Диссертация (1097947), страница 58

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

Текст из файла (страница 58)

Они включены в базуданных СИМ для экспериментальных значений ФРВУ и ФРКУ молекулы H 2 в состоянии X 1 gи поступательной температуры (таблица 11). Выбор этих экспериментальных результатов длясравнения с результатами расчетов основан на том, что в них полно представлены условияэксперимента.

Измерения ФРКУ молекулы водорода в основном состоянии выполненыпрямыми методами - спектроскопии когерентного антистоксова и комбинационного рассеяниясвета [481, 495, 501, 502, 523, 1548]. В [408] приведены результаты измерений ФРКУ молекулыводорода на высоких колебательных уровнях v>5.В литературе, данные о ФРКУ и ФРВУ молекулы водорода в основном электронномсостоянии в безэлектродном ВЧ разряде индуктивно-емкостного типа в водороде отсутствуют.Исследованию ФРКУ и ФРВУ молекулы водорода в основном электронном состоянииметодами спектроскопии КАРС в ВЧ разрядах емкостного и индуктивно-емкостного типов(ВЧЕ и ВЧИЕ разрядов, соответственно) в водороде [578, 579, 628, 1301–1304] посвященыследующие подпараграфы 4.1.1–4.1.3 диссертации.Рис.171. Фотография безэлектродного ВЧ разряда индуктивно-емкостного типа вводороде: а) при давлении 0.4 Тор и подводимой мощности 100 Вт; б) при давлении 0.4 Тор иподводимой ВЧ мощности 200 Вт; в), г) и д) - фотографии безэлектродного ВЧ разрядаиндуктивно-емкостного типа в водороде в поперечном сечении разрядной камеры, полученныес использованием нейтрального поляризационного фильтра при давлениях 1.5 Тор, 0.4 Тор и 8Тор, соответственно, подводимой мощности 100 Вт.3024.1.1 ВЧ разряды емкостного и индуктивно-емкостного типов.

Методики измеренийВ диссертации, для исследования vib  H 2  методами спектроскопии КАРС в ВЧразрядах в водороде создана установка, схема которой показана на рис. 170. Схема разряднойкамеры отмечена на рис. 170 стрелкой вверх и индексом (а). Безэлектродный ВЧ разряд начастоте 13.56 МГц возбуждался в кварцевой кювете радиусом 1.6 см и длиной 54 см,помещенной в медный соленоид (длина 80 мм и внутренний диаметр 50 мм), имеющий водяноеохлаждение проточной водой.

Мощность Win до 200 Вт от ВЧ генератора подводилась в ВЧразряд посредством нагрузки, позволяющей согласовывать их внутренние сопротивления. ВЧразряд имел в области низких давлений от 0.4 Тор до 8 Тор характер диффузионного свечения(рис. 171). С увеличением давления переходил в режим контрагированного горения. Измерениявращательной Trot  X 1g  и колебательной Tv  X 1g  проводились внутри, в центральной частикюветы.

В экспериментах применялся широкополосный способ записи спектров КАРС.Рис.172.Типичноераспределениенаблюдаемого свечения электродного ВЧразряда емкостного типа в водороде придавлении 1.5 Тор. Подводимая ВЧ мощность50 Вт.ВЧЕ разряд создавался в разрядной камере цилиндрической формы, изготовленной изнержавеющей стали. Схема разрядной камеры отмечена на рис.

170 стрелкой вниз и индексом(б). Для применения методов сканирующей и широкополосной спектроскопии КАРС на еёторцах крепились окна, изготовленные из стекла оптического качества. ВЧЕ разряд создавалсяв промежутке 2 см между двумя плоскими электродами диаметром 10 см. Мощность Win от 50до 100 Вт на частоте 27 МГц от ВЧ генератора подводилась в плазму через нижний электрод.Измерение ФРВУ молекулы водорода в основном состоянии проводилось на расстоянии 1 см отзапитанного электрода. Верхний электрод в разрядной камере заземлялся. Температура егоповерхности менялась посредством омического нагревателя в зависимости от характераэксперимента и измерялась термопарой. При измерениях ФРВУ молекулы водорода в основном303состоянии в плазме она приблизительно совпадала с комнатной температурой. Прикалибровочных измерениях водород нагревался в камере при статических условиях, прикоторых температура верхнего электрода достигала 600 К.

Наблюдаемое распределениесвечения плазмы в разрядной камере приведено на рис. 172.В безэлектродном ВЧИЕ разряде, удельная мощность Pabs , поглощаемая плазмой,достигала 3 Вт/см3. В электродном ВЧЕ разряде Pabs не превышала 0.3 Вт/см3. Значенияконцентрации N e и температуры Te электронов в разрядах обоих типов при подводимоймощности Win от 50 до 200 Вт, согласно данным, приведенным в таблице 1 (параграф 1.1, глава1), составляли 10101012 см-3 и 12 эВ, соответственно.Газовакуумная система откачивала разрядные камеры до 10-3 Тор и обеспечивала слабуюпрокачку водорода. Молекулярный водород создавался генератором (H2 FLO 300-220 HydrogenGenerator). Рабочее давление газовой смеси в ВЧ разрядах поддерживалось в диапазоне от 0.4до 8 Тор.

Водород и аргон могли одновременно прокачиваться в газоразрядной камере икювете. Аргон при атмосферном давлении 750 Тор использовался, чтобы зарегистрироватьнерезонансный сигнал КАРС с целью нормировки полезного сигнала КАРС, получаемого из ВЧразряда.Лазерная система включает Nd+3:YAG лазер с удвоением частоты и широкополосный иперестраиваемый узкополосный лазеры на красителях. Описание Nd+3:YAG лазера иширокополосного лазера приведено в параграфе 1.1 главы 1. Перестраиваемый узкополосныйлазер на красителе состоит из задающего генератора с поперечной накачкой и двух усилителей.Резонатор лазера содержит дифракционную решетку 600 линий/мм, которая может работать от3-го до 8-го порядка дифракции, и призменного расширителя, используемых для суженияспектральной линии излучения.

Ширина линии излучения лазера на красителе составлялаприблизительно 0.8 см-1. Дифракционная решетка обеспечивает развертку спектра посредствомпрецизионногосинусоидальногоприводногомеханизма,управляемогокомпьютером.Спектральное разрешение сканирующего спектрометра КАРС составляло 1 см -1. Смеськрасителей LDS698 и DCM, разбавленных в метаноле, использовалась для возбуждения инаблюдения колебательно-вращательной структуры Q-ветвей, соответствующих переходам от v= 0  v = 1 (Q01) до v =2  v = 3 (Q23) (v  колебательное квантовое число) молекулыводорода, лежащим в интервале волновых чисел от 3600 до 4325 см-1.

Энергия лазеров накрасителе I 2  , используемая для генерации сигнала КАРС, составляла приблизительно 1.0мДж. В экспериментах использовались условия фазового синхронизма за счет коллинеарноговзаимодействия пучков или посредством острой фокусировки пучков в плоскости (PlanarBOXCARS) [375–377, 379, 381, 420, 421]. Пространственное разрешение эксперимента для обеих304геометрических схем взаимодействия лучей лазеров составляло 250–300 мкм. Длины пробныхобъемов в направлении распространения пучков лазеров заметно различались: в случаеколлинеарного взаимодействия пучков пространственное разрешение составляло 5 см; длясхемы Planar BOXCARS равнялось 2 cм. Полезный сигнал КАРС I as  выделялся из излучениялазеров и плазмы посредством призменного и широкополосного фильтров. Спектральноераспределение интенсивности линий в спектрах КАРС водорода анализировалось ирегистрировалось с использованием монохроматора (HR 640, Jobin Yvon), укомплектованногодетектором ОSМА.

Длительность регистрации полезного сигнала составляла 1.2 мкс, временноеразрешение равнялось 11 нс, а число накоплений изменялось от 1 до 100.Рис.173.Изменениевращательнойтемпературы в зависимости от давления газавплазмеэлектродногоВЧразрядаемкостного типа.  - экспериментальныеданные, полученные, методом узкополоснойспектроскопииКАРС,экспериментальныеметодомданные,широкополосной-полученныеспектроскопииКАРС.ФРВУ и ФРКУ молекулы водорода в основном состоянии определяются двумяподходами, которые подробно обсуждаются в параграфе 1.1 главы 1.

Здесь же, рис. 12иллюстрирует вычислительный модуль, развитый в диссертации для расчета и обработкиспектров КАРС молекулы водорода. Вычислительные коды для обработки спектров КАРС[1301–1303], в отличие от существующих [330, 372, 375–379, 416, 420, 421, 479–487, 489, 492,494, 495, 502, 505, 507, 521, 523, 524, 525, 526, 529, 532–537, 564–577, 602, 1052, 1548],позволяютиспользоватьуровневуюполуэмпирическуюСИМводороднойНТПдляопределения ФРКУ молекулы водорода в основном состоянии.4.1.2. ФРКУ и ФРВУ молекулы водорода в основном состоянии в ВЧ разрядахиндуктивного и емкостного типа в водородеНа рис.

173 и в таблице 11 приведены результаты измерений Trot  X 1g  , которая, какбудет установлено ниже, совпадает с поступательной температурой, и Tv  X 1g  в ВЧ разрядах.305Рис.173демонстрирует,чтоTrot  X 1g  ,измереннаяразличнымиметодамиспектроскопии КАРС в электродном ВЧЕ разряде, лежит в диапазоне от 300 до 360 К и заметнониже (таблица 11), чем в безэлектродном ВЧИЕ разряде, где Trot  X 1g  = 540 и 750 К придавлении 1.5 и 8 Тор, соответственно. Различие температур объясняется отличием механизмовнагрева и отвода тепла, которые определяются экспериментальными условиями.

Как видно изтаблицы 11, значения Tv  X 1g  , измеренные методом широкополосной спектроскопии КАРС вВЧИЕ разряде, превосходят значения Trot  X 1g  и Tv  X 1g  для ВЧЕ разряда. Согласноразличным данным и оценкам Tv  X 1g  в ВЧЕ разряде не превышает 2000 К.Рис.174. ФРКУ молекулы водорода, измеренная вдиссертации в безэлектродном ВЧ разряде индуктивно емкостного типа методом спектроскопии КАРС придавлении 1.5 Тор.

Характеристики

Список файлов диссертации