Диссертация (1097947), страница 44

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

Текст из файла (страница 44)

Как видно из рис. 104 распределения по колебательным227уровням vC состояния C 3 u молекулы азота слабо отличаются от распределения Больцмана. Вприэлектродной области СВЧ разряда в азоте при p  4.8 Тор и падающей СВЧ мощностиWin  108 Вт колебательная температура TvC  C 3u  равняется 3900  410 К (таблица 7). В ПСТРПТ, её величина составляет 4800  500 К. В приэлектродной области СВЧ разряда структурараспределения сохраняется и при добавке гелия к азоту.

Однако, значение TvC  C 3u  ,несколько выше, чем её значение в азоте. С ростом процентного содержания атомарного гелияP He в смеси He  N 2 её значение не изменяется и составляет 5100  600 К (таблица 7). В ПСТРПТ в смесях He  N 2 при увеличении процентного содержания атомарного гелия P He всмеси He  N 2 распределение по колебательным уровням vC =0, 2 и 4 состояния C 3 uмолекулы азота слабо отклоняется от рассчитанной по формуле Больцмана.

Инверсиязаселенности, которая наблюдается для колебательного уровня vC =1 (рис. 104б), как ужеобсуждалась ранее, по - видимому, обусловлена спектральным переналожением полосы (1–3)N2 C3Πu  B3Πgс полосой перехода (22–17) N+2  B2 Σ+u  X2 Σg+  (рис. 99). Значениетемпературы возбуждения TvC  C 3u  , соответствующее больцмановскому распределению поколебательным уровням vC =0, 2 и 4, изменяется в диапазоне от 4900 К до 5300 К с ростомпроцентного содержания атомарного гелия P He в смеси He  N 2 .На рис. 105 приведены результаты определения ФРКУ молекулы азота в состоянииB3 g в ПС ТРПТ и приэлектродной области СВЧ разряда в смеси He  N 2 , соответственно.КолебательныераспределениядляvB  3  12 ,восстановленныеизраспределенияинтенсивностей переходов секвенций v  3 и 4 N2  B3Πg ,vB  A3Σu+ ,vA  находятся вудовлетворительном согласии и отличаются от распределения Больцмана.

В обоих разрядахзаселенностиуровнейvB  7  11монотонноуменьшаютсясувеличениемномераколебательного уровня vB , удовлетворительно описываются формулой Больцмана. Для ихописания можно вести понятия температуры возбуждения TvB  B3 g  . Значения TvB  B3 g  неизменяются с увеличением процентного содержания гелия в смеси He  N 2 . ЗначенияTvB  B3 g  лежат в диапазоне 6300  6800 К в ПС ТРПТ.

В приэлектродной области СВЧразряда её значение несколько выше и составляет, приблизительно, 7200 К (таблица 7).Измеренная структура распределения заселенностей по колебательным уровням в состоянии228B 3  g удовлетворительно совпадает с той, что была получена в различных газовых разрядах вазоте при более низких давлениях [657, 665, 666, 1137, 1133,1134].2.4. Эмиссионная спектроскопия электрического пробоя в жидком азоте и коронногоразряда в газообразном гелииВ данном параграфе диссертации приведены результаты исследований методамиэмиссионной спектроскопии электрического пробоя в жидком азоте и отрицательногокоронного разряда [3,40,44,74,81,106] в газообразном гелии.Рис.106. Установка для исследований коронного разряда в жидком и газообразномгелии.Эксперименты по реализации электрического пробоя разрядного промежутка междуострием и плоскостью в жидком азоте и отрицательного коронного разряда в газообразномгелии, по измерению вольт - амперных характеристик разряда, по регистрации атомарных имолекулярных спектров были выполнены коллегами из лаборатории GE2.lab университета им.Ж.

Фурье г. Гренобля (Франция) [1115, 1120, 1121, 1127, 1140, 1168, 1169, 1233, 1234].229Моделирование и обработка спектров излучения электрического пробоя в жидком азотеи отрицательного коронного разряда выполнены автором диссертации.2.4.1. Отрицательный коронный разряд в газообразном гелииЭкспериментальная установка для исследований методами эмиссионной спектроскопииотрицательного коронного разряда в жидком и газообразном гелии приведена на рис. 104.Экспериментальная установка включает: газовакуумную систему, криостат с газоразряднойячейкой, импульсный генератор высокого напряжения, эмиссионный спектрометр [1233, 1234].В экспериментах используется газообразный гелий фирмы (Air Liquid).

Газовакуумнаясистема обеспечивает рабочий диапазон давления в ячейке от 7.5 10 -7 Тор и до 80 атмосфер.Перед заполнением ячейки гелием она с помощью откачивалась с помощью турбо молекулярного и пластинчато-роторного насосов до 7.5 10-8 Тор. Газообразный гелийисследовался в газоразрядной ячейке цилиндрической формы (длина 23 мм, диаметр 40 мм,объем 29 см3), заключенной в криостат, работающий при температурах от 4.2 К до 77 К.Рис.107. Фотографии отрицательного коронного разряда в газообразном гелииразрядный ток 20–60 мкА: (а) - 2 атм.; (б) - 5 атм.; (в) - 8 атм.Разряд инициируется в ячейке между острием (коронирующий вольфрамовый электрод)и заземленной плоскостью. Расстояние между острием и плоскостью может автоматическирегулироваться от 20 мм до 80 мм (рис. 106).

Вольфрамовое острие изготовляется методомэлектролитического травления и имеет радиус закругления 0.5–2 мкм. Импульсное напряжениеамплитудой 6–10 кВ (максимальная амплитуда до 200 кВ), длительностью от 100 нс до 1500мкс, подавалось на коронирующий электрод, через омическую нагрузку 300 Ом, от источникавысокого питания (Spellman, RHSR/20P60). Для измерения высокого напряжения применяетсявысоковольтный делитель. Измерение разрядного тока в промежутке (в диапазоне 20–60 мкА)используется дифференциальный усилитель. Сигналы с высоковольтного делителя и230дифференциального усилителя оцифровываются с помощью осциллографа (Tektronix TDS540).На рис. 107 приведены фотографии отрицательного коронного разряда в газообразном гелии.Для измерения спектров испускания отрицательного коронного разряда в диапазоне длин волн200 – 1100 нм используются спектрометр (Action Research Corporation) и фотоэлектронныйумножитель (Model 56A VP Dario) с набором узкополосных интерференционных фильтров.Запись спектров осуществляется с помощью многоканального детектора (512512 пиксель, 2DCCDTKB – UV/AR).

Максимальная разрешающая способность спектрометра составляет 0.12нм. Ртутные, аргоновые и неоновые газоразрядные лампы низкого давления и вольфрамоваягалогенная градуированная лампа (ORIEL) [1083] используются для определения аппаратнойфункции и спектрального отклика оптической системы, соответственно. В разрядной ячейкеприменяются кварцевые окна, прозрачные для ближнего ультрафиолетового и видимогоизлучения длин волн. Эмиссионные спектры разряда измеряются через торцевые окошки(материал - сапфир) из области размером до 200 мкм (рис.

106), локализованной вблизивольфрамового острия, с применением кварцевых линз (с фокусными расстояниями 210 мм и300 мм). Измеренная интенсивность эмиссионных спектров является усредненной по объему ивремени экспозиции (несколько мс) наблюдения.Рис.108. Расчетный (сплошная кривая) и измеренный (точки) спектры излучения второйположительной системы молекулы азота в диапазоне длин волн 335 – 359 нм в отрицательнойкороне при давлении 9 Атм. Ток разряда 40 мкА.

В верхней центральной части рисунка –график зависимости ln  N vC / N 0  от номера колебательного числа vC состояния C 3 uмолекулы азота.231Рис.109. Расчетный (сплошная кривая) и измеренный (точки) спектры излучения второйположительной системы молекулы азота в диапазоне длин волн 366 – 382 нм. Условия как нарис. 108.Рис.109. Расчетный (сплошная, пунктирная и штрих - пунктирная кривые, см. текст) иизмеренный (точки) спектры излучения второй положительной системы молекулы азота ипервой отрицательной системы иона азота в диапазоне длин волн 386 – 414 нм.

Условия как нарис. 108.232Рис.110. Расчетный (сплошная, пунктирная и штрих - пунктирная кривые, см. текст) иизмеренный (точки) спектры излучения второй положительной системы молекулы азота ипервой отрицательной системы иона азота в диапазоне длин волн 396 – 420 нм. Условия как нарис. 108.Рис.111. Расчетный (сплошная, пунктирная и штрих - пунктирная кривые, см. текст) иизмеренный (точки) спектры излучения второй положительной системы молекулы азота ипервой отрицательной системы иона азота в диапазоне длин волн 408 – 435 нм. Условия как нарис.

108.233В наблюдаемых спектрах излучения отрицательной короны зарегистрированы полосымолекул азота N 2 , циана CN , водорода H 2 и гелия He2 , а также атомарного водорода H малых примесей к основному газу He . Установлено, что спектральный состав излученияотрицательнойкоронывгазообразномгелиизависитотдавления.Вближнемультрафиолетовом диапазоне длин 300–435 нм при p  9 Атм.

в эмиссионных спектрахдоминируют интенсивность полос N2  C 3u  B3 g  и N2  B 2u  X 2g  . В видимом иближнем инфракрасном диапазоне излучение представлено спектрами атомарного имолекулярного гелия. Наиболее интенсивными переходами молекулы гелия являются полосы(0-0) систем He2 ( D1u  B1 g ) и He2 (d 3u  b3 g ) , которые расположены в диапазоне длинволн 630–670 нм.Рис. 108–111 иллюстрируют результаты расчетов и измерений спектров излученияпереходов N2  C 3u  B3 g  и N2  B 2u  X 2g  в диапазоне длин 300–435 нм при давлении9 атмосфер. Результаты расчетов в предположении больцмановского распределения молекул повращательным уровням энергии излучательных состояний C 3 u и B 2u удовлетворительносовпадают с результатами экспериментов.

Характеристики

Список файлов диссертации