Диссертация (1097947), страница 34

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

Текст из файла (страница 34)

Обработка спектров испусканиярезонаторного СВЧ разряда выполнена непосредственно автором диссертации [657, 665, 947,1126, 1130, 1131, 1132, 1137, 1307–1310].Рис.65.электродногоФотографииСВЧразрядапридавлении 14 Тор и подводимой СВЧмощности 108 Вт: (а) без фильтра; (б)с узкополосным интерференционнымфильтром на длину волны 391.4 нм.Рис.66. Фотография электродного СВЧ разряда вазоте при давлении 1 Тор, подводимой мощности 100 Вт иобъемном расходе газа 157 ст. см3/минИсследование электродного СВЧ разряда (рис. 64 – 66) методами ЭС и обработкарезультатов измерений спектров испускания выполнено при непосредственном участии авторадиссертации [666, 1114, 1116–1119, 1122–1126, 1129–1132, 1135, 1136, 1138, 1139, 1141, 1142,1144–1155, 1157, 1159, 1311–1313].2.2.1. Безэлектродный ВЧ разряд индуктивно - емкостного типа: функции распределенияпо электронно - колебательно - вращательным уровням молекулы азота в возбужденномсостоянии C 3 uПодробное описание экспериментальной установки для безэлектродного ВЧ разрядаиндуктивно емкостного типа в азоте (рис.

62) приведено в параграфе 1.1 (главы 1 диссертации).Для записи спектров испускания безэлектродного ВЧ разряда индуктивно-емкостного типа в173азоте применялся спектральный комплекс [1086], состоящий: из монохроматора (HR 640, JobinYvon); контроллера (SMC500, Jobin Yvon), используемого для управления шаговым двигателемдифракционной решетки; детектора регистрации излучения (IRY 700). Спектральноеразрешение оптической системы составляет 0.2 Ангстрема. Эмиссионный спектр ВЧ разрядаизмерялся с числом усреднений до 20. Ртутные, аргоновые и неоновые газоразрядные лампынизкого давления и диффузный излучатель (фотометрическая сфера с вольфрамовойградуированной лампой) [1083] использовались для калибровки длин волн, определенияаппаратной функции и спектрального отклика оптической системы, соответственно.В разрядной трубке, использующейся в исследованиях ВЧ разряда [563, 578, 579, 628,1114, 1300–1304], применяются кварцевые окна, прозрачные для ближнего ультрафиолетовогои видимого излучения длин волн =170–2000 нм.Рис.67.

Расчетный и измеренный спектр излучения второй положительной системыазота в безэлектродном ВЧ разряде индуктивно - емкостного типа в азоте при давлении 1.0 Торудельной мощности Pabs=3 Втсм-3.Рис.68. Расчетный и измеренный спектр излучения полосы (0-2) второй положительнойсистемы азота. Условия как на рис. 67.174Эмиссионные спектры разряда измеряются через торцевые окошки из центральной частиразрядной кюветы вдоль их оси с применением кварцевых линз и волоконной оптики.Интенсивность эмиссионных спектров являетсяусредненной по линии наблюдения,совпадающей с осью разрядной трубки.

Пространственное разрешение по поперечномусечению разряда составляло, приблизительно, 0.5 см. В ВЧ разряде фотометрические измеренияотносительных интенсивностей излучения выполнены в диапазоне длин волн от 360 до 385 нм.На рис. 67 и 68 приведены результаты сравнения рассчитанных и измеренных, в даннойработе, относительных интенсивностей второй положительной системы азота в диапазоне длинволн от 360 до 381 нм в безэлектродном ВЧ разряде индуктивно-емкостного типа. Спектрыиспускания молекулы азота рассчитаны методами неразрешенной вращательной и частичноразрешенной колебательной структуры.Рис.69.ln N vC N vC 0Измеренныераспределениямолекул азота в электронно-возбужденном состоянии C 3 u в зависимостиот времени пребывания t p молекул азота вразрядной зоне: (а) электродного ВЧ разрядаиндуктивно-емкостного типа при p=0.2 Ториз [1215]; (б) тлеющего разряда при p=2.0Тор, Tg=400–500 К, Ne= 8×109 см-3 и E/N=50Тд [1213]; (в) тлеющего разряда при p=2.5Тор, Tg=700 К и E/N=50 Тд [1314]; (г)безэлектродного ВЧ разряда индуктивноемкостного типа, данная работа.

Условия какна рис. 67.Функция распределения поаппроксимируетсяраспределениемЭКВ уровням молекулы азота удовлетворительноБольцмана.ЗначениявращательнойтемпературыTrot C3Π u , соответствующей различным полосам второй положительной системы азота,совпадали и равнялись 95050 К. Время жизни исследуемого возбужденного состояниямолекулы азота C 3  uменьше, чем время вращательной релаксации в ВЧ разряде.Предполагается, что величина Trot  C3Π u  совпадает со значением Tg на оси разрядной кюветы.Её величина намного больше, чем соответствующее значение, измеренное методом175спектроскопии КАРС вблизи стенки разрядной кюветы (таблица 1, параграф 1.1, глава 1).

Этоподтверждает вывод о том, что распределение Tg и компонентного состава НТП по сечениюразряднойявляетсяпространственно-неоднородным.Подобныйрезультатполученвконтрагированном разряде постоянного тока при средних давлениях (рис. 24, параграф 1.1, ирис. 36, параграф 1.2, глава 1).ФРКУ молекулы азота состояния C3Π u отличается от распределения Больцмана (рис.69г).УменьшениезаселенностиуровняvС=2посравнениюсзаселенностями,соответствующими соседним колебательным уровням vС=1 и vС=3 наблюдались в импульсномэлектродном ВЧ разряде индуктивно-емкостного типа [1215] и в ТРПТ [1213, 1314].Измеренное распределение слабо изменятся с ростом давления (до 20 Тор). Понятиеколебательной температуры TvC  C 3u  возбуждения для группы уровней vC =0–4 не имеетсмысла.2.2.2.

Разряд постоянного тока: спектральный состав излучения и функции распределенияпо электронно-колебательно-вращательным уровням молекулы азота в электронновозбужденных состоянияхПодробное описание экспериментальной установки для разрядов постоянного тока вазоте (рис. 62) приведено в параграфе 1.1 (главы 1 диссертации) [564–577, 1114]. Для записиэмиссионных спектров излучения ТРПТ при низких давлениях (от 3 Тор до 10 Тор)применяется автоматизированный спектральный комплекс КСВУ–23 [1079], укомплектованныйкварцевым конденсором и монохроматором МДР–23 с фотоэлектрической регистрацией(фотоэлектронный умножитель ФЭУ–79). Для спектральных исследований контрагированногоразряда постоянного тока при средних давлениях (от 10 Тор до 30 Тор) используютсяспектрометры типа AvaSpec–2048–USB2 и четырех - канальный спектрометр AvaSpec–2048–4–RM [1080, 1082].Рис.70.Обзорныйэмиссионный спектр ТРПТ вазоте при давлении 10 Тор итоке 50 мА.

Спектр записан спомощью спектрометра МДР –23.176Рис.71. Спектры излучения контрагированного разряда постоянного тока ((а) - 220–360нм, (b) - 346–435 нм) при объемном расходе азота 6 л/ч и силе тока 70 мА: 1 (штрих пунктирная линия) - 15 Тор, 2 (сплошная линия) - 25 Тор. Для записи спектров использовалсячетырех - канальный спектрометр AvaSpec–2048–4–RM.Рис.72. Расчетный (сплошная линия) и измеренный (точки) спектры излученияN2  C 3u  B3 g  в диапазоне длин волн rad =346 – 360 нм в контрагированном разрядепостоянного тока в азоте при давлении p  15.0 Тор, расходе газа Qsum  7.96 л/ч и силе тока 50мА. Эмиссионный спектр записан с помощью четырех - канального спектрометр AvaSpec–2048–4–RM. Наилучшее согласие между расчетным и измеренным спектрами достигается приTrot  C 3u  =1400 К.177Рис.73.

Измеренный (сплошная линия - 1) и расчетный (пунктирная линия - 2,Trot  B3 g   800  150 К) спектры излучения N2  B3 g  A3u  молекулы азота в диапазонедлин волн  =560 – 692 нм в контрагированном разряде постоянного тока в азоте при давленииp  15 Тор, расходе азота 7.96 л/ч и силе тока 30 мА. Эмиссионный спектр записан с помощьюспектрометра типа AvaSpec–2048–USB2В экспериментах эмиссионный спектр азотной НТП измеряется с заданным числомусреднений (10 – 12).

Для калибровки спектрометра по длинам волн, определенияспектрального отклика и аппаратной функции оптической системы применяется ртутнаягазоразрядная лампа низкого давления, гелиевый неоновый лазер и градуированная ленточнаявольфрамовая лампа ТРУ–1100–2350 [1085, 1262, 1267].Спектральная разрешающая способность оптической системы составляет 0.075 нм.Абсолютные измерения интенсивности излучения разрядов постоянного тока выполнены спомощью метода сравнения [73, 277, 282, 288, 292, 301, 381, 1080, 1082, 1085, 1262, 1267]. Вразрядной трубке, в которой поддерживается разряд [564–577, 1114, 1142–1148, 1150, 1151],применяются кварцевые окна (материал КУ–1), прозрачные для ближнего ультрафиолетового ивидимого излучения длин волн =170–2000 нм. Эмиссионные спектры разряда постоянноготока измеряются через торцевые окошки из центральной части разрядных камер вдоль их оси сприменением системы кварцевых линз. Для обеспечения пространственного разрешенияприменяется метод двух диафрагм.

Измеренная интенсивность эмиссионных спектров являетсяусредненной по линии наблюдения, совпадающей с осью разрядной трубки. Пространственноеразрешение по поперечному сечению разрядов составляет 0.7 см. В разрядах постоянного токафотометрические измерения абсолютных и относительных интенсивностей излучениявыполнены в диапазоне длин волн от 200 до 745 нм.Рис. 70 иллюстрирует фрагмент спектра, записанного в ПС ТРПТ при давлении 10 Тор спомощью спектрометра МДР – 23 [1070] в диапазоне длин волн от 290 нм до 410 нм. На рис. 71– 73 приведены спектры, записанные с помощью спектрометров AvaSpec [1080, 1082] в178контрагированном разряде постоянного тока в азоте.

Спектральный состав излучения газовыхразрядов постоянного тока в диапазонах исследуемых давлений от 3 Тор до 30 Тор и длин волнλ= 220–360 нм состоит из полос, принадлежащих [275, 741]: переходам секвенций Δv= +2, 0 и+1 второй положительной системы N2  C3Πu  B3Πg  азота; двойным кантам P1 и P2 ,соответствующим переходам γ- системы NO  A2 Σ+  X2 Π  и β- системе NO  B2 Π  X2 Π  окислаазота NO ; системе OH  A2 Σ+  X2 Π  OH -радикала (рис.

Характеристики

Список файлов диссертации