ФРВУ и ФРКУ молекулы азота в основном состоянии X 1 g втлеющем и контрагированном разрядах постоянного тока в азоте методами спектроскопииКАРС, автором диссертации, разработана и создана экспериментальная установка. Им жевыполненыисследованияФРКУиФРВУмолекулыазотавразрядах.Измеренияпоступательной температуры Tg и заселенностей колебательных уровней молекул азотавыполнены на двух стадиях горения разряда.

На первой стадии в интервале времени от 3 мс до15–20 мс проводились измерения поступательной температуры Tg методом ОИ. Эта стадиясоответствовала режиму горения разряда, при котором происходило формирование егоосновных параметров при постоянном давлении. На промежутках времени > 20–25 мс, прикоторыхнизкочастотныевибрацииустановкиувеличивалипогрешностьинтерферометрических измерений, для определения стационарных значений поступательнойтемпературы Tg, ФРВУ и ФРКУ молекулы азота в состоянии X 1 g использовался методспектроскопии КАРС со сканирующим способом записи спектров. Развиты вычислительныекоды для обработки спектров КАРС, записанных сканирующим способом.

Поступательная15температура, измеренная методами двухволновой спектроскопии КАРС, спектроскопии КАРС,со сканирующим способом регистрации спектров, ОИ и ЭС находятся в удовлетворительномсогласии (см. таблицу). Стационарные ФРВУ и ФРКУ (по нижним уровням) молекулы азота вразрядах постоянного тока удовлетворительно описываются формулами Больцмана и Тринора,соответственно.Поступательнаяиколебательнаятемпературылежатвдиапазонесоответствующих значений температур, полученных другими авторами.Большое количество работ, посвященных исследованию азотосодержащей НТПметодами ОИ выполнено при средних и атмосферном давлениях [26,33,66,75-77].

Характеристики

Список файлов диссертации