Диссертация (1097947), страница 30

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

Текст из файла (страница 30)

Это явление, часто, имеет место для распределенийзаселенностей нейтральных и ионизированных атомов по электронным состояниям и молекулпо колебательным уровням в основном и электронных состояниях, особенно, при низкихдавлениях [330, 1261]. В этом случае понятие температуры возбуждения, соответствующейисследуемой степени свободы частицы не имеет смысла. Для исследования механизмаформирования распределений заселенностей частиц по излучающим энергетическим уровнямтребуется развивать уровневую обобщенную СИМ НТП. Она является более сложной, носовершенней, чем соответствующие модели, предложенные в [73, 197, 271, 272, 281, 330, 389–399, 580, 662, 1101, 1103, 1104].

Задача, которая возникает при решении одной из основныхпроблем в оптической спектроскопии невысокого разрешения, состоит в том, что для расчетаспектров испускания необходимо развивать новый подход, исключающий предварительные154предположения о характере распределения энергии по внешним и внутренним степенямсвободычастициучитывающийэффектынеравновесностиипространственнойнеоднородности НТП.Настоящая глава 2 диссертации посвящена развитию экспериментально-расчетныхметодик, сочетающей теоретические модели НТП и методы ЭС, и их применению дляисследований распределения энергии по внешним и внутренним степеням свободы молекулы ииона молекулы азота в основном и возбужденных степенях свободы в газовых разрядах вазотосодержащих смесях.В параграфе 2.1 развит программный модуль для исследований и обработки спектровиспускания азотосодержащей пространственно-неоднородной НТП.В слабоионизованной азотосодержащей плазме, чтобы надежно описывать кинетикувысокоэнергетической части ФРЭЭ и заселенностей молекул на высоких колебательныхуровнях требуются данные о параметрах и компонентном составе НТП, об абсолютныхконцентрациях возбужденных частиц и о распределении энергии по внутренним степенямсвободы атомов, молекул и их ионов в возбужденных состояниях.

В параграфе 2.2 разработаныи развиты методы ЭС для исследований пространственно-неоднородных разрядов постоянноготока, СВЧ и ВЧ разрядов в азоте: определена поступательная температура и выполненыисследования пространственной структуры, ФРВУ и ФРКУ молекулы азота и иона молекулыазота в основном и возбужденных состояниях.Насыщенность спектра излучения газовых разрядов постоянного тока и электродногоСВЧ разряда в смесях азота с гелием и водородом полосами излучения молекулы и иона азотастимулируют дальнейшие исследования на предмет их использования для диагностикиазотосодержащей НТП. Задача о выборе квантовых состояний и группы уровней частиц длядиагностики параметров газовых разрядов до сих пор остается не завершенной.

Исследованиюметодами ЭС влияния состава смеси гелия с азотом на параметры ТРПТ и СВЧ разрядапосвящен параграф 2.3. В параграфе 2.4 выполнены исследования методами ЭС электрическогопробоя в жидком азоте и коронного разряда в жидком и газообразном гелии. ИсследованиюФРВУ и ФРКУ молекулы и иона молекулы азота в ТРПТ и СВЧ разряде в смеси азота иводорода методом ЭС посвящен параграф 2.5.2.1. Программный модуль для обработки и моделирования спектров испусканияазотосодержащей пространственно-неоднородной низкотемпературной плазмыОдной из важных составляющих уровневой полуэмпирической СИМ, развитой вдиссертации, является программный модуль для обработки и моделирования спектровиспускания азотосодержащей пространственно-неоднородной НТП (рис.

1, глава 1). Развитие155модуля основывается на использовании основных положений теории распространения ивзаимодействия электромагнитного излучения с веществом с учетом методических аспектовэмиссионной спектроскопии.Рис.59. Схема вычислительного модуля обработки и расчета спектров излучения вгазовом разряде.Основные соотношения для определения фотометрических величин электромагнитногоизлучения вводятся феноменологически [80, 271, 272, 281, 282, 286, 287, 288, 292, 295 – 297,301, 305, 316–319, 321-323, 325, 328–332, 381, 1262].

Фотометрические величины являютсяисходными данными в электродинамике сплошных сред [221–224, 226, 227, 232, 234–236],описывающихраспространениеивзаимодействиеэлектромагнитногоизлучениясвозбужденными частицами плазмы. Их зависимость от характеристик электромагнитного поляи параметров источников излучения определяется в рамках электродинамики сплошных сред[221–224, 226, 227, 232, 234–236, 330] и квантовой теории излучения [274, 276, 278–280, 283–286, 289, 290, 293–295, 298–300, 302–309, 312–315, 320, 324, 327–333, 381, 1263].Схема,иллюстрирующаяобработкуимоделированиеспектровиспусканияазотосодержащей НТП, развитых в диссертации, приведена на рис. 59. Предварительнаяобработка спектров испускания состоит из идентификации спектра, вычитания фона исглаживания спектра.

При идентификации спектров НТП и эталонной газоразрядной лампы156низкого давления используются табличные данные [275, 313, 315, 606, 736–741, 1264–1266] иметод сравнения спектров. В методе сравнения спектров используются идентифицированныеспектры, собранные из различных литературных источников. При обработке спектровопределяются калибровочные характеристики: спектральный отклик и аппаратная функциииспользуемой в эксперименте оптической системы.

Калибровочные характеристики оптическойсистемы позволяют учесть искажение спектрального распределения интенсивности. Онообусловлено взаимодействиями электромагнитного излучения с элементами разрядной камерыи оптической системы [73, 277, 282, 287, 288, 292, 296, 301, 323, 330–332, 1262]. В диссертациипри определении спектрального отклика оптической системы применяются эталонныеисточники излучения сплошного спектра [73, 277, 282, 287, 288, 292, 296, 301, 323, 330–332,381, 1083, 1085, 1262, 1267]: вольфрамовые ленточные градуированные лампы (СИ–8–200,ТРУ–1100–2350) [1085, 1262, 1267] и фотометрическая сфера с вольфрамовой ленточнойLградуированной лампой (ORIEL) [1083]. Определение спектральной яркости Bradэталонныхисточников (ТРУ–1100–2350, СИ–8–200) основывается на полуэмпирических выражениях,полученных в эксперименте, а также в рамках квантовой и тепловой теории излучения [274,276, 278–280, 283–286, 289, 290, 293–295, 298–300, 302-309, 312–315, 320, 324, 327–333, 381,1263], описывающих взаимодействие электромагнитного излучения с веществом.

Дляэталонногоисточникаиспользуются(ORIEL)табличныеданные,представленныепроизводителем [1083]. Эталонные газоразрядные лампы низкого давления (ДРГС–12, наборгазоразрядных ламп, наполненных инертными газами - аргоном, неоном и т.д.) [1079, 1083,1085] используются для определения спектральной ширины и контура аппаратной функцииоптической системы [73, 277, 282, 287, 288, 292, 296, 301, 323, 330–332, 1262].

Соотношение длякоррекции измеренных спектров испускания на спектральный отклик оптической системыимеет вид:I P  rad   I L  rad     mnm ,n Vradrad  mn  AAF  rad   rad   d rad  dV. (2.1.0)d spLLc   Brad  dAradDdisSLЗдесь, c - скорость света,  mn  rad   mnспособностидипольногоНТПдляэлектрического- коэффициент спектральной излучательнойпереходаm  nатомнойилимолекулярной системы в зависимости от волнового числа  rad .

Индексы m и n обозначаютнаборы квантовых чисел, характеризующих свойства симметрии верхних и нижнихэлектронных конфигураций частиц плазмы (электронных состояний атомов, а также ЭКВуровней молекул). Положение в спектре испускания атомной линии или ЭКВ линии молекулы,157соответствующихпереходуm  n ,определяетсяволновымчислом mn . ФункцияAAF  rad   rad  есть аппаратная функция оптической системы в зависимости от волновогочисла  rad . При моделировании спектров испускания, предполагается, что интенсивностиизлучения плазмы I P  rad  и градуированной вольфрамовой ленточной лампы I L  rad являются суммой интенсивностей излучений некогерентных, стационарных пространственнораспределенных источников излучения в элементарном объеме dVнизкотемпературнойLплазмы и на элементарной поверхности dAradленты эталонных источников излучениясплошного спектра, соответственно.

Характеристики

Список файлов диссертации